Автор: Ярилин А.А.
Теги: патологическая физиология формы развития заболеваний патогенез учение о происхождении заболеваний физиология сравнительная физиология общая патология медицина учебник иммунология
ISBN: 5-225-02755-5
Год: 1999
Текст
Ярилин
Александр Александрович
Доктор медицинских наук, профессор, заведующий отде-
лом клеточной иммунологии ГНЦ — Института иммуно-
логии Минздрава России, действительный член Академии
естественных наук. Родился в 1941 г. Окончил Горьков-
ский медицинский институт. Работал в Институте меди-
цинской радиологии в г. Обнинске (1966—1980). С 1980 г.
возглавляет лабораторию клеточной иммунологии в Ин-
ституте иммунологии. Автор более 300 публикаций, в том
числе 6 монографий. Читает курсы лекций по иммуноло-
гии в МГУ, Пущинском, Нижегородском университетах.
Под его руководством выполнено 5 докторских и 24 кан-
дидатских диссертаций. Является членом редколлегий
журналов «Иммунология», «Радиационная биология. Ра-
диоэкология», «Физиологические науки».
Учебная литература
для студентов медицинских вузов
А. А. Ярилин
Основы
иммунологии
Рекомендовано Управлением научных и образовательных
медицинских учреждений Министерства здравоохранения
Российской Федерации в качестве учебника для студентов
медицинских вузов
Москва
"Медицина"
1999
УДК 616-092:612.017.1(075.8)
ББК 52.5
Я73
Рецензент Р.В.Петров —
академик РАН и РАМН, вице-президент РАН
Ярилин А.А.
Я73 Основы иммунологии: Учебник. — М.: Медицина, 1999. —
608 с.: ил. (Учеб. лит. Для студ. мед. вузов). ISBN 5-225-
02755-5
В учебнике отражены новейшие достижения иммунологии.
Описаны структура и организация иммунной системы, факторы
естественного иммунитета, молекулярные и клеточные основы
адаптивного иммунитета, иммунный ответ. Большое внимание
уделено патологии иммунной системы.
ББК 52.5
ISBN 5-225-02755-5
© Издательство «Медицина»
Москва, 1999
Все права автора защищены. Ни одна часть этого издания не может быть занесена в памят
компьютера либо воспроизведена любым способом без предварительного письменного разрешение
издателя.
Предисловие
История научной иммунологии насчитывает чуть более 100 лет. Несмотря
на молодость, она относится к наиболее значимым и «влиятельным»
наукам медико-биологического профиля. Ей принадлежит одно из первых
мест по числу профильных журналов, издаваемых в мире, и объему
помещаемых в них публикаций. Во всех странах мира иммунология вошла
в число самостоятельных вузовских дисциплин относительно недавно,
лишь в 70-е, а в широком масштабе — в 80-е годы. Мне сопутствовала
удача, ив 1971 г. удалось организовать первую в нашей стране кафедру
иммунологии во II Московском медицинском институте им. Н.И.Пиро-
гова.
Первый учебник по иммунологии на русском языке был опублико-
ван автором этих строк в 1982 г. и переиздан в 1987 г. Позже был опуб-
ликован учебник А.Е.Вершигоры (1990). За истекшие годы объем знаний
в области иммунологии чрезвычайно расширился, более того, был перес-
мотрен ряд фундаментальных положений этой науки. В результате ма-
териал, содержащийся в упомянутых учебниках, на сегодня уже недоста-
точен и частично устарел, и в последние годы с большой остротой встала
проблема создания нового учебника по иммунологии. Ответом на запрос
времени стала данная книга, а среди зарубежных изданий — «Иммуноло-
гия» А.Ройта и соавт. (1998).
Индивидуальность различных учебников заключается не столько в
подборе и характере представления научных фактов (набор основных
фактов в целом неизбежен для всех), сколько в логике, из которой ав-
торы исходят при изложении материала. Эта логика определяет постро-
ение учебника, характер и последовательность размещения материала.
Автор данного учебника вначале приводит сведения о статике иммун-
ной системы, затем рассматривает эту систему «в работе», т.е. при от-
вете на биологическую агрессию, анализируя сначала врожденную,
неспецифическую, а затем антигенспецифическую составляющие им-
мунитета, и, наконец, приводит сведения о патологии иммунной сис-
темы.
В первой главе учебника описано строение лимфоидных органов,
охарактеризованы свойства и развитие иммуноцитов в отсутствие анти-
генной стимуляции. Во второй главе рассмотрены факторы и механиз-
мы иммунной защиты, связанные с процессами, которые не требуют
распознавания индивидуальных чужеродных молекул. Третья глава
(наиболее важная, самая объемная и в то же время самая трудная для
восприятия) посвящена феноменам и процессам, занимающим цен-
5
тральное место в иммунной защите: распознаванию антигенов, природе
рецепторов, осуществляющих распознавание, сигналам, которые оно
порождает, и процессам, включаемым этими сигналами. В четвертой
главе описан специфический иммунный ответ, т.е. система реакций
организма, вызываемых внедрением конкретных чужеродных агентов и
направленных на их удаление из организма. Здесь же рассмотрены ос-
новные проявления иммунной защиты — противоинфекционной и про-
тивоопухолевой, а также специфической ареактивности — иммуно-
логической толерантности. Заключительная, пятая, глава посвящена па-
тологии иммунной системы — иммунодефицитам, аллергии, аутоим-
мунным и лимфопролиферативным процессам, а также вопросам
иммунодиагностики и иммунотерапии. Эта глава служит теоретическим
введением в клиническую иммунологию.
Учебник содержит очень большой объем современной иммунологи-
ческой информации. Возникает серьезная пррблема доступности этой
информации для читателей, особенно для студентов старших курсов ме-
дицинских институтов, которым в первую очередь адресован учебник.
В связи с этим следует сразу с полной определенностью сказать, что
автор поступил правильно, не упрощая материал и не приспосабливая
его к уровню тех студентов, которым не свойственна любознательность и
которые располагают малым багажом знаний. Объективный факт состоит
в том, что иммунология представляет собой непростую науку, особенно
в настоящее время, когда она базируется на последних достижениях
самых различных научных дисциплин и в первую очередь — молекуляр-
ной биологии. В то же время именно сведения о тонких молекулярных
иммунологических процессах чрезвычайно оперативно используются для
создания новых фармацевтических препаратов и других средств активно-
го воздействия на патологические процессы. Следовательно, знания
сложных для понимания фактов из области иммунологии особенно акту-
альны, поскольку на их основе «строятся» средства активного воздейст-
вия на патологические процессы, болезни или их предупреждение.
Игнорирование сложностей «из жалости» к студентам в наше время чре-
вато выхолащиванием основ науки, потерей ее наиболее активного «фак-
тора роста».
Тем не менее проблема доступности материала учебника существует
и решается как путем максимально ясного изложения, так и с помощью
ряда специальных приемов. В данном учебнике описание материала со-
провождается большим числом иллюстраций, которые в схематической
форме проясняют наиболее значимые и сложные вопросы. Аналогич-
ную роль выполняют многочисленные таблицы, которые представляют
собой краткие сводки по ключевым аспектам иммунологии. Крупные
разделы учебника завершаются резюме, которые специально выделены
в тексте. Кроме того, краткое изложение наиболее важных вопросов
иммунологии содержится во вступлении, с которым обязательно долж-
ны ознакомиться читатели перед изучением основного материала учеб-
ника. Наконец, для облегчения восприятия специальной терминологии
автор приводит краткий словарь иммунологических терминов. Все это
не снимает полностью проблему сложности материала, однако помогает
6
любознательному студенту преодолеть трудности, возникающие при
чтении учебника.
Предсказать судьбу учебника трудно. Как уже говорилось, острая по-
требность в его издании очевидна. Можно надеяться, что он в той или
иной степени удовлетворит запросы студентов, аспирантов, преподавате-
лей, научных сотрудников и врачей, т.е. тех медиков и биологов, специ-
ализирующихся в области иммунологии и смежных дисциплинах, кому
этот учебник адресован.
Академик Р.В.Петров,
вице-президент Российской академии наук
Введение
Иммунология как специальная наука, изучающая устойчивость к инфе!
циям, возникла относительно недавно. Хотя эта проблема волнова;
людей еще в древности, а первые методы вакцинации были созданы
XVIII в., научные основы_иммунологии были заложены лишь в 70—80-
годах прошлого века Л.Пастером. Как самостоятельная наука со своим
научными журналами, вузовскими кафедрами, исследовательскими ш
статутами она утвердилась еще позже — уже на протяжении XX
Достаточно сказать, что в нашей стране иммунология стала преподаваты
как самостоятельная дисциплина фактически с 80-х годов (до это!
существовало всего несколько кафедр в медицинских институтах и ун1
верситетах страны). Первый учебник Р.В.Петрова «Иммунология» выше
в 1982 г. Хотя он переиздавался, чрезвычайно бурное накопление знани
в области иммунологии потребовало написания нового учебника, которы
должен отразить значительно больший объем материала в современно
осмыслении.
В последние десятилетия иммунология развивается непрерывно н<
растающими темпами. Оказалось, что объекты ее изучения тесно взаимс
связаны с объектами других наук, а иммунологические методы плоде
творны для смежных научных дисциплин. В свою очередь развитие ик
мунологии немыслимо без внедрения методов молекулярной биологи!
цитологии, генетики, биохимии и др.
Со временем изменялось даже понимание основного предмета имм]
нологии. Сейчас мы уже не можем просто, как это было 100 лет наза,
утверждать, что иммунология — наука об устойчивости к инфекция?
Дело в том, что те же механизмы, которые обусловливают защиту от иг
фекционных агентов, защищают организм от внедрения в его внутрег
нюю среду любых чужеродных для него объектов. При этом понят?
чужеродности определяется структурой макромолекул, прежде всего бе;
ков, которые индивидуальны не только для различных видов живых cj
ществ, но в определенной степени и для каждого индивида. Таки
образом, иммунология в настоящее время рассматривается как наука
биологической индивидуальности и механизмах ее сохранения.
Эти механизмы весьма сложны и изощренны. Для их реализации к
определенных этапах эволюции возникла специализированная система -
иммунная система. Ее назначение состоит в защите организма от биолс
гической агрессии — внешней (инфекции) и внутренней (опухоли). Дл
распознавания агрессивных агентов и выработалась стратегия, основан
ная на выявлении чужеродных для данного организма макромолеку;
8
обычно присутствующих в составе инфекционных агентов и мутантных
клеток. Несмотря на то что отнюдь не всегда присутствие чужеродных
молекул действительно сопряжено с биологической агрессией, такой
путь ее обнаружения оказался наиболее надежным и был «поддержан»
эволюционным процессом. Для обозначения молекул, распознаваемых
организмом как чужеродные, иммунологи ввели термин «антиген». Он
отражает одно из самых сложных и неоднозначных понятий иммуноло-
гии. Здесь мы ограничимся определением, данным Р.В.Петровым: анти-
гены — это продукты чужеродной генетической информации, способные при
введении в организм вызывать развитие специфических иммунных реакций.
Иммунная защита от биологической агрессии достигается триадой
реакций, включающей:
• распознавание чужеродных и измененных собственных макромо-
лекул (антигенов);
• удаление из организма антигенов и несущих их клеток;
• запоминание контакта с конкретными антигенами, определяющее
их ускоренное удаление при повторном поступлении в организм.
В основе всех трех реакций лежат механизмы, специфичные в отноше-
нии конкретных антигенов, которые распознаются белковыми структура-
ми, комплементарными антигенам (т.е. пространственно соответст-
вующими им как отпечаток оригиналу). Происхождение этих комплемен-
тарных структур наряду с механизмами осуществления иммунной защиты
стало основным содержанием теоретической иммунологии. В определен-
ном смысле можно сказать, что иммунология — это наука о биологичес-
кой комплементарности.
Иммунология накопила очень большой объем знаний. Последова-
тельно изложить их без повторов и забегания вперед практически невоз-
можно. Например, рассмотрение рецепторов для распознавания анти-
генов невозможно без предварительного описания лимфоцитов, на кото-
рых они присутствуют, и их развития, что в свою очередь затруднительно
без ясного представления о структуре рецепторов и природе антигенов.
Единственная возможность обойти эти трудности состоит в том, чтобы
предварительно «набросать» очень краткую схему устройства и функцио-
нирования иммунной системы, а затем более детально рассматривать по-
дробности в избранной последовательности. Эту общую схему мы и
представим во введении.
^Иммунная система представляет собой комплекс специализирован-
ныуТлимфоидных органов, а также диссеминированных клеток мезенхи-
мального происхождения, способных выполнять иммунологические
функции. В схематизированной форме структура иммунной системы и
взаимосвязи составляющих ее органов представлена на рис. 1. Большин-
ство клеток иммунной системы происходит из кроветворных тканей и
некоторое время находится в кровотоке (в этом смысле иммунная систе-
ма является дочерней по отношению к кроветворной). Это относится как
к общеизвестным клеткам крови — лимфоцитам, моноцитам и нейтрофи-
лам, так и к дендритным и тучным клеткам, которые формально не отно-
9
о
9
Пути рециркуляции лимфоцитов
Рис. 1. Взаимосвязи органов иммунной системы.
Показаны взаимоотношения центральных и периферических органов иммунной
системы и направления миграции лимфоцитов в процессе созревания и рецирку-
ляции (указано стрелками). В — В-лимфоциты; М — моноциты; Г — гранулоци-
ты; Т — Т-лимфоциты.
сят к клеткам крови из-за их малой численности в крови и непродолжи-
тельности пребывания в циркуляции. У взрослых людей и животных раз-
витие клеток иммунной системы практически завершается в костном
мозгу, в условиях его микроокружения. Лишь Т-лимфоциты нуждаются в
особых условиях развития, которые они находят, мигрируя из костного
мозга в тимус (вилочковая железа).
Лимфоциты, подчиняясь основным закономерностям развития кро-
ветворных клеток, при своем формировании проходят особый, только им
присущий этап, который имеет прямое отношение к иммунной специфи-
ке: на определенной стадии развития на поверхности лимфоцитов появ-
ляются рецепторы для антигена. При этом одна клетка может иметь
рецептор лишь для одного антигена, т.е. каждый лимфоцит способен рас-
познать только одну пространственную конфигурацию чужеродных мак-
ромолекул. На уровне генов, содержащихся в зародышевых клетках,
обеспечивается весьма грубое распознавание за счет существования не-
скольких сотен так называемых вариабельных генов, и для достижения
более тонкого распознавания эти «зародышевые» гены должны подверг-
нуться перестройке (реаранжировкё) в процессе дифференцировки кле-
ток. В итоге на поверхности лимфоцитов, как развивающихся в тимусе
10
(Т-клетки), так и завершающих свое развитие в костном мозгу (В-клет-
ки), появляются продукты перестроенных вариабельных, а также неизмен-
ных константных генов, которые формируют мембранный рецептор.
Основу рецептора В-лимфоцита составляет молекула иммуноглобулина
(Ig), рецептора Тчслеток — димер а|Гили у8, обозначаемый как Т-клеточ-
ный рецептор, или IcR (от англ. Т cell receptor).
Затем следует двухстадийный процесс селекции клеток, несущих ре-
цепторы разной специфичности, и формируемых ими клонов (потомства
одной клетки). Сначала отбираются клетки и их клоны, распознающие
молекулярные конфигурации, значимые с точки зрения защиты организ-
ма; потом выбраковываются аутореактивные (т.е. потенциально агрес-
сивные в отношении собственных тканей) клоны и остаются лишь те
лимфоциты, которые способны распознавать чужеродные молекулы.
Этот процесс может быть иллюстрирован следующей схемой. Предста-
вим себе набор букв из различных алфавитов. Сначала из них следует вы-
брать буквы языка, на котором мы говорим. На схеме это отражено путем
подчеркивания русских букв (в том числе общих с латинским алфави-
том), что соответствует фазе положительного отбора. С выделенными
таким образом буквами проделывается следующая процедура: из нее уда-
ляются буквы, из которых построено слово «человек», что соответствует
стадии отрицательного отбора. В результате формируется набор букв, ко-
торым мы пользуемся в письме, но не можем написать слово «человек».
Примерно такие принципы лежат в основе формирования антигенраспоз-
нающего репертуара.
Первичный антигенраспознающий репертуар:
АСБаВИутЛУЮЕцД51Ш0\УЭрЧРФ
Положительная селекция:
AGEaBRyEN8£VIQEMaSKX3OW3pHF$
Отрицательная селекция
АБКГЯЮКДК30ЭЯФ
Вторичный (окончательный) антигенраспознающий репертуар:
АБГЮДЗЭФ
Параллельно с этим процессом происходит дифференцировка лим-
фоцитов на функциональные субпопуляции, т.е. на типы клеток, кото-
рые могут выполнять определенную работу, различную для каждого из
этих типов. Этот процесс особенно четко выражен в случае развития Т-
лимфоцитов, единая линия которых уже в тимусе разделяется на две ос-
новные ветви — Т-хелперы и Т-киллеры (цитотоксические Т-лимфоциты).
Созревшие клетки со сформированными функциями и сложившимся
репертуаром для распознавания антигенов расселяются в лимфоидных
органах и скоплениях, причем не только в глубине организма, но и на его
границах с окружающей средой — в барьерных тканях (кожа, слизистые
оболочки). Это вполне естественно, так как именно внешняя среда чаще
всего служит источником биологической агрессии. При этом лимфоциты
разных типов занимают относительно обособленные, но не строго изоли-
рованные места. Значительная часть клеток иммунной системы заверша-
ет свой жизненный цикл, так и не приняв участия в иммунной защите.
При этом лимфоциты (особенно Т-клетки) постоянно рециркулируют,
И
Рис. 2. Участие клеток иммунной системы в иммунном ответе.
Антиген (АГ) обрабатывается антигенпредставляющими клетками (АПК) и пре-
зентируется Т-лимфоцитам с участием молекул МНС АПК и корецепторов CD4
и CD8 Т-клеток. Рецепторы В-лимфоцитов способны связывать свободный АГ и
презентировать его Т-хелперам. Для активации лимфоцитов, помимо связывания
АГ, требуется дополнительная стимуляция, которая осуществляется в процессе
контактных взаимодействий с АПК (в случае В-клеток с Т-хелперами), а также
при действии цитокинов. Активированные лимфоциты пролиферируют и диффе-
ренцируются в эффекторные клетки. СГ)4+-Т-клетки дифференцируются в два
типа хелперов — ТЫ и ТЪ2, которые секретируют наборы цитокинов, указанные
на рисунке. ТЫ активируют макрофаги, что проявляется в усилении фагоцитоза
бактерий, разрушении измененных клеток организма, секреции цитокинов. Th2
способствуют дифференцировке В-лимфоцитов в плазматические клетки, секре-
тирующие антитела. Антитела связывают свободные и связанные с мембранами
АГ, способствуя их расщеплению. СП8+-Т-клетки при участии ИЛ-2 пролифери-
12
т.е. покидают органы с током лимфы, проникают в кровоток, а из него —
вновь в лимфоидные органы.
Организованная таким образом иммунная система находится в со-
стоянии готовности к защите внутренней среды организма от вторжения
чужеродных агентов или сформировавшихся внутри организма изменен-
ных макромолекул. Уже упоминалось, что источниками внешней агрес-
сии служат, как правило, инфекционные агенты, источником внутренней
агрессии — опухолевые клетки. Реакция на них организма складывается
из двух линий защиты: базовой воспалительной реакции, лишенной
какой-либо специфичности в отношении конкретных агентов, и специ-
фического иммунного ответа, направленного против конкретных агрес-
соров (точнее, содержащихся в их составе антигенов). Неспецифическая
составляющая защитных реакций традиционно рассматривается в рамках
как иммунологии, так и общей патологии; антигенспецифический ком-
понент защиты {иммунный ответ) — основной объект изучения иммуно-
логии.
Главная особенность неспецифической составляющей иммунных
процессов заключается в том, что ее формирование происходит вне зави-
симости от агрессии и является частью естественного развития организма
(поэтому их называют естественными факторами иммунитета). Такие
процессы могут включаться практически немедленно после появления в
организме чужеродного агента. При этом вовлечение факторов естествен-
ной защиты в реакцию определяется не их чужеродностью, а другими
свойствами (например, выделением некоторых биологически активных
веществ) и не зависит от антигенной специфичности агрессивных агентов.
В отличие от естественных факторов иммунной защиты ее антиген-
специфическая составляющая окончательно формируется лишь в про-
цессе ответа на агрессию, что является содержанием адаптивного (т.е.
приспособительного) иммунного ответа. Антигенспецифические и не-
специфические факторы действуют в тесной взаимосвязи и их бывает
трудно разграничить. Однако само понятие «иммунный ответ» подразу-
мевает в первую очередь реакцию антигенспецифических элементов им-
мунной системы. В схематизированной форме комплекс реакций, обра-
зующих иммунный ответ, отражен на рис. 2.
Основой неспецифической компоненты иммунного ответа служит
воспалительная реакция, индукторами которой являются инфекционные
агенты и выделяемые ими продукты, а также компоненты поврежденных
тканей. Важная роль этой реакции состоит в привлечении к месту внед-
рения чужеродных агентов клеток иммунной системы (нейтрофилы, мо-
ноциты и макрофаги, а затем и лимфоциты) и их активации. Они
выделяют медиаторы воспаления (в том числе цитокины) и непосредст-
венно участвуют в защите от микроорганизмов и опухолевых клеток, спо-
руют и дифференцируются в цитотоксические Т-лимфоциты, которые разруша-
ют клетки, несущие на поверхности антиген. При дифференцировке лимфоцитов
в процессе иммунного ответа, кроме эффекторных клеток, образуются Т- и В-
клетки памяти.
13
собствуя их блокировке, поглощению (фагоцитоз) и разрушению. В ходе
неспецифической реакции на агрессию активируется ряд гуморальных
систем защиты, среди которых особенно важной является система ком-
Как отмечалось, неспецифические факторы иммунитета и обуслов-
ленная ими воспалительная реакция служат базой для включения адап-
тивной реакции лимфоцитов. Ее важнейшая особенность — избира-
тельное вовлечение в иммунный ответ только тех клонов лимфоцитов,
которые несут рецепторы, распознающие антигены — маркеры чужерод-
ности агрессивных агентов. Нативный антиген, в частности раствори-
мый, распознается только иммуноглобулиновыми рецепторами В-лим-
фоцитов. Т-лимфоциты способны распознавать не антиген как таковой,
а «измененное свое» — фрагменты антигена, встроенные в специализи-
рованные молекулы поверхности клеток организма — молекулы главного
комплекса гистосовместимости (МНС, от англ. Major Histocompatibility
Complex). Это связано с особенностями специфичности рецептора Т-
клеток: он распознает только антигенные детерминанты, встроенные в
молекулы МНС. Молекула МНС служит как бы эталоном «своего» (как
буквы русского языка — см. выше), и все отклонения от эталона распо-
знаются рецепторами Т-лимфоцитов. Таким образом, В-лимфоциты, ко-
торые являются предшественниками клеток, образующих антитела,
распознают свободный антиген, а предшественники эффекторных Т-кле-
ток — антиген, связанный с молекулами МНС, в частности на поверх-
ности инфицированных или мутантных собственных клеток организма.
Однако для включения реакций иммунитета — образования антител
или цитотоксических Т-клеток — недостаточно, чтобы антиген или его
комплекс с молекулой МНС связался с рецепторами соответствующих
клеток-предшественников. Для развития ответа требуется цепь подгото-
вительных процессов, в основе которых лежат межклеточные взаимодей-
ствия. На начальном этапе индукции иммунного ответа главными
участниками межклеточных взаимодействий являются антигенпредстав-
ляющие клетки (АПК) и Т-хелперы. АПК осуществляют обработку (про-
цессинг) антигена и его представление (презентация) Т-хелперам. В ка-
честве АПК выступают дендритные клетки, макрофаги, В-лимфоциты
осо,бь1х,условиях — Суть пР°Цессов> которые
осуществляютАПК в отношении антигена, состоит в поглощении анти-
гена, фрагментации и встраивании фрагментов в молекулу МНС, т.е. в
подготовке молекулярного комплекса, который могли бы распознать Т-
хелперы. Одновременно с распознаванием этого антигенсодержащего
комплекса происходит контактное взаимодействие АПК и Т-хелперов с
помощью ряда взаимно комплементарных молекул их поверхности, кото-
рое обеспечивает взаимную адгезию (прилипание) названных клеток и
дополнительную стимуляцию Т-хелперов. Кроме того, АПК выделяют
ряд цитокинов, которые служат еще одним источником стимулирующих
сигналов. Фактически распознавание антигена является лишь указанием,
какому клону Т-клеток предстоит вступить в реакцию. Но клетки исход-
но малочисленного клона должны размножиться и превратиться в актив-
но работающие Т-хелперы. Для того чтобы это произошло, требуются
14
дополнительные стимулы. Результатом этой комплексной стимуляции
является сначала активация Т-лимфоцитов, а затем их деление (проли-
ферация) и созревание (дифференцировка) в эффекторные клетки.
Функция Т-хелперов состоит в оказании «помощи» (отсюда обозна-
чение этих клеток — от англ, hepl) В-лимфоцитам и Т-киллерам, которые
распознали антиген. Как и в случае с Т-хелперами, для этих клеток недо-
статочно одного антигенного стимула, поскольку он лишь определяет
выбор клеток, включаемых в ответную реакцию. Для вступления в реак-
цию требуется активация этих клеток, условия которой аналогичны рас-
смотренным выше условиям активации Т-хелперов: они должны полу-
чить дополнительно сигналы костимуляции от контакта с клетками (на
этот раз не с АПК, а с Т-хелперами) и от цитокинов. Активация приводит
к размножению клеток соответствующих клонов и их дифференцировке
в клетки-эффекторы, т.е. в «исполнители» конечных эффектов иммунно-
го ответа.
В ходе иммунного ответа В-лимфоциты дифференцируются в плаз-
матические клетки, секретирующие антитела. Последние представляют
собой молекулы иммуноглобулинов, которые фактически представляют
собой растворимую форму антигенраспознающего рецептора В-клеток.
Антитела связывают растворимые антигены, способствуя их поглощению
фагоцитами и расщеплению. Фиксируясь на чужеродных клетках, они
делают их доступными для цитолитической атаки комплемента, естест-
венных киллеров или для фагоцитоза макрофагами.
Т-лимфоциты дифференцируются в цитотоксические лимфоциты,
способные распознавать чужеродные или измененные собственные клет-
ки. Следствием такого распознавания является иммунный цитолиз клеток-
мишеней: организм не делает попыток «излечить» измененные клетки —
он уничтожает их. Другой тип эффекторных Т-лимфоцитов — эффекторы
гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) — реализуют свое дейст-
вие, повышая активность макрофагов, т.е. придавая специфическую на-
правленность реакциям первой линии защиты и стимулируя их.
Помимо цитотоксических Т-лимфоцитов, гибель чужеродных кле-
ток-мишеней вызывают естественные киллеры (NK-клетки — от англ,
natural killer), которые, как следует из их названия, относятся к факторам
естественного иммунитета, поскольку они находятся в состоянии готов-
ности к цитолизу вне зависимости от антигенной стимуляции (в процес-
се иммунного ответа они лишь дополнительно активируются). В иммун-
ной защите участвуют также эозинофилы, тучные клетки и тромбоциты.
При этом, как правило, факторы естественного и адаптивного иммуни-
тета выступают в комбинации, примером чего может служить «вооруже-
ние» макрофагов антителами, что придает им специфичность, или
активация тех же макрофагов лимфоцитарными цитокинами при ГЗТ.
Как следует из изложенного выше, в результате иммунного ответа
исходно малочисленная группа неактивных лимфоцитов в результате
специфического распознавания чужеродного антигена размножается, ак-
тивируется и дифференцируется в эффекторные клетки, способные с по-
мощью тех или иных механизмов убивать клетки — носители антигена и
удалять их (с участием неспецифических факторов естественной резис-
15
тентности) из организма. Это сопровождается серьезными изменениями
структуры иммунной системы. Поэтому по мере успешного выполнения
задачи на уровне организма включаются и срабатывают механизмы, ко-
торые ограничивают иммунные процессы и приводят к устранению ви-
димых последствий иммунного ответа. В осуществлении этой задачи
участвуют антитела и лимфоциты благодаря проявлению ими особой
функции — супрессорной.
Однако иммунный ответ не проходит для организма бесследно: после
него остается иммунологическая память. Ее материальной основой служат
лимфоциты — клетки памяти, которые образуются параллельно эффек-
торным клеткам, но не участвуют в устранении антигенов и их носите-
лей. Эти клетки отличаются большой продолжительностью жизни. При
повторном поступлении в организм того же инфекционного агента (и
следовательно, тех же антигенов) клетки памяти быстрее вовлекаются в
иммунный ответ, который развивается, минуя ряд промежуточных фаз, и
более интенсивно. На наличии иммунологической памяти основано со-
стояние иммунитета — невосприимчивость к инфекционным заболева-
ниям, а также эффект искусственной вакцинации.
Представленный краткий экскурс в устройство и работу иммунной
системы может служить не только введением, но и путеводителем по ма-
териалу, изложенному в учебнике, и может облегчить понимание более
детализированного изложения современных иммунологических знаний.
Схема распределения материала в учебнике следующая. Глава 1 со-
держит описание структуры иммунной системы в состоянии' покоя.
В главе 2 представлены факторы и механизмы естественного иммуните-
та — неспецифической составляющей иммунного ответа. В главе 3 отра-
жены молекулярные и клеточные основы распознавания антигенов,
активации клеток, межклеточных взаимодействий при иммунном ответе.
Глава 4 посвящена описанию иммунного ответа как такового, его эффек-
торных механизмов и основных проявлений иммунной защиты. Глава 5
посвящена рассмотрению патологии иммунной системы (без углубления
в клинические аспекты). Крупные разделы учебника завершаются крат-
кими резюме. В приложение 1 вынесена таблица, отражающая классифи-
кацию мембранных маркеров клеток иммунной системы. Ознакомление
с материалом может быть облегчено обращением к краткому словарю
иммунологических терминов (см. приложение 2).
Структура и организация
иммунной системы
Гистологически иммунная система практически соответствует лимфоид-
ной ткани. Важнейшая особенность последней состоит в том, что она
распространена по всему организму, исключая немногие органы или
отдельные их участки, называемые иммунологически привилегированны-
ми. При этом локализация клеток иммунной системы, прежде всего
лимфоцитов, отнюдь не ограничивается лимфоидными органами: значи-
тельная их часть рециркулирует (т.е. постоянно поступает в кровоток и
возвращается обратно) и при этом может мигрировать не только в
лимфоидную ткань. Поскольку наши представления об иммунитете свя-
заны прежде всего с клетками иммунной системы, в первую очередь с
лимфоцитами, с их описания мы начнем изложение материала.
1.1. КЛЕТКИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ
Клетки иммунной системы могут быть разделены на три группы на основе
их происхождения и функциональных различий, в частности, способнос-
ти к распознаванию антигенов. Это лимфоциты, вспомогательные (в том
числе антигенпредставляющие) клетки и клетки стромы. Лимфоциты и
вспомогательные клетки происходят из кроветворной стволовой клетки,
стромальные клетки — от местных мезодермальных элементов. Лимфо-
циты распознают чужеродные антигены и осуществляют реакции, приво-
дящие к удалению антигенов из организма. Вспомогательные клетки
обрабатывают антиген, «представляют» его лимфоцитам, выполняют не-
которые эффекторные функции; им несвойственна способность распо-
знавать антигены, хотя некоторые из них участвуют в антигенспецифи-
ческих процессах. Стромальные клетки создают среду для нормального
функционирования клеток первых двух типов, формируя их микроокру-
жение и определяя пути их миграции. В иммунологической литературе
ранее использовался и иногда еще применяется термин «иммунокомпе-
тентная клетка». Им обозначали клетки, способные распознавать антиген;
однако в связи с отсутствием строгого определения соответствующего
понятия использование этого термина нежелательно.
1.1.1. Лимфоциты
Антигенная специфичность иммунных процессов определяется участием
в них лимфоцитов, наиболее характерной особенностью которых явля-
17
Рис. 3. Лимфоцит.
Электронограмма малого лим
фоцита (х 13 000). Следуе'
обратить внимание на плот
ную упаковку хроматина i
бобовидном ядре, слабо раз
витую цитоплазму, содержа
щую митохондрию и рибо
сомы, неровную наружнук
поверхность клетки (из учеб
ника А.Ройта «Основы имму
нологии», 1991).
ется присутствие на их поверхности рецепторов для распознавания анти
гена.
В отсутствие контакта с чужеродными субстанциями лимфоцить
представляют собой покоящиеся клетки: они не делятся, не секретирую'
активных продуктов, их метаболическая активность минимальна. Это на
ходит отражение в морфологии лимфоцитов. Они представляют собор
округлые клетки диаметром 7—9 мкм с круглым или бобовидным ядрок
и узкой цитоплазмой, бедной цитоплазматическими гранулами (рис. 3)
Эти клетки являются почти бездействующим носителем рецепторов дш
распознавания антигенов, и лишь после связывания антигенов происхо
дит активация лимфоцитов, приводящая к их дифференцировке в эф
фекгорные и регуляторные клетки иммунной системы.
Популяция лимфоцитов имеет клональную структуру. Это означав'
следующее. Антигенраспознающие рецепторы формируются таким обра
зом, что на каждой клетке образуется уникальный по специфичности ре
цептор, передающийся дочерним клеткам. В результате возникают клонъ
(клон — это потомство одной клетки), отличающиеся по специфичносп
рецепторов. Каждый клон «знает» единственный антиген, а все клонь
лимфоцитов в совокупности «знают» все возможные антигены. При по
падании в организм конкретного антигена в ответ на это вовлекаете;
лишь тот клон (обычно группа клонов), клетки которого несут соответст
вующие рецепторы.
Все лимфоциты имеют общий источник — кроветворную стволовук
клетку и проходят начальные этапы развития в костном мозгу (в эмбри-
ональном периоде — в желточном мешке и печени). Основные этапь
дифференцировки лимфоцитов разных типов осуществляются в различ-
ных органах. Это было установлено при изучении последствий удалени;
вилочковой железы у новорожденных мышей, когда обнаружилось, чтс
одна часть лимфоцитов нуждается при своем развитии в присутствии же-
18
Таблица 1. Характеристика основных популяций лимфоцитов человека
Признак В-лимфоциты Т-лимфоциты NK-клетки
Органы, в которых развиваются клетки Костный мозг Костный мозг, вилочковая железа Костный мозг, селезенка
Рецептор для антигена Иммуноглобулин Два типа димеров TCR (а0 или у§) Отсутствует
Основные мембран- ные маркеры общие субпопуляционные CD19, 20, 21, 72 ' CD5 CD3, 2, 5, 7 CD4 и CD8 CD16, 56, 57
Содержание в крови 8-20% 65-80 % 5-20 %
Рециркуляция Слабая Сильная Умеренная
Функция Предшественники клеток, секретиру- ющих антитела (плазмоцитов) Предшественники эффекторов клеточ- ного иммунитета, регуляторные клетки Естественные киллеры
лезы, тогда как другая полноценно развивается у неонатально тимэкто-
мированных животных. У птиц развитие этой второй группы лимфо-
цитов нуждается в присутствии фабрициевой сумки (бурсы) — органа, рас-
положенного рядом с клоакой. Лимфоциты первого типа были названы
тимусзависимыми, или Т-лимфоцитами, а клетки второго типа — бурса-
зависимыми, или В-лимфоцитами [Roit I., 1969]. В последующем была
обнаружена неоднородность каждого из этих типов лимфоцитов, причем
особенно гетерогенными оказались Т-клетки. Кроме того, был открыт
еще один тип лимфоцитов — естественные киллеры, или NK-клетки, ко-
торые развиваются в костном мозгу и селезенке. Они не распознают
антигены в том смысле, как это делают лимфоциты, однако и им прису-
ща определенная распознавательная способность. Сведения о свойствах
основных типов лимфоцитов отражены в табл. 1.
Долгое время не удавалось найти признаки, по которым можно было
бы различать указанные типы клеток. Дело в том, что гетерогенность
лимфоцитов практически не отражается на их морфологии. Попытки
найти ферментативные маркеры также заканчивались неудачей, а целена-
правленные попытки обнаружить различия в антигенах, присутствующих
на поверхности лимфоцитов, были успешными только при взаимной им-
мунизации мышей различных генетически чистых линий. При гетероло-
гичной иммунизации (например, иммунизации кроликов клетками
человека) тонкие различия между антигенными маркерами клеток мас-
кировались более сильными межвидовыми различиями. Лишь после того
как была разработана гибридомная технология (см. раздел 4.1.2), были по-
лучены многочисленные моноклональные антитела к маркерным антиге-
нам поверхности лимфоцитов различных классов и подклассов (обычно
их обозначают как популяции и субпопуляции). В определенный момент
19
возникла потребность в сопоставлении специфичности наработанных
моноклональных антител. Тогда на конференции по типированию лейко-
цитов была предложена единая классификация мембранных антигенов и
распознающих их моноклональных антител (точнее, их групп — класте-
ров). Было введено обозначение антигенов как CD (от англ, cluster desig-
nation) с указанием соответствующего номера. Эта классификация
распространяется в первую очередь на маркеры клеток костномозгового
происхождения, причем число кластеров превысило 100 (см. таблицу в
приложении 1).
1.1.1.1. В-лимфоциты
Основной характеристикой В-лимфоцитов является наличие на их по-
верхности рецепторов для распознавания антигенов, основу которых
составляют молекулы иммуноглобулинов. После взаимодействия рецеп-
тора с антигеном В-лимфоциты дифференцируются в плазматические
клетки, секретирующие иммуноглобулины — молекулы, которые способ-
ны связывать соответствующий антиген, т.е. являются антителами. Как
уже отмечалось, В-клетки каждого клона имеют уникальный по специ-
фичности рецептор, распознающий одну молекулу антигена (точнее, ее
участок — эпитоп). Иными словами, В-лимфоциты способны распозна-
вать антигены благодаря наличию на их поверхности специальных рецеп-
торов, причем конечным результатом распознавания является секреция
клетками практически тех же распознающих структур — антител (см.
разделы 3.1.1 и 4.1.2). Таким образом, В-лимфоциты являются основным
клеточным субстратом гуморального иммунного ответа, состоящего в
выработке антител, способных связать и нейтрализовать антигены, кото-
рые проникли в организм.
Рецептор В-клеток для распознавания антигена. Мембранный рецеп-
тор для антигена В-лимфоцитов (рис. 4) обозначается как BCR (от англ.
В cell receptor). Его главной частью, как уже отмечалось, является молеку-
ла иммуноглобулина, встроенная в мембрану (мембранные или поверх-
ностные иммуноглобулины обычно сокращенно обозначают как mlg или sig).
Подробно структура иммуноглобулинов будет рассмотрена в разде-
ле 3.1.1. Здесь необходимо сказать лишь о самых главных особенностях
молекул иммуноглобулинов. Молекула так называемого мономерного им-
муноглобулина состоит из двух легких (L) и двух тяжелых (Н) цепей, кото-
рые построены из относительно автономных гомологичных участков —
доменов. N-концевые домены отличаются исключительно высокой вариа-
бельностью внутри каждого организма; они называются вариабельными
(V) доменами. При комбинировании V-доменов L- и Н-цепей формиру-
ются антигенсвязывающие участки (активные центры) антител, предна-
значенные для распознавания антигенных детерминант. Другие домены
(1 в легкой цепи и 3—4 в тяжелых цепях) называют константными (С); они
обеспечивают выполнение биологических функций иммуноглобулинов
(связывание со специализированными рецепторами на клеточных мем-
бранах, с компонентами комплемента и т.д.). Они же обусловливают
структурно-функциональные особенности L- и Н-цепей, определяющие
20
BCR
Дополнительные молекулы
--------------------------—।
CD21
Рис. 4. Строение антигенраспознающего рецептора В-лимфоцитов.
Представлены молекулы, входящие в состав собственно рецептора (BCR) и коре-
цепторных структур (дополнительные молекулы). В BCR обозначены полипеп-
тидные цепи, а в молекуле мембранного IgM (mlgM) — также домены.
изотип цепей. У человека существует два изотипа L-цепей (к и X) и 10 изо-
типов (классов и субклассов) Н-цепей (ц, 5, yl, у2, уЗ, у4, е, al и а2), кото-
рые обусловливают название молекул иммуноглобулинов: греческие
буквы, которыми обознают тяжелые цепи, соответствуют латинским бук-
венным обозначениям классов иммуноглобулинов. Например, ц-цепь
входит в состав молекулы иммуноглобулина класса М (IgM), a-цепь — мо-
лекулы IgA и т.д. Часть молекулы иммуноглобулина, содержащую анти-
генсвязывающие центры, легкие цепи, V- и Cl-домены тяжелых цепей,
называют Fab-порцией (Fab-фрагмент). «Хвостовую» часть, лишенную
антигенсвязывающей функции и включающую остальные константные
домены, называют Fc-порцией (Fc-фрагмент). Природа этих фрагментов
и происхождение сокращенных обозначений будут рассмотрены в разде-
ле 3.1.1.
Существует 3 кластера (скопления) генов, детерминирующих структу-
ру иммуноглобулинов: для к, X и всех Н-цепей иммуноглобулинов. Внутри
кластеров имеется несколько генетических элементов: серия V-генов (не-
сколько сотен для Н- и к-цепей), на некотором расстоянии (более 10 000 пар
нуклеотидов) от их З'-конца («справа») — короткие участки D (от англ, di-
versity), которые присутствуют только в кластере генов Н-цепей, и J (от
англ, joint), затем С-гены. В кластерах генов к- и Х-цепей имеется по одно-
му С-гену, в кластере генов Н-цепей — серия С-генов, детерминирующих
классы иммуноглобулинов. У мышей они расположены в последователь-
ности ц, 5, уЗ, у 1, у2Ь, у2а, е, а, у человека — ц, 5, уЗ, у 1, ц/, al, у2, у4, е, а2
(знак означает неработающий ген — псевдоген).
21
С-гены
V-гены
D-гены
J-гены
Рис. 5. Принципиальная схема перестройкти (реаранжировки) генов антигенрас-
познающих рецепторов лимфоцитов.
Линии между верхним и нижним рядами генов (отражающими рецепторные гены
в зародышевом и перестроенном виде) обозначают сближение ранее пространст-
венно разобщенных генетических сегментов.
Основным мембранным иммуноглобулином В-клеток является мо-
номерный IgM (сывороточный IgM является пентамером). Большинство
зрелых В-клеток, не контактировавших с антигеном (т.е. «наивных» кле-
ток), содержат на поверхности BCR, основой которых служат иммуно-
глобулины класса D (slgD). В состав рецептора входят также два гетеро-
димера, образованных полипептидными цепями Iga и Igp (CD79a и b).
Они не способны распознавать и связывать антиген, но участвуют в пе-
редаче сигнала о связывании антигена внутри клетки. Сигнальной функ-
цией обладает ряд дополнительных молекул, образующих корецептор.
В его состав входят молекулы CD 19, CD20, рецептор для комплемента
CR2 (CD21), связывающий фрагменты СЗ-компонента комплемента
iC3b, C3dg и C3d (см. раздел 2.3.1), а также лектин Leul3 и молекула
ТАРА-1 (CD8), 4 раза пронизывающая мембрану. Часть корецепторных
комплексов имеет в своем составе молекулу CD22. Некоторые дополни-
тельные сведения о BCR приведены в разделе 3.1.1.
Генез В-лимфоцитов. У млекопитающих развитие В-лимфоцитов осу-
ществляется в эмбриональном периоде в печени (у человека — с 8—9-й
недели, у мышей — с 14-х суток развития), в постнатальном периоде — в
костном мозгу. У птиц развитие В-клеток начинается в костном мозгу и
завершается в фабрициевой сумке (бурсе). Аналог бурсы у млекопитаю-
щих не найден, несмотря на длительные целенаправленные поиски;
предполагалось, что аналогичную функцию выполняет лимфоидная
ткань кишечника. Лишь у овец с определенной уверенностью можно го-
ворить о роли групповых лимфатических фолликулов (пейеровы бляшки)
подвздошной кишки в качестве аналога сумки Фабрициуса.
Имеются немногочисленные сведения о существовании общего
предшественника для В- и Т-клеток, который сохраняет маркер стволо-
вых клеток CD34, но лишен маркеров других кроветворных рядов; у
мышей они экспрессируют также молекулу Thy-1. Клетки, развивающие-
ся в направлении В-лимфоцитов, уже на ранних стадиях приобретают не-
которые свойственные им маркеры, в частности CD 19. В костном мозгу
человека на долю лимфоцитов В-ряда приходится 15—20 % кариоцитов.
Ранние предшественники В-лимфоцитов локализуются преимуществен-
22
но в субэндостальной зоне костного мозга в тесной связи с крупными
стромальными клетками, не образуют кластеров (по-видимому, вследст-
вие постоянного перемещения).
Основой процесса развития В-лимфоцитов является формирование
рецепторного комплекса BCR, в первую очередь его иммуноглобулиновой
составляющей. Предпосылкой экспрессии генов иммуноглобулинов слу-
жит перестройка (реаранжировка) генов. Дело в том, что в геноме зароды-
шевых и всех соматических клеток, кроме зрелых лимфоцитов, отсутству-
ют «в готовом виде» гены, кодирующие вариабельные домены иммуногло-
булинов и полипептидных цепей Т-клеточных рецепторов, т.е. структур,
распознающих антигены. Имеются фрагменты таких генов (V, D, J), раз-
деленные довольно большими «генетическими расстояниями». «Зрелые»
гены, кодирующие эти структуры, формируются при созревании лимфо-
цитов. Процесс, приводящий к формированию зрелых V-генов, состоит в
изъятии генетического материала, разъединяющего указанные фрагмен-
ты. Этот процесс называется реаранжировкой генов. Принципиальная
схема реаранжировки V-генов лимфоцитов представлена на рис. 5; не-
сколько подробнее этот процесс будет рассмотрен в разделе 3.1.3. Пере-
стройка генов и объединение участков V, D и J осуществляются при
участии специальных ферментов — рекомбиназ (сегмент D сохраняется в
генах Н-, но не L-цепей). Экспрессия генов этих ферментов — RAG-1 и
RAG-2 — предшествует процессу реаранжировки. Реаранжировка У-генов
иммуноглобулинов начинается со .сближения случайно избргишыхэлё-
ментрв D и J в кластере Н-генов путем формирования цепью. ДНК петли
на участке между этими элементами. Затем по тому же механизму сближа-
Тбтся У£и10^г^^^вгенах легких цепей — V и J). При этом из большой
’серии зародышевых V-генов в процесс перестройки вовлекается только
один (выбор происходит случайно), что в основном и определяет специ-
фичность рецептора данной клетки. Реаранжировка генов иммуноглобу-
линов служит существенным источником повышения гетерогенности
V-генов и соответственно рецепторов для антигена. Существует ряд до-
полнительных механизмов формирования разнообразия рецепторов, ко-
торые будут рассмотрены в разделе 3.1.3. Один из них сострит в немат-
ричном приращении в области соединения V- и DJ-участков коротких
олигонуклеотидов (N-фрагментов), обусловленном активацией терми-
нальной дезоксинуклеотйдйЛТрйНсфе]эазь1 (TdT).
Описанная перестройка сначала затрагивает V-ген p-цепи и лишь
позже — V-гены L-цепей. Перестройка в каждом случае происходит вна-
чале в одной хромосоме и в случае генов L-цепей затрагивает лишь один
их тип (причем сначала к, а затем X). Если она прошла успешно, анало-
гичный процесс в другой хромосоме блокируется в результате прекраще-
ния экспрессии генов RAG-1 и RAG-2. Так достигается аллельное
исключение, т.е. наличие в каждой клетке одного типа (по структуре и
специфичности) иммуноглобулиновых рецепторов. В случае непродук-
тивной перестройки генов (соединение сегментов в неправильной рамке
считывания, образование вслед за участками соединения терминирую-
щих последовательностей, прекращающих считывание, и т.д.) реаранжи-
ровка генов происходит в другой хромосоме. Если же и в этом случае
23
Таблица 2. Стадии развития лимфоцитов В-ряда
Стадия развития Состояние генов BCR (Н—L)* Состояние рецептора Антигенные маркеры Ростовые факторы Примерная численность у мышей
ПроВ з/DJ—з Igap, CD19” CD19, 34, 10, 45, TdT, RAG1, 2 ИЛ-7, ФСК 1,7 х 10^
ПреВ! DJ/VDJ-з VnpeB— Х5/р130 CD19, 34, 10, 45, 43, RAG-1, 2 ИЛ-7, ФСК 2,0 х 106
ПреВП VDJ-3/VJ VnpeB Х5/|д, ср CD19, 20, 21, 10, 72, 25, 43, 45 ИЛ-7,2 3,5 х 10’
Незрелые В VDJ-VJ slgM CD19, 20, 21, 22, 45, 25, 72, 32 ИЛ-2 1,8 х 10’
Зрелые В VDJ-VJ slgM, slgD CD19, 20, 21, 22, 45, 72, 32, 40, 80 ИЛ-4, 2, 5, 1 5,0 х 108
‘Слева — состояние V-гена ц-цепи, после тире — состояние V-гена L-цепи, з — ген в
зародышевой конфигурации; DJ, VDJ, VJ — типы перестроек V-генов.
“Неспецифические компоненты представлены только для проВ-клеток; для преВ-кле-
ток представлены данные о L- и Н-цепях рецептора, разделенные косой линией.
ФСК — фактор стволовых клеток.
перестройка оказалась неудачной, клетка гибнет. После формирования
«зрелых» перестроенных V-генов их экспрессия осуществляется в сочета-
нии с экспрессией С-генов (для Н-цепей — в первую очередь Ср-гена).
Результатом является формирование полных полипептидных цепей им-
муноглобулина, содержащих продукты V- и С-генов.
Путем оценки состояния иммуноглобулиновых генов и определения
экспрессии на поверхности клеток антигенных маркеров удается расчле-
нить развитие В-клеток на ряд этапов (табл. 2, рис. 6). Самый ранний этап
на пути развития В-лимфоцитов соответствует стадии проВ-клеток. На
этом этапе гены иммуноглобулинов находятся в неперестроенной форме
(в «зародышевой конфигурации»), но уже экспрессированы гены RAG-1,
RAG-2 и TdT, на поверхности клеток появляются невариабельные компо-
ненты BCR — димеры Iga и Igp (CD79a и b) и CD 19 — самые ранние пан-
В-клеточные (т.е. присущие всем В-клеткам) маркеры. На этапе преВ!
происходит сближение сегментов D и J V-генов Н-цепей, т.е. реализуется
первый этап реаранжировки этих генов. В это время на поверхности клет-
ки появляется молекула — предшественница иммуноглобулина — «сурро-
гатная» L-цепь, которая содержит продукты невариабельных генов VnpeB и
Х5. До момента формирования полноценного (VDJ) Vp-гена суррогатная
L-цепь на поверхности npeBI-клетки связана с белками pl30 и р35/р65,
связь которых с иммуноглобулинами неизвестна.
Переход на стадию преВП-клетки связан с завершением перестройки
Vp-гена и экспрессией ц-цепи. Последняя появляется одновременно в
свободной форме в цитоплазме клетки и в составе мембранного проторе-
цептора в соединении с суррогатной L-цепью. При этом ослабляется экс-
прессия генов RAG-1, RAG-2 и TdT, которая вскоре вновь усиливается,
24
а
ПроВ
Пре 81
ПреВП
Незрелая
В-клетка
ПроТ
ПреТ1
ПреТП
Незрелый
тимоцит
В-клетки
Т-клетки
Рис. 6. Перестройка рецепторных генов и экспрессия антигенраспознающих ре-
цепторов на поверхности В- (а) и Т-(б) лимфоцитов в процессе их развития.
б
знаменуя начало перестройки генов L-цепей. Начиная со стадии преВП
и до полного созревания В-клеток, на поверхности этих клеток присутст-
вуют общие В-клеточные маркеры — CD20 и 72.
Биологическое значение проторецепторов В-клеток, содержащих сур-
рогатную L-цепь, до конца не выяснено. Считается, что проторецепторы
воспринимают сигналы от микроокружения, необходимые для осущест-
вления первоначальной пролиферации — «экспансии» В-лимфоцитов, ко-
торая важна для формирования обширного антигенраспознающего репер-
туара; иногда этот процесс называют положительной селекцией (по анало-
гии с положительной селекцией Т-лимфоцитов, см. ниже). Две волны
пролиферации предшественников В-клеток действительно происходят на
стадиях проВ и преВП. Эта экспансия приводит к 20-кратному увеличе-
нию численности клеток В-ряда. В то же время примерно 55 % этих клеток
гибнет вследствие неудачной реаранжировки. На стадии проВ ростовыми
факторами юных представителей В-ряда служат фактор стволовых клеток
и интерлейкин (ИЛ) 7, на стадии преВП — только ИЛ-7.
На стадии преВП происходит перестройка генов L-цепей, которая
завершает процесс генетических преобразований в лимфоцитах В-ряда.
При этом в каждой конкретной клетке перестраивается и экспрессирует-
25
ся один тип L-цепей — только к или только X, причем число к+В-клето
почти в 10 раз превышает численность Х+В-клеток. Следствием реаран
жировки генов L-цепей является экспрессия последних в составе полно
ценного мембранного IgM в сочетании с другими вспомогательным
молекулами рецепторного комплекса. Появление на поверхности клетк
сформировавшегося BCR знаменует переход клеток В-ряда на стадию не
зрелой В-клетки. Завершение генетических преобразований в генах ВС1
находит отражение в окончательном прекращении экспрессии гено
RAG-1 и RAG-2. На этом этапе развития гибнет примерно 85—90 % не
зрелых В-лимфоцитов, вероятно, вследствие отрицательной селекции -
выбраковки и гибели аутоспецифических клонов (осуществление этог
процесса, хорошо изученного в случае Т-лимфоцитов, при развитии Е
клеток строго не доказано). В итоге численность созревающих В-клето
лишь в 10 раз превышает число проВ-клеток, первоначально вступающи
на путь В-лимфопоэза (у мышей за сутки образуется около 1,5 х 1(
проВ-клеток и 15 х 106 зрелых В-лимфоцитов). Динамика численност
лимфоцитов В-ряда на разных этапах их развития отражена в табл. 2.
Процесс антигеннезависимого развития В-клеток завершается экс
прессией IgD-рецептора, который сосуществует с IgM-рецепторок
IgM+IgD+-ioieTKH обозначают как зрелые В-лимфоциты. Экспресси
IgD-рецептора становится возможной благодаря «переключению» С
генов, суть которого состоит в том, что прилегающий к V-гену Ср-ген ис
ключается из процесса транскрипции и вместо него считываете
следующий за ним С5-ген. В последующем уже в процессе иммунного от
вета происходят дальнейшее переключение С-генов рецептора и последе
вательное появление на поверхности В-лимфоцитов рецепторот
относящихся к различным подклассам IgG, затем — к IgE и IgA. Этс
процесс переключения изотипов DCR будет рассмотрен в связи с антг
гениндуцированной дифференцировкой В-лимфоцитов (см. раздел 3.5.2
Решающую роль в контроле развития клеток В-ряда играют костнс
мозговое микроокружение — клетки стромы и молекулы межклеточног
матрикса, с которыми клетки В-ряда контактируют благодаря мембраг
ным интегринам, а также вырабатываемые ими близкодействующие гумс
ральные факторы. Для развития В-клеток и формирования их клонально
структуры важны сигналы, подаваемые цитокинами, которые вырабать
ваются клетками стромы костного мозга. Уже упоминалось, что ИЛ-7 ел;
жит основным ростовым и дифференцировочным фактором на стадия
проВ (наряду с фактором стволовых клеток) и преВ; возможно, ИЛ-7 ог
ределяет дифференцировку клеток в направлении В-лимфоцитов. Выжр
ванию и развитию В-лимфоцитов на ранних стадиях способствуют факте
стволовых клеток и, по-видимому, ИЛ-3. Наоборот, ИЛ-1 и 4 отменяк
ростовое действие ИЛ-7 на преВ-клетки. В то же время ИЛ-1 способствус
экспрессии генов иммуноглобулинов, а ИЛ-4 повышает выживаемое!
преВ-клеток (в отсутствие ИЛ-4 они подвергаются программирование
гибели — апоптозу). Трансформирующий фактор роста 0 отменяет ка
ростовой, так и дифференцировочный эффекты ИЛ-7. Осуществлени!
дифференцировки преВ-клеток способствует интерферон у.
С момента завершения формирования рецепторного комплекса Е
26
клетка приобретает способность взаимодействовать с антигеном. В слу-
чае, если происходит перекрестное сшивание рецепторов, их агрегация
на поверхности с образованием «шапочки», видимой при флюоресцент-
ном мечении антител, клетка реагирует на действие антигена. Форма ре-
акции зависит от степени зрелости В-клетки. Как уже отмечалось, незре-
лая В-клетка реагирует на такую стимуляцию развитием апоптоза. Зре-
лые В-клетки отвечают на связывание и перекрестное сшивание имму-
ноглобулиновых рецепторов активацией и дифференцировкой в клетки,
продуцирующие антитела, как правило, при условии наличия вспомога-
тельных сигналов со стороны Т-хелперов; в отсутствие этих сигналов В-
клетка подвергается апоптозу. Эти реакции В-лимфоцитов на связывание
BCR подробно рассмотрены в главе 3.
Мембранные маркеры и ростовые факторы В-лимфоцитов. Для опре-
деления В-лимфоцитов при экспериментальной работе и клинико-имму-
нологическом обследовании людей чаще всего используют выявление на
их поверхности молекул, свойственных всем зрелым В-лимфоцитам, но
не другим типам клеток. Такими маркерными молекулами В-лимфоци-
тов являются slgM, CD 19 и 20 и другие компоненты рецепторного ком-
плекса (см. рис. 4), а также CD72, которая, как предполагают, является
рецептором для IgM и, кроме того, служит лигандом для маркерной мо-
лекулы CD5 Т-клеток. Для выявления мембранных маркеров клетки об-
рабатывают моноклональными антителами (см. раздел 4.1.1); в случае
определения мембранного IgM используют также поликлональные анти-
сыворотки. Антитела могут быть помечены флюоресцентным красителем
флюорохромом или после инкубации клеток с немечеными мышиными
антителами их дополнительно обрабатывают Fab-фрагментами антител к
IgG мыши, меченными флюорохромом. После этого определяют процент
флюоресцирующих клеток с помощью проточной цитофлюорометрии
или флюоресцентной микроскопии (что менее предпочтительно в связи
с субъективностью оценки результатов). Использование проточных цито-
метров позволяет выделить меченые клетки и получить чистую популя-
цию В-лимфоцитов или любых клеток, которые помечены флюорохро-
мом. Принципы изучения клеток иммунной системы в практике клини-
ческой иммунологии рассмотрены в разделе 5.5.1.
Зрелые В-лимфоциты располагают необходимыми мембранными мо-
лекулами (табл. 3, рис. 7), чтобы не только распознать антиген, но и эф-
фективно контактировать с другими клетками иммунной системы, в
частности с Т-хелперами (CD40, CD80, CD86, уже упоминавшаяся
CD72), а также с межклеточным матриксом (интегрины семейства pj—
VLA-2 и 4, р2—LFA-1), молекулами иммуноглобулинов (рецептор для Fc-
порции IgG — Fcyl, или CD32), компонентами комплемента СЗЬ (CD35)
и C3d (CD21, он же — рецептор для вируса Эпштейна — Барр), цитоки-
нами (рецепторы ИЛ-1 и 4, интерферона у). Особое место среди мем-
бранных структур В-лимфоцитов занимают молекулы главного комп-
лекса гистосовместимости (МНС) I и II классов, позволяющие им вы-
полнять функцию антигенпредставляющих клеток.
Субпопуляции В-лимфоцитов. Известны две субпопуляции В-лимфо-
цитов, отличающиеся экспрессией молекулы CD5. Последняя является
27
Таблица 3. Маркеры В-лимфоцитов человека
Группа маркеров Название маркеров Мол. масса, xlOOO Семейство
I. Рецептор Мембранные 1g классов М, 970, 184, 146, 1g
для антигена D, G, А или Е 160, 190
CD79-a (Iga), b (IgP) 33, 39 Ig
II. Общие марке- CD19 95 Ig
ры В-лимфоци- CD20 33/37
тов неиммуно- CD22 130-140 Ig
глобулиновой CD72 43/39 С-лектин
природы CD40 48/40 NGFR
III. Продукты генов гистосов- Антигены класса I (HLA-A, В, С) 43/11 Ig (частично)
местимости Антигены класса II (HLA-DR, DP, DQ) 35/30 Ig (частично)
IV. Маркер субпопуляции CD5 67 SCR
V. Рецепторы CD32 (FcyRII) 40
CD23 (FceRII) CD35 (CR1) 45-50 140 С-лектин
CD21 (CR2) 145 ССР
VI. Адгезивные CD 11 а/CD 18 (LFA-1) 180/95 Рз-интегрины
молекулы CD1 lb/CD18(Mac-l) 150/95 м
VLA-2, 3 и 4 160/130 Р1-интегрины
(CD29/CD49) 125/130; 150/130 м
CD31 (PECAM-1) 140 Ig
CD34 105-120 Муцин
CD58 (LFA-3) 65-70 Ig
CD62L (L-селектин) 70-90 С-лектин
CD80 (B7.1) 60 Ig
CD86 (B7.2) 80 Ig
CD102 (ICAM-2) 60 Ig
VII. Ферменты VIII. Маркеры активации CD10 (Zn-металлопротеиназа) CD73 (экто-5’-нуклеотидаза) CD25, CD30, CD40, CD54, CD69, CD70, CD126, CD130, молекулы МНС II класса 100 69
IX. Рецепторы CD25/122/132 (для ИЛ-2; а/р/у) 55/70/64 CCP/CKR
для цитокинов CD119 (для у-интерферона) 130/64 CKR
(экспрессируют- CD121b (для ИЛ-1, тип И) Ig
ся на активиро- CD124/132 (для ИЛ-4) 60/95 CKR
ванных клетках) CD 125 (для ИЛ-5, чф) 80/130 CKR
CD126/130 (для ИЛ-6) 68/64 CKR
CD127/132 (для ИЛ-7) НО CKR(II)
Примечание. ССР — контрольные белки системы комплемента; CKR — цито-
киновые рецепторы; SCR — рецепторы-«мусорщики» (от англ, scavenger); NGFR — семей-
ство рецепторов фактора роста нервов; муцин — муциноподобные молекулы. При
обозначении молекулярной массы цифры, разделенные косой линией, соответствуют мас-
сам субъединиц молекулы.
28
BCR(mlgM)-CD79
С 045
CD44
LFA-1
Рис. 7. Основные мембранные
маркеры лимфоцитов.
Т — Т-лимфоциты; В — В-лимфо-
циты; NK — NK-клетки. Пред-
ставлены наиболее важные мар-
керы. В скобках даны дополни-
тельные обозначения (после ос-
новных названий). Курсивом от-
мечены маркеры субпопуляций, а
звездочкой — маркеры активации.
В распределении обозначений
маркеров по окружности отсутст-
вует строгая закономерность,
лишь антигенраспознающий ре-
цептор и связанные с ним струк-
туры всегда расположены в верх-
ней части, молекулы адгезии —
в левой части, а активационные
маркеры — в нижней части ок-
ружности. IL-R — рецептор для
интерлейкина.
CD62L
CD80 CD86
(В7.1) (В 7.2)
NK1.1
CD19
CD20
CD21 ( С& 2>>
CD22 _ , х
i)
CD23 (FceRII)
CD32 (FcyRII)
CD72
CD5
CD40
IL-4R
МНС
CD691
CD71
маркером Т-клеток, взаимодействующим с мембранной молекулой В-
лимфоцитов — CD72 (табл. 4). Основная масса В-лимфоцитов («обыч-
ные», или В2-клетки) лишена этого антигена. Он присутствует на поверх-
ности минорной фракции В-лимфоцитов — В1-клеток, на долю которых
в крови приходится 20 % от числа В-клеток. Такие клетки преобладают в
брюшной и других серозных полостях; важным источником СО5+-кле-
ток во взрослом организме считается сальник. В костном мозгу эти клет-
ки образуются в основном на ранних этапах рнтогенеза и мигрируют
преимущественно в брюшную полость, где сохраняют способность к
самоподдержанию.
Принципиальное отличие СО5+-клеток от обычных В-лимфоцитов
состоит в том, что при иммунном ответе в их V-генах не повышается час-
29
Таблица 4. Характеристика субпопуляций В-лимфоцитов
Признаки и свойства Субпопуляция В1 Субпопуляция В2 («обычные» В-клетки)
Происхождение (у взрослых) Из сальника, самоподдержива- ются в брюшной полости Из костного мозга
Локализация Преобладают в брюшной полос- ти и миндалинах. В крови, селе- зенке (маргинальная зона), ЛУ - 25-35 % В крови, селезенке (фол- ликулы), ЛУ — 65—75 %
Маркеры CD5+IgM+IgD+CD45+CD23- ИЛ-5Р+* CD5-IgM+IgD+CD45+ СО23+ИЛ-5Р-
Селекция клонов Нет Есть
Класс образуемых антител IgM, IgA IgM, затем IgG и другие классы
Аффинитет антител Низкий, не повышается в про- цессе ответа Повышается («созревает») в процессе ответа
Аутоареакгивность Есть Нет
Частота мутаций V-генов Обычная Повышенная
* Существует также субфракция В-лимфоцитов с мембранным фенотипом В1-клето1
но без CD5; их обозначают как СП5~-клетки-сестры. Функции их неизвестны.
ИЛ-5Р — рецептор для ИЛ-5; ЛУ — лимфатические узлы.
тота мутаций и вариабельность продуцируемых ими антител ограничива
ется репертуаром зародышевых V-генов. Эти клетки не подвергаются се
лекции и служат источником естественных полиспецифически
IgM-аутоантител, играя важную роль в развитии аутоиммунной патоло
гии и лимфопролиферативных процессов. Основные различия двух ос
новных субпопуляций В-клеток отражены в табл. 4.
В-лимфоциты в периферическом отделе иммунной системы. Зрелые В
лимфоциты покидают костный мозг через синусы и заносятся кровью
периферические лимфоидные органы (в наибольших количествах
экстрафолликулярные пространства селезенки). В этих органах они и вы
полняют свои специфические функции, локализуясь преимущественно ।
лимфоидных фолликулах разных лимфоидных органов, наружных слоя
коры лимфатических узлов, краевой зоне белой пульпы селезенки.
Долгое время считалось, что В-лимфоциты являются короткоживу
щими клетками и обмениваются через 3—5 сут. Однако выяснилось, чт<
условия, при которых производилась оценка срока жизни В-клеток, спо
собствовали укорочению жизни. Более точные оценки показали, что про
должительность жизни большинства зрелых В-лимфоцитов в отсутстви
антигенной стимуляции составляет несколько месяцев. Основным источ
ником обновления популяции В-клеток служит костный мозг. За суткт
из него эмигрирует (у мышей) 1,5—5 х 107 В-лимфоцитов, что составля
30
ет, по разным оценкам, 3—25 % от их содержания на периферии. Интен-
сивность антигеннезависимого размножения В-лимфоцитов на пери-
ферии невелика и связана в основном с частичным самоподдержанием
субпопуляции СО5+-клеток.
1.1.1.2. Т-лимфоциты
Т-клетки образуют вторую группу лимфоцитов, количественно несколько
превосходящую популяцию В-лимфоцитов и отличающуюся существенно
большей гетерогенностью. К Т-лимфоцитам относят клетки, основной
характеристикой которых является способ распознавания антигенов. Они
распознают пептидные фрагменты чужеродных белков, встроенные в
аутологичные молекулы гистосовместимости. Этот молекулярный ком-
плекс им «презентируют» антигенпредставляющие клетки (АПК). Распо-
знавание осуществляется с помощью клоноспецифического рецептора
неиммуноглобулиновой природы, экспрессируемого на поверхности Т-
клеток. Таким образом, Т-клетки распознают не «чужое», как В-клетки.
а «измененное свое», причем, как иногда говорят, антигенный пептид
распознается «в контексте» аутологичной молекулы гистосовместимости.
В результате акта распознавания Т-клетки активируются и дифференци-
руются в эффекторные (киллеры, эффекторы гиперчувствительности за-
медленного типа) и регуляторные (два типа хелперов — ТЫ и Th2 и
супрессоры) клетки. Особенность развития Т-лимфоцитов, определившая
их название, состоит в том, что ключевые этапы созревания и формиро-
вания клональной структуры этих клеток осуществляются в тимусе.
Т-клеточный рецептор и связанные с ним структуры. Подобно тому,
как BCR является структурой, определяющей функцию В-клеток, глав-
ной структурой поверхности Т-лимфоцитов, от которой зависят диффе-
ренцировка и выполнение функций этими клетками, также служит
рецептор для антигенов — TCR (от англ. Т cell receptor) (рис. 8). Его ос-
новной частью, которая ответственна за распознавание антигенного пеп-
тида, связанного с молекулой МНС, является гетеродимер. Его состав
различен в двух типах TCR: один его вариант содержит полипептидные
цепи аир, другой — у и 6. Названные цепи связаны ковалентно (их мо-
лекулярная характеристика представлена в разделе 3.1.2). С основным
димером нековалентно связан комплекс CD3, в состав которого входят
полипептидные цепи у/|Г(не путать с аналогичными цепями TCR!) и е;
несколько обособленное место в комплексе занимает димер, состоящий
из двух i^-цепей или из и p-цепей. Все указанные полипептидные цепи,
особенно <!;-цепь, играют определенную роль в передаче сигнала о связы-
вании рецептора внутрь клетки.
К рецептору TCR имеют отношение еще несколько молекул, кото-
рые устанавливают с ним связь при действии антигена и способствуют
распознаванию комплекса антигенного пептида с молекулой МНС. Это
молекула CD4, обладающая сродством к. молекулам МНС II класса, и
CD8, имеющая сродство к молекулам МНС I класса. В зрелых клетках с
TCR может связываться лишь одна из этих молекул, которая и присутст-
вует на поверхности зрелых Т-лимфоцитов, принадлежащих к одной из
31
TCR
Дополнительные молекулы
I-----------------------------------------------------------------------------1
CD45
Рис. 8. Строение антигенраспознающего аР-рецептора CD4+ Т-лимфоцитов.
Показаны молекулы, входящие в состав собственно рецептора (TCR-CD3) и к<
рецепторные структуры (дополнительные молекулы). В составе TCR обозначен
домены а- и р-цепей.
двух основных субпопуляций — хелперам или киллерам (цитотоксичес
ким Т-лимфоцитам). Часто вторую субпопуляцию называют супрессор
но-киллерной, поскольку СО8+-клетки выступают и в роли супрессоре
иммунного ответа. Однако, поскольку ту же функцию могут выполнять
СЭ4+-клетки, едва ли такое обозначение СО8+-субпопуляции правоме{
но. В практике экспериментальных и клинико-иммунологических исслс
дований очень широко используется определение молекул CD4 и 8 дл
идентификации соответственно Т-хелперной и Т-киллерной субпопуж
ций, маркерами которых они служат.
Еще одна дополнительная трансмембранная молекула, влияюща
на функционирование TCR, это CD45, цитоплазматический домен кс
торой обладает активностью тирозинфосфатазы и также участвует в за
пуске активационных сигналов (см. раздел 3.5.1). Эта очень крупна
молекула существует в нескольких вариантах (изоформах), отличаю
щихся наличием или отсутствием трех внеклеточных доменов — А, В
32
С. Наибольший по размерам вариант имеет все три домена; он имеет
молекулярную массу 220 000 и обозначается CD45RA. Именно эта изо-
форма свойственна так называемым наивным Т-лимфоцитам, т.е. лим-
фоцитам, ранее не контактировавшим с антигеном. При дифференци-
ровке Т-клеток происходит последовательное переключение изоформ
CD45 вплоть до формирования варианта CD45R0, свойственного клет-
кам памяти (см. раздел 3.5.2).
Полноценность сигнализации, зависящей от TCR, обусловливается
активностью молекулы-корецептора CD28. CD28 присутствует практи-
чески на всех CD4+-T-клетках и на 60—70 % СП8+-лимфоцитов. На по-
коящихся клетках эта молекула не связана с рецепторным комплексом.
Однако она оказывается нековалентно связанной с ним в процессе рас-
познавания антигена и активации молекулы CD28.
Генез Т-лимфоцитов. В своем происхождении Т-лимфоциты, как и
В-лимфоциты и другие клетки крови, связаны с костным мозгом (у эмб-
рионов — с желточным мешком и печенью). Однако Т-лимфоциты явля-
ются единственным типом клеток крови, для развития которых
микроокружение костного мозга не является достаточным. В связи с
этим на определенном этапе созревания предшественники Т-лимфоци-
тов покидают костный мозг и мигрируют в тимус, где и завершают свое
развитие. Основные этапы развития Т-лимфоцитов отражены в табл. 5 и
на рис. 5.
В костном мозгу формируются (по-видимому, из общего лимфоид-
ного предшественника) ранние предшественники Т-лимфоцитов. Они
лишь частично детерминированы к развитию в направлении Т-лимфоци-
тов, сохраняя способность при соответствующих условиях развиваться в
направлении В-лимфоцитов, миелоидных клеток и естественных килле-
ров. Раньше других Т-клеточных маркеров на поверхности развивающих-
ся клеток Т-ряда человека экспрессируется (уже на стадии проТ) CD7
(см. табл. 5). Однако этот маркер не может служить абсолютным показа-
телем того, что клетка детерминирована к развитию только в направле-
нии Т-лимфоцитов. Эти клетки несут также мембранный маркер CD38,
свойственный многим кроветворным клеткам на промежуточных этапах
развития.
У мышей ранними маркерами клеток Т-ряда служат антигены, выяв-
ляемые также в головном мозгу, Sca-1 и 2, которые содержатся и на более
ранних кроветворных предшественниках. Экспрессия другого антигена,
общего для Т-клеток и головного мозга, Thy-1, также характерна для кро-
ветворных клеток и ранних представителей Т-ряда. Однако в отличие от
названных выше маркеров Thy-1 экспрессируется у мышей и на зрелых
Т-клетках, причем сильнее, чем на предшественниках Т-лимфоцитов, и
нередко определение этого антигена используют для идентификации Т-
лимфоцитов. Еще одним маркером клеток, способных дифференциро-
ваться в сторону Т-лимфоцитов, является CD4. Эта молекула известна
как маркер зрелых Т-хелперов. На клетках-предшественниках она появ-
ляется на короткий промежуток времени и в малом количестве (CD410).
О пролиферативной активности костномозговых клеток — предшест-
венников Т-лимфоцитов известно мало. Их размножение поддерживают
33
2 -1092
Таблица 5. Стадии созревания Т-лимфоцитов человека
Стадия (локализация) Рецептор для антигена Мембранные маркеры Ростовые факторы
ПроТ (костный мозг) Продукты V8- и Ур8-генов в заро- дышевой конфи- гурации CD34 ФСК, ИЛ-7
ПреТ: а) костного мозга б) субкапсулярной зоны тимуса (стадии 1, 2, 3) а) Отсутствует 61) Отсутствует 62)VanpeT/p-CD3 63) То же Общие — CD7 и 38 а) CD410 61) CD2, 5, 44 62) CD2, 31°, 5> 25 63) CD2, ЗЮ, 5, HSA а) ИЛ-7, 3, 2 6) ИЛ-2, 4, 7, 1, кофакторы ФНОа, ИЛ-6
Незрелые (корти- кальные) тимоци- ты TCRap-CD310/int CD1 а, Ь, с, 2, 4, 8, 38, CD33*°/int, 52, 95 ?
Зрелые аР+-Т-клетки: а) медуллярные тимоциты б) периферичес- кие аР+-Т-клетки хелперы киллеры TCRaP-CD3hi Общие — CD2, Зы, 5, 7, 27, 28, 45 а) CD38, 48, 52, 69, 121а, 127 б) CD6, 11с, 31, 35, 43, 45RB, 57, 60, 73, 76, 94, 98, 101, 102, 103, 122, 124, 128 CD4 CD8 Общие — ИЛ-2, 7, 13, 15, кофакт ры ИЛ-1, ФНОа ИЛ-9
Зрелые у8+-Т-клетки TCRyS-CD3 CD2, 5, 3, 8, 43, 45 ИЛ-2
Примечание. Надстрочный значок «hi» означает высокую экспрессию марк
(от англ, high), «1о» — низкую (от англ, low), int — промежуточную (от англ, intermediate
фактор стволовых клеток и ИЛ-7, рецепторы которых присутствуют
поверхности этих клеток. Пролиферация указанных клеток может бы
вызвана ИЛ-3, 2, 9, 1 и 6 (в различных сочетаниях друг с другом). Кр<
ковременную пролиферацию (вероятно, одно деление) костномозгов
предшественников Т-лимфоцитов вызывают пептиды тимусного прог
хождения, в том числе гормоны.
У тимэктомированных и генетически бестимусных животных (г
пример, «голых» мышей с мутацией nude) развитие клеток Т-ряда в кос
ном мозгу приостанавливается на стадии рассмотренных выше клетс
предшественников. Их главное предназначение — превращение в Т-ли
фоциты — может быть реализовано лишь при условии их миграции
тимус (пока это не произошло, клетки способны выполнять некотор]
функции, например регулировать процесс гемопоэза). Это связано с те
что только в условиях микроокружения тимуса может сформировать
рецептор для распознавания антигена — TCR оф-типа. В костном мог
не происходит перестройки генов а- и p-цепей Т-клеточного рецептора
34
лишь в очень ограниченной степени реализуется перестройка у- и 8-
цепей TCR. Таким образом, для того чтобы реализовалось решающее со-
бытие в развитии большинства Т-лимфоцитов — формирование
антигенраспознающего рецептора, клетки-предшественники должны
мигрировать из костного мозга в тимус.
Миграция предшественников Т-лимфоцитов из костного мозга в
тимус обусловлена целым рядом свойств этих клеток, что позволяет им
покинуть костный мозг, целенаправленно задержаться в сосудистой сис-
теме тимуса и преодолеть гематотимишмий Ялры>р (см. раздел 1.2.2). Это
достигается благодаря достаточно высокой подвижности клеток, нали-
чию поверхностных структур — рецепторов хоминга (например, CD44),
которые позволяют претимоцитам распознавать молекулы клеток, обра-
зующих гематотимический барьер, а также благодаря инвазивности.
обеспечивающей преодоление преград в виде базальных мембран.
Из клеток-предшественников Т-ряда, покинувших костный мозг, в
тимус проникает не более 5 %. Под влиянием микроокружения тимуса
они включаются в дальнейшее развитие. Судьба проТ-клеток, «затеряв-
шихся» после выхода из тимуса, неизвестна; есть данные, что, попадая в
селезенку, часть из них дифференцируется в NK-клетки.
Формула мембранного фенотипа клеток-предшественников, мигри-
рующих в тимус, такова: CD2_3-4lo5“7+8“25“16+44+45+. Кроме того, они
несут на своей поверхности интегрин VLA-4 (у мышей также VLA-6), ре-
цептор для фактора стволовых клеток (CD117), a-цепь рецептора ИЛ-7, а
также у-цепь, общую для рецепторов ИЛ-7 и 2 и ряда других интерлейки-
нов. Попав в субкапсулярную зону тимуса (см. раздел 1.2.2), эти клетки
быстро теряют CD4, на короткий срок экспрессируют 0-цепь рецептора
ИЛ-2, которая вскоре сменяется его a-цепью (CD25). Тогда же на поверх-
ности клеток появляется молекула CD2. В этот начальный период пребы-
вания в тимусе клетки сохраняют способность дифференцироваться в
направлении не только Т-лимфоцитов, но и В-, NK-клеток, дендритных
клеток. Для удобства выдедщо1_4 стадии развития предщ.сс1£енникод,Т-
ммфоцитов^хц^сс до момснта появления наи^поверхности ррцеисор-
ного кдмппежеа TCR - CD± аЯ4+СО25", CD44+CD25+, CD44"CD25+
и CI544_CD25_. Следует обратить внимание, что лишь наиболее юные из
внутритимусных предшественников Т-лимфоцитов несут мембранный
антиген CD44, который послужил им проводником в тимус. Эта уже вы-
полнившая свою роль молекула исчезает в условиях микроокружения ти-
муса до времени, когда зрелым тимоцитам предстоит покинуть этот орган
и вновь возникнет потребность в «рецепторе хоминга».
Экспрессия CD25 знаменует собой «сужение» дифференцировочных
потенций клеток-предшественников (они способны дифференцировать-
ся, кроме Т-лимфоцитов, и в дендритные клетки, но эта способность утра-
чивается на следующем этапе развития с потерей мембранной молекулы
CD44) (рис. 9). На этом этапе включаются процессы, в конечном итоге
приводящие к формированию рецептора TCR. По аналогии с дифферен-
цировкой В-лимфоцитов стадия, на которой начинается реаранжировка
рецепторных генов, обозначается как проТ (CD44+CD25+), стадия реали-
зации реаранжировки первой группы генов (Vp) — как npeTI(CD44“
35
2*
Рис. 9. Дифференцировочные потен-
ции предшественников Т-лимфоцитов.
Сплошными линиями обозначены ос-
новные пути дифференцировки кле-
ток; прерывистые линии отражают по-
тенциальную способность предшест-
венников Т-лимфоцитов на разных
стадиях развития дифференцировать-
ся в клетки других рядов при воздей-
ствии соответствующих факторов мик-
роокружения. ЛП — общий лимфоид-
ный предшественник; МП — общий
миелоидный предшественник; ПВ —
предшественник В-лимфоцитов; ПТ —
претимоциты (клетки, способные миг-
рировать в тимус); МоП — моноцитар-
но-макрофагальные предшественники;
ГП — гранулоцитарные предшествен-
ники; Мон — моноцит; ДК — дендрит-
ная клетка; Мф — макрофаг. При обо-
значении предшественников Т-клеток
и зрелых лимфоцитов опущено слово
«клетка».
CD25+), стадия завершения реаранжировки — как npeTII(CD44“CD25~)
(см. рис. 6, табл. 5).
Во взрослом тимусе дифференцируются в основном Т-клетки, несу-
щие рецептор TCR оф-типа. Значительное число уЗ-клеток созревает в
тимусе в эмбриональном периоде, тогда как у взрослых особей интенсив-
ность развития этих клеток в тимусе резко снижается, что отражается е
низком содержании уЗ+-клеток в тимусе (около 1 %). Для внутритимус-
ных предшественников Т-лимфоцитов характерно отсутствие антигенов
CD4 и 8, что послужило основанием для их обозначения как двойных от-
рицательных клеток (оно используется для их дифференцирования от
других тимоцитов). Значительная (наиболее молодая) часть этих клеток
лишена также рецепторного комплекса TCR — CD3, т.е. эти клетки яв-
ляются «тройными отрицательными клетками». На долю CD4“CD8_-
клеток приходится 3—5 % от общего числа тимоцитов, причем примерно
50 % их несут на поверхности CD25.
Формирование рецептора Т-клеток для антигена. Как и при развитии
В-клеток, самое раннее событие в процессе перестройки генов TCR за-
ключается в экспрессии генов рекомбиназ — RAG-1 и RAG-2, а также
гена терминальной дезоксирибонуклеотидилтрансферазы (TdT), катали-
зирующей нематричный синтез олигонуклеотидных вставок в участках
рекомбинации генов. Вскоре, на стадии npeTI, усиливается (под влияни-
ем ИЛ-7) экспрессия в митохондриях клеток протоонкогена Вс1-2,
предохраняющего их от развития апоптоза, к которому предрасполагает
формирование разрывов ДНК в процессе реаранжировки (см. табл. 6).
На стадии проТ гены а- и p-цепей еще не перестроены, лишь в не-
36
которых клетках определяется реаранжировка типа DJ гена Vp. На стадии
npeTI осуществляется VDJ-перестройка этого гена, а также генов Vy и
V8 (как уже говорилось, их реаранжировка может включаться еще до по-
падания клеток в тимус, однако в основном она осуществляется на ста-
дии npeTI). Факторы, обусловливающие включение процесса реаран-
жировки генов TCR, не установлены. Известно лишь, что ИЛ-7 выступа-
ет при этом в роли кофактора (в случае включения реаранжировки гена
Vy он, по-видимому, служит основным фактором). Успешное завершение
перестройки гена Vp и других генов сопровождается прекращением экс-
прессии генов RAG-1 и RAG-2, что обеспечивает блокаду реаранжиров-
ки второй p-цепи (это служит основой аллельного исключения, т.е.
экспрессии в каждой Т-клетке продуктов только одного р-гена).
Экспрессия продуктов перестроенных генов происходит на следую-
щей стадии — npeTI I, когда клетка утрачивает мембранную молекулу
CD25 и приобретает мембранный фенотип CD44“25_. Известно, что
антигенраспознающие рецепторы как В-, так и Т-клеток появляются на
поверхности клетки только при условии синтеза всех компонентов ре-
цептора. Однако на преТ-клетках удается обнаружить p-цепь еще до того,
как произойдет реаранжировка гена a-цепи. Происходит это потому, что
на этих клетках экспрессируется проторецептор, аналогичный примитив-
ному рецептору В-клеток, содержащему суррогатную L-цепь. Образую-
щаяся p-цепь соединяется с так называемой a-цепью проторецептора
(preTCR-a). Проторецептор — димер p/preTCR-a — содержит также ком-
плекс CD3. Экспрессия перестроенного гена p-цепи существенна для
дальнейшего развития Т-клеток, поскольку направленная инактивация
этого гена приводит к задержке клеток на стадии CD44_CD25+, и лишь
трансфекция интактного p-гена восстанавливает способность клеток к
дальнейшему развитию. Мутация гена p-цепи не влияет на развитие уЗ+-
Т-клеток.
Функции проторецепторов преТ- и преВ-клеток аналогичны друг
другу. Вследствие контакта с неизвестным лигандом, локализующимся на
поверхности эпителиальных клеток, в преТ-клетку подается сигнал (при
участии цепей CD3), который вызывает их пролиферацию, обозначаемую
как р-селекция. Как и в случае с В-лимфоцитами, эта волна пролифера-
ции обеспечивает поддержку клеток, в которых успешно осуществился
первый этап реаранжировки генов TCR. Она важна и для достижения до-
статочной численности предшественников Т-лимфоцитов, позволяющей
сформировать разнообразный рецепторный репертуар. Помимо проли-
ферации, указанное взаимодействие проторецептора с эндогенным ли-
гандом приводит к экспрессии небольшого количества молекул CD4 и 8
на поверхности преТП-клеток.
На стадии CD44_CD25_ преТП-клеток окончательно «решается»
выбор в пользу формирования рецепторов ар- или уЗ-типа. До этого мо-
мента перестройка V-генов р-, у- и 3-цепей могла совершаться парал-
лельно в каждой клетке. Хотя механизмы выбора до конца не выяснены,
установлено, что решающая роль в этом принадлежит регуляторному
участку Vy-гена, в частности последовательностям, ответственным за
блокаду его экспрессии (сайленсерам). По-видимому, в тимусе существу-
57
ют условия, благоприятствующие формированию TCR оф-типа,.для nei
нужна реаранжировка Va-гена.
Как и в случае перестройки Vp-гена, реаранжировке Va-гена пре;
шествует повторная активация генов RAG-1 и RAG-2, которая открывав
стадию преТП. Успешное ее завершение и экспрессия a-цепи приводят
формированию зрелого рецептора aP-типа и его появлению на повер:
ности клетки. Мутации зрелого гена a-цепи предотвращают экспресси
TCR-aP, но не влияют на формирование TCR-уб. Экспрессия TCR-c
определяется также активностью генов 8- и £-цепей. Перестройка Vc
гена окончательно блокирует экспрессию VS-гена в случае, если после;
ний уже был перестроен. Этому способствует то, что 5-гены встроены
генетический регион, занимаемый семейством генов a-цепи (см. разд<
3.1.3). И в данном случае очевидна аналогия описанной последовател]
ности с порядком перестройки генов иммуноглобулинов, при которс
вначале реаранжировке подвергается V-ген ц-цепи, последняя экспре<
сируется на поверхности клетки в составе проторецептора, и лишь зате
перестраивается ген легкой цепи.
Одновременно с формированием полноценного рецептора аР на п<
верхности тимоцитов усиливается экспрессия молекул CD4 и 8 и пода]
ляется экспрессия генов RAG-1, RAG-2, npeTCRa, а также протоонкв
гена Вс1-2. В результате свойства клеток существенно меняются, в час
ности они становятся чрезвычайно уязвимы к индукции программирв
ванной гибели. Клетки этой стадии обозначают как незрелые, ил
двойные положительные (CD4+CD8+) тимоциты (см. ниже).
В процессе формирования зрелых генных комплексов TCR использ
ется только один из многочисленных V-генов. В результате этого, а так»
вследствие индивидуальной комбинации пары цепей, образующих ТС1
на каждой клетке формируются практически неповторимые по спещ
фичности рецепторы. Потомки Т-клеток, несущих эти уникальные pi
цепторы, образуют моноспецифичные клоны. Если каждый клс
распознает только один антигенный эпитоп, то в сумме все клетки сп<
собны обеспечить распознавание практически всех мыслимых пептиднь
структур и их комбинаций с продуктами генов МНС (об особенностз
распознавания антигенов Т-клетками см. раздел 3.3.2). Среди них есть
клетки, распознающие комплексы пептид — молекула МНС, свойстве!
ные данному организму. Этот набор специфичностей рецепторов тим<
цитов обозначают как первичный клональный репертуар Т-клеток.
Помимо основных рецепторных молекул, в осуществлении описа!
ных выше событий большую роль играют адгезивные взаимодействия ti
моцитов с клетками эпителия, а на стадиях СО44+-клеток — также
фибробластами и клетками эндотелия. В их реализации участвуют адг<
зивные молекулы тимоцитов CD2, LFA-1 и VLA-4, взаимодействуюпц
с молекулами клеток стромы тимуса — соответственно CD58, ICAM-1
VCAM-1, а также с белками межклеточного матрикса, особенно с фибре
нектином. В обеспечении пролиферации преТ-клеток (в частности, р-а
лекции) важная роль принадлежит цитокинам — уже упоминавшемус
ИЛ-7 и в меньшей степени ИЛ-2, 1 и 6, ГМ-КСФ и ФНОа, которые
различных сочетаниях вызывают пролиферацию этих клеток. Однако пр
38
Таблица 6. Экспрессия в тимоцитах факторов, способствующих
и препятствующих развитию апоптоза
Популяция Процент Fas+'icneroK Процент клеток, содержащих Вс1-2
CD4-CD8" 10-15 25-40
CD4+CD8+ 80-95 5-10
CD4+CD8- 48-65 100
CD4-CD8+ 40-68 100
инактивации гена цитокинов процесс внутритимусного развития Т-кле-
ток почти не изменяется. Лишь выключение гена ИЛ-7 приводит к бло-
каде этого процесса и опустошению тимуса, а инактивация гена фактора
стволовых клеток — к двукратному снижению численности тимоцитов.
ПреТ-клетки сами выделяют аутокринные цитокины, способные обеспе-
чить пролиферацию этих клеток и восстановление их при действии по-
вреждающих факторов.
Итак, основным результатом событий, происходящих на стадии
СО4“СО8“-тимоцитов на уровне генов и клеточной мембраны, является
формирование на поверхности каждой клетки антигенраспознающего ре-
цептора TCR с индивидуальной специфичностью, а на уровне популяции
тимоцитов — первичного антигенраспознающего репертуара.
Кортикальные тимоциты и селекция их клонов. Незрелые кортикаль-
ные тимоциты образуют самую многочисленную фракцию клеток тимуса
(80—85 % от общего числа тимоцитов). Они локализуются преимущест-
венно в глубоких слоях коры тимуса. Важной особенностью этих клеток
является одновременная экспрессия двух корецепторов — CD4 и 8 и до-
вольно низкий уровень мембранной экспрессии рецепторного комплекса
TCR-CD3 (CD310). Молекула CD8 на поверхности тимоцитов представ-
лена гетеродимером оф, тогда как на тех Т-клетках слизистых оболочек,
которые развиваются вне тимуса (см. раздел 1.2.3), CD8 присутствует в
форме гомодимера аа. У незрелых кортикальных тимоцитов есть и ста-
диоспецифический антиген — CD1, существующий в трех разновиднос-
тях (а, Ь, с). Для этих клеток характерны блокада экспрессии гена а-цепи
рецептора для ИЛ-2 (CD25) и отсутствие высокоаффинного рецептора
ИЛ-2 даже в условиях активации клеток. Тем не менее около 20 % клеток
этого типа находятся в клеточном цикле; природа ростового фактора для
них не установлена.
На поверхности СО4+СО8+-тимоцитов присутствует молекула Fas
(CD95), служащая проводником в клетку сигналов к апоптозу — актив-
ной форме гибели клеток (см. раздел 3.5.3). В сочетании с низкой экс-
прессией Вс1-2 (табл. 6) это делает незрелые кортикальные тимоциты
очень чувствительными к действию индукторов апоптоза, так что на мно-
гие стимулирующие влияния они реагируют не активацией и пролифера-
цией, а развитием апоптоза. Этим же обусловлена их высокая чувстви-
тельность к кортикостероидам и ионизирующим излучениям.
39
цГМФ
I
ГТФ
♦
ГМФ----------------------------
| --- Гуанин
(д)Гуанозин
| | ПНФ |
ГМФ
I
ГДФ
f
ГТФ
de novo
цАМФ
I
АТФ
ИМФ --------------------------АМФ
| Инозин | ^^Аденин
Гипоксантин | АДА [^Аденозин
| |ПНф] I
Ксантин дАМФ
I *
Мочевая дАДФ
кислота
ДАТФ
Рис. 10. Превращение пуриновых нуклеотидов.
Показаны этапы превращений, катализируемые аденозиндезаминазой (АДА)
пуриннуклеотидфосфорилазой (ПНФ).
Для развития и выживания кортикальных тимоцитов важны особег
ности экспрессии в них ферментов, имеющих отношение к метаболиз\
нуклеиновых кислот, экто-5'-нуклеотидазы, аденозиндезаминазы и щ
риннуклеотидфосфорилазы (рис. 10). Они катализируют последовател]
ные фазы превращения пуриновых нуклеотидов, содержание которых е
внутренней среде тимуса велико в связи с массовой гибелью клеток. Hi
копление некоторых метаболитов пуринового обмена токсично для кл<
ток. В кортикальных тимоцитах выше, чем в периферических Т-клетка
активность экто-5'-нуклеотидазы и аденозиндезаминазы и ниже — актш
ность пуриннуклеотидфосфорилазы. Вследствие этого в кортикальных та
моцитах накапливаются дезоксигуанозин, гуанозин, соответствующе
нуклеотиды, ди- и трифосфаты, среди которых наиболее токсичны ГТФ
дезоксиГТФ. Это служит одной из причин массовой гибели кортикальнь
тимоцитов. Фактором, защищающим их от токсического действия эта
метаболитов, может служить контакт с макрофагами стромы тимуса, бон
тыми пуриннуклеотидфосфорилазой, которая может передаваться в тимс
цит через цитоплазматические мостики. Наследственный дефицит аденс
зиндезаминазы и пуриннуклеотидфосфорилазы служит основой двух ра:
новидностей Т-клеточного иммунодефицита (см. раздел 5.1.1).
Выше отмечалось, что первичный клональный репертуар теоретичес
ки перекрывает все мыслимые антигенные специфичности, включая aj
тологичные. Для того чтобы он соответствовал своему назначению -
распознавать чужеродные для данного конкретного организма, но не aj
тологичные белки (точнее, их пептидные фрагменты в комплексе с пре
дуктами аутологичных генов МНС), клоны тимоцитов должны подвер]
нугься процедуре отбора, осуществляемого в несколько этапов на стади
незрелых тимоцитов. Сказанное выше относится к Т-клеткам, несущи
TCR оф-типа, поскольку селекция их клонов осуществляется в тимус!
Что касается у8+-Т-клеток, в том числе происходящих из тимуса, т
практически неизвестно, где и каким образом происходит их селекция.
40
Структуры,
не связанные
с МНС
Апоптоз
"Чужой" пептид,
"чужая" молекула
МНС
Апоптоз
"Свой* пептид,
"чужая" молекула
МНС
Апоптоз
"Свой” пептид, "Чужой" пептид,
"своя" молекула "своя" молекуле
МНС МНС
Распознаваемые
структуры
Поддержка Поддержка
Апоптоз Выживание
Положительная
селекция
Отрицательная
селекция
Дальнейшее
развитие
Рис. 11. Судьба клонов тимоцитов в зависимости от специфичности их рецепто-
ров (TCR).
Заштрихованы символические изображения распознаваемых молекул МНС и
пептидов, отличающихся от аутологичных («своих»); изображения «своих» моле-
кул не заштрихованы.
Наиболее широко приняты следующие представления о селекции Т-
клеток (рис. 11; см. также введение). Более ранняя по времени положи-
тельная селекция осуществляется в глубоких слоях коры тимуса. Ее осно-
вой служит взаимодействие тимоцитов с эпителиальными клетками, несу-
щими на поверхности молекулы МНС II класса. На этом этапе поддержи-
ваются те клоны тимоцитов, рецепторы которых обладают той или иной
степенью сродства к продуктам аутологичных генов МНС в сочетании с
любыми антигенными пептидами, т.е. на этом этапе поддерживаются
клоны, способные распознать как полностью аутологичные комбинации
молекул МНС и пептидов, так и аутологичные молекулы МНС, модифи-
цированные чужеродными пептидами. Все остальные «конструкции» не
имеют отношения к функциям Т-клеток, которые состоят в поддержании
нативности, сохранности клеток организма, и клетки, распознающие «по-
сторонние» антигенные детерминанты, игнорируются отбором.
Основой положительной селекции является контактное взаимодей-
ствие клеток вследствие комплементарности рецептора тимоцита и моле-
кулы МНС эпителиальной клетки (рис. 12). В этом взаимодействии
участвуют уже упоминавшиеся пары адгезивных молекул, стабилизирую-
щие взаимодействие. Его результаты до конца не выяснены: или аутоспе-
цифические клетки стимулируются к пролиферации, или они лишь
избегают гибели (спонтанной, индуцируемой эндогенными гормонами
коры надпочечников, метаболитами гуанидина или иными агентами). Не
исключено, что срабатывают оба механизма. В пользу участия активации
и пролиферации свидетельствует экспрессия на клетках, поддержанных
положительным отбором, раннего маркера активации — молекулы CD69.
Уже упоминалось о чувствительности незрелых тимоцитов к действию
кортикоидов и пуриновых метаболитов, которые включают программу
41
1. Положительная селекция
Клон не распознает
"свои" молекулы МНС;
не поддержан селекцие»
подвергается апоптозу
2. Отрицательная селекция
Клон распознает
комплекс МНС - пептид;
аутологичный
комплекс МНС - пептид;
подвергается апоптозу
Рис. 12. Межклеточные взаимодействия при селекции тимоцитов.
Показана судьба клонов тимоцитов в зависимости от способности или неспосо(
ности распознавать комплекс аутологичной молекулы МНС с аутологичным nei
тидом на поверхности эпителиальных и дендритных клеток стромы тимуса. Кор
TH — кортикальный тимоцит; ЭК — эпителиальная клетка; ДК — дендритнг
клетка.
гибели по механизму апоптоза. Защита части клеток от действия корта
коидов может осуществляться при одновременной подаче сигнала чер<
рецептор CD3—TCR (когда тимоцит распознает «свою» молекулу МНС
или путем индукции вследствие этого же распознавания перехода клето
на кортизонустойчивую стадию развития. О возможных путях защиты та
моцитов от токсического действия продуктов метаболизма пуриновы
42
Таблица 7. Судьба клонов тимоцитов, экспрессирующих рецепторы различной
специфичности
Специфичность клонов тимоцитов Судьба клонов Этап селекции
К молекулам, не связанным с продуктами МНС Элиминируются Положительная
К чужому пептиду/чужому МНС п «1
К своему пептиду/чужому МНС «1 п
К чужому пептиду/своему МНС Сохраняются, пролиферируют Отрицательная
К своему пептиду/своему МНС Элиминируются
нуклеотидов речь шла выше. Пролиферация выживших клеток осущест-
вляется при условии снятия блокады с a-гена рецептора ИЛ-2 (что явля-
ется результатом дифференцировки клеток, поддержанных отбором), и
при этом ИЛ-2 является основным ростовым фактором.
После осуществления фазы положительного отбора на поверхности
клеток выживших клонов усиливается экспрессия CD3—TCR и вспомо-
гательных молекул CD4 и 8. Клетки, претерпевшие такие изменения, ста-
новятся субстратом для отрицательной селекции. Она осуществляется в
мозговом слое и кортико-медуллярной зоне тимуса в процессе взаимо-
Таблица 8. Характеристика основных субпопуляций зрелых Т-лимфоцитов
Тип ре- цептора Экспрессия CD4 и 8 Распознавание АГ в составе МНС Локализация, содержание Функции
а₽ CD4+CD8- II класса Т 8-10 %; ЛУ 30-40 %; С 20—25 %; кровь 35—50 %; кожа; слизистые оболочки, групповые лимфатические фолликулы Хелперы, супрессоры
аР CD4-CD8+ I класса Т4-5 %; ЛУ 15-20 %; С 10—15 %; кровь 20—25 %; кожа; слизистые оболочки Киллеры, ограни- ченные по МНС, супрессоры
аР CD4-CD8- ? Печень; брюшная полость; костный мозг ?
аР CD4+CD8+ ? Т 80—85 %; кровь < 1 % ?
у5 CD4-CD8* — Т 1 %; С, ЛУ и кровь 3— 4 %; слизистые оболочки, кожа Киллеры, не ограниченные по МНС
Примечание.? — тимус; С — селезенка; ЛУ — лимфатические узлы; АГ —
антиген.
43
действия с дендритными клетками, богатыми продуктами МНС I и I
классов. Достаточно высокая экспрессия молекул МНС на дендритны
клетках и рецептора на тимоцитах может стать источником сильного сиг
нала в случае распознавания аутологичного антигенного комплекса (ау
тологичного пептида на «своей» молекуле МНС). Такой сигнал
вызывающий активацию зрелых Т-клеток, индуцирует гибель незрелы
тимоцитов по механизму апоптоза. Эта активационная форма апоптоз
лишь в деталях отличается от апоптоза, вызванного кортизолом (имеютс
некоторые отличия в чувствительности к ингибиторам, особенно к цик
лоспорину А, который подавляет только апоптоз, вызванный связывани
ем рецептора). Такая форма реакции тимоцитов (апоптоз вместо актива
ции) обусловлена уже упоминавшейся предрасположенностью корти
кальных тимоцитов к апоптозу вследствие высокой экспрессии рецепто
pa Fas и слабой — рецептора Вс1-2.
В конечном счете внутри тимуса гибнет более 90 % развивающихс
клеток Т-ряда. В результате двух фаз отбора элиминируются те клоны ти
моцитов, которые несут рецепторы, специфичные к антигенам, не имею
щим никакого отношения к аутологичным МНС, а также к комплекса;
аутологичных антигенных пептидов с аутологичными МНС. И лиш
клоны Т-клеток, несущих рецепторы к комплексам чужеродных антиген
ных пептидов с аутологичными МНС, поддерживаются отбором (табл. '
см. рис. 11). Специфичностью этих клеток и определяется вторичны:
клональный репертуар популяции Т-лимфоцитов.
Формирование субпопуляций Т-клеток. На стадии селекции тимоци
тов формируется другой тип гетерогенности Т-клеток — субпопуляцион
ный (табл. 8). В основе разделения Т-лимфоцитов на субпопуляции ле
жит характер распознавания антигенных пептидов. Т-клетки, распознаю
щие комплекс антигенного пептида с продуктами генов МНС I класса,
функциональном отношении являются предшественниками цитотокси
ческих Т-лимфоцитов, а Т-клетки, распознающие комплекс антигенног
пептида с продуктами генов МНС II класса, — хелперов. Указанны
типы распознавания определяются вспомогательными молекулами CD
и 8, связанными с комплексом TCR — CD3 и обладающими сродством
молекулам соответственно МНС II и I класса. Для Т-киллеров такой мо
лекулой является CD8, участвующая в распознавании пептида на молеку
ле МНС I класса, для Т-хелперов — CD4, определяющая распознавание
зависимое от молекул II класса.
Уже отмечалось, что на кортикальных тимоцитах обе молекулы сосу
ществуют одновременно. В процессе созревания утрачивается одна и
вспомогательных молекул. Пока неясно, каким образом это происходит
однако предполагается следующая схема событий (рис. 13). Допускается
что тип вспомогательной молекулы, сохраняемой на поверхности Т-клет
ки, зависит от случайности — от того, с какой молекулой МНС (I ил:
II класса) раньше проконтактирует соответствующая мембранная молеку
ла тимоцита (CD8 или 4). В результате комплементарный тип вспомога
тельной молекулы (I класс — CD8, II класс — CD4) сохранится,
экспрессия молекулы альтернативного типа будет блокирована. Затем воз
никший вариант закрепляется или отвергается путем «сверки» экспресси
44
Рис. 13. Условия дифференцировки Т-лимфоцитов на субпопуляции.
I — спонтанное прекращение экспрессии одного из корецепторов; II — «пример-
ка» корецептора при распознавании комплекса молекулы МНС с пептидом (кон-
такт клеток означает соответствие корецепторов специфичности TCR, отсутствие
контакта означает их несоответствие); III — судьба клеток при соответствии и не-
соответствии корецепторов специфичности TCR. CD4 и TCR, специфичный к
пептидам в составе молекулы МНС II класса, зачернены, CD8 и TCR, специфич-
ный к пептидам в составе молекул МНС I класса, — белые. Клетки, подвергаю-
щиеся апоптозу, перечеркнуты.
руемого корецептора со специфичностью рецептора TCR (которая опре-
деляется не только структурой пептида, но и классом молекулы МНС, в
составе которой находится распознаваемый пептид). Так, экспрессия CD4
оказывается «правильной» в том случае, если TCR детерминирован к рас-
познаванию пептида в составе молекулы МНС II класса. В этом случае
данный тип дифференцировки закрепляется. Если же клетка, на которой
сохранен корецептор CD4, специфична к пептиду, связанному с молеку-
лой МНС I класса, возникшая комбинация оказывается бессмысленной,
и такая клетка выбраковывается (очевидно, по механизму апоптоза). Ана-
логично клетка, на которой сохранился корецептор CD8, выживает в том
45
DpoT(CD44+)
, I
IL-2/7y----------- Размножение
t
р56** ------------1 Дифференцировка
RAG-1,RAG-2 I |
SCID -----1 Перестройка генов TCR
I
ПреТ l(CD44~CD25+)
TCR-P----------------11
IL-7 I------------1 р-селекция
CD3; I |
ПреТИ (CD44-CD25")
P56*
TCRa-----------------1
CD3e
CD38 ----------------1
Fas(CD95)l
FasL |---------------1
CD3;
CD45-6 экзон________I
p56*ck '
Незрелые тимоциты
(CD4+CD8+)
I
Положительная селекция
I
Отрицательная селекция
I
Разделание на субпопуляции:
-ч| (—ll
CD4+CD8- CD4-CD8+
CD8a
р2-мг
MHC-I
ТАР-1
IRF-1
ZAP-70
CD4
li
MHC-II
Рис. 14. Нарушения развития Т-
лимфоцитов при нарушении ак-
тивности генов.
Слева — гены, влияющие на раз-
витие Т-клеток, справа — стадии
развития Т-лимфоцитов и связан-
ные с ними процессы. Знаком —I
отмечена блокада развития Т-кле-
ток при мутации или направлен-
ной инактивации соответствую-
щих генов.
случае, если ее рецептор распознает пептид «в контексте» молекулы МНС
I класса. После «выбора» вспомогательной молекулы (которая с этого мо-
мента становится маркером субпопуляции) формируется способность Т-
клетки выполнять ту или иную функцию после стимуляции антигеном —
выделять комплекс цитокинов (для СВ4+-хелперов) или превращаться в
цитотоксические клетки (для С1)8+-киллеров).
Небольшая часть созревших и дифференцировавшихся тимоцитов
сохраняется в медуллярном слое. На долю медуллярных тимоцитов при-
ходится 12—15 % от общего числа лимфоидных клеток тимуса, из них 8—
10 % составляют CD4+CD8~- и 4—5 % — CD4~CD8+-клетки. Назначе-
ние медуллярных тимоцитов не вполне ясно; возможно, они участвуют в
формировании внутренней среды тимуса, в частности, выделяя цитоки-
ны. По своим основным свойствам они идентичны зрелым Т-лимфоци-
там периферического пула и отличаются лишь деталями (низкой
способностью секретировать ИЛ-2 после активации, наличием антигена
CD38, развитием апоптоза по крайней мере части клеток в ответ на ак-
тивирующие воздействия и тщ.).
46
Общая продолжительность развития тимоцитов составляет примерно
20 сут (in vitro 5—7 сут). Как уже можно было убедиться, знакомясь с из-
ложенным выше материалом, процесс развития Т-клеток осуществляется
в результате перестройки и активации ряда генов в самих Т-клетках и
контролируется разнообразными факторами микроокружения. Наиболее
точная информация о незаменимых факторах, определяющих развитие
Т-клеток, получена при изучении последствий прицельной инактивации
конкретных генов (как правило, такие исследования проводят на мышах,
см. раздел 5.1.1). Эта информация в определенной степени отражена на
рис. 14.
Подготовка Т-клеток к эмиграции. Эмиграция и заселение периферии.
Перед тем как покинуть тимус и поступить в кровоток, Т-лимфоциты
подвергаются ряду изменений, важных для защиты Т-клеток, попадаю-
щих в периферический отдел иммунной системы, от поглощения макро-
фагами. Последние несут на своей поверхности лектиновые структуры,
распознающие мембранные гликоконъюгаты лимфоцитов. Подобное
распознавание служит сигналом к фагоцитозу. Поэтому углеводные де-
терминанты на поверхности Т-лимфоцитов перед их выходом в циркуля-
цию блокируются путем присоединения к ним остатков сиаловой кис-
лоты. Изменения углеводного состава поверхности созревающих Т-лим-
фоцитов удается проконтролировать с помощью меченых лектинов.
Юные представители Т-ряда на стадии CD4“CD8~-iaieTOK связывают
лектин сои (SBA), распознающий концевые остатки D-N-ацетилглюко-
замина, а кортикальные СВ4+СВ8+-тимоциты связывают лектин арахи-
са (PNA), распознающий остатки D-маннозы. Т-клетки, покидающие
тимус, являются 8ВА~РКА~-клетками, т.е. не связывают ни тот, ни дру-
гой из названных лектинов вследствие блокады концевых сахаров остат-
ками. сиаловой кислоты, что достигается благодаря активации сиалил-
трансферазы медуллярных тимоцитов. Другое изменение состоит в том,
что перед эмиграцией из тимуса на поверхности медуллярных тимоцитов
экспрессируются «рецепторы хоминга», в частности CD44.
Зрелые Т-клетки покидают тимус через сосуды кортико-медуллярной
зоны. За сутки из тимуса эмигрирует около 1 % от общего числа тимоци-
тов. Поступив в кровоток, Т-лимфоциты становятся частью единого пула
рециркулирующих Т-клеток. До встречи с антигеном они экспрессируют
наряду с другими маркерами Т-лимфоцитов изоформу CD45RA молеку-
лы CD45, на их поверхности содержится много селектина L (CD62L) и
относительно мало CD44, что обусловливает особенности их миграции в
ткани (хоминга), которые будут рассмотрены ниже. Такие клетки обозна-
чают как «наивные» Т-лимфоциты (в отличие от активированных лимфо-
цитов и клеток памяти).
В лимфоидных органах Т-лимфоциты занимают преимущественно
специализированные тимусзависимые участки: паракортикальные зоны
лимфатических узлов, параартериальные муфты селезенки и групповых
лимфатических фолликулов (пейеровых бляшек) и т.д.; в других участках
они перемешаны с В-лимфоцитами. Т-лимфоциты ненадолго задержива-
ются в лимфоидных органах, вскоре они покидают их, поступая в лимфу
(из селезенки Т-клетки эмигрируют с током крови). Скорость рецирку-
47
Таблица 9. Маркеры зрелых Т-лимфоцитов человека
Группа маркеров Название маркеров Мол. масса, хЮОО Семейства
I. Рецепторный комплекс TCR, ар-тип 27/32 1g
для антигена TCR, уЗ-тип 35/45 Ig
CD3, цепи у, 3, е <^2 ИЛИ 26, 20, 16 16 х 2; 16/21 Ig
II. Основные общие CD2 50 Ig
маркеры Т-клеток CD5 67 SCR
III. Основные маркеры субпопуляций и стадий развития CD7 40 Ig
Т-хелперов CD4 59 Ig
Т-киллеров CD8, аР, аа 34/32, 34/34 Ig
кортикальных тимоцитов CDla, Ъ, с 55/12 Ig/MHC
наивных Т-клеток CD45RA 220 Фосфатаза
Т-клеток памяти CD45R0 180
IV. Сигнальные молекулы CD28 44 Ig
CD30 105 Ig
CD43 (лейкосиалин) 115 NGFR
CD 152 (CTLA) 32-37 Ig
CD154 (CD40L) 33 TNF
V. Адгезивные молекулы CDlla/CD18 (LFA-1) 180/95 Рз-интегрин
CDllc/CD18 (CR4) 150/95 Р2-интегрин
VLA-2, 4, 5 и 6 (CD29/CD49) 150/ 120-150 Pi-интегрин
CD54 (ICAM-1) 90-115 Ig
CD58 (LFA-3) 55-70 Ig
CD56 (N-CAM) 220/135 Ig
CD44 (рецептор хоминга) 80-95 Протеогликан
CD31 (РЕСАМ) 130 Ig
CD48 45 Ig
CD54 (ICAM-1) 95-115 Ig
CD50 (ICAM-3) 116-140 Ig
CD62L (L-селектин) 70-90 С-лекгин
VI. Рецепторы и ферменты CD16 (FcyRIII) CD26 (эктопептидаза DPPIV) CD73 (экзо-5'-нуклеоти- даза) 50-65 120 69 Ig
CD90 (Thyl) 25-35 Ig
VII. Молекулы активации CD69 32/28 С-лектин
CD25 (a-цепь ИЛ-2Р) CD71 (рецептор для трансферрина) 55 34/28 ССР
CD95 (Fas, АРО-1) 36-45 NGFR
HLA-DR, DQ, DP 35/30 Ig 1
48
Продолжение
Группа маркеров Название маркеров Мол. масса, xlOOO Семейства
VIII. Рецепторы цитокинов CD117 (c-kit, для ФСК) CD121a (для ИЛ-1, тип I) CD25/122/132 (для ИЛ-2) CD124/132 (для ИЛ-4) CD127/132 (для ИЛ-7) CD129/132 (для ИЛ-9) 145-150 80 55/70/64 140/64 75/64 64/64 Ig, киназа Ig CKR, ССР CKR CKR CKR
Примечание. ССР — контрольные белки системы комплемента; CKR — цито-
киновые рецепторы; NGFR — рецепторы фактора роста нервов; SCR — рецепторы-мусор-
щики (scavenger); TNF — семейство факторов некроза опухоли.
ляции Т-лимфоцитов (особенно Т-хелперов) выше, чем В-лимфоцитов.
При контакте с антигеном Т-клетки вовлекаются в процессы активации
и иммунного ответа.
Т-лимфоциты гетерогенны по продолжительности жизни. Большая
часть их относится к долгоживущим клеткам, время их полуобновления
составляет годы, что обнаруживается по длительному сроку (иногда со-
поставимому со сроком жизни) сохранения индуцированных хромосом-
ных перестроек. Лишь небольшая часть Т-лимфоцитов живет несколько
недель или месяцев. Определенных сведений о различиях в сроке жизни
Т-клеток, относящихся к разным субпопуляциям, нет, но принято счи-
тать, что Т-хелперы живут дольше, чем Т-киллеры.
Маркеры Т-лимфоцитов, определение Т-клеток и их субпопуляций.
В начале этой главы мы уже рассматривали маркеры Т-лимфоцитов, свя-
занные с комплексом TCR. К мембранным маркерам Т-клеток относится
также ряд молекул, которые играют определенную роль в адгезивных вза-
имодействиях Т-лимфоцитов с окружающими клетками. К ним относят-
ся гликопротеины CD2, 5 и 7. CD2 распознает широко распростра-
ненную в тканях молекулу CD58, a CD5 — маркер В-клеток CD72. Взаи-
модействия, опосредованные этими молекулами, могут служить источни-
ком вспомогательных, а иногда и самостоятельных активационных
сигналов. Другие адгезивные молекулы особенно важны для осуществле-
ния контактов с межклеточным матриксом и клетками стромы при миг-
рации Т-лимфоцитов, а также с вспомогательными клетками иммунной
системы и с клетками-мишенями в процессе индукции иммунного ответа
и при осуществлении реакций иммунитета. К ним относятся L-селекти-
ны — тканевые лектины, которые распознают углеводные остатки (сиа-
лированную фукозу) мембранных гликопротеинов других клеток, а также
интегрины. Среди Рринтегринов для Т-лимфоцитов свойственны моле-
кулы VLA-4 (a4Pi) и VLA-5 ((Х5Р1), среди Р2-интегринов — LFA-1. Сведе-
ния о мембранных маркерах Т-лимфоцитов обобщены в табл. 9 и на
рис. 7.
На выявлении мембранных маркеров основаны определение Т-лим-
фоцитов и их субпопуляций, подсчет их количества в норме и при пато-
49
логии. Наиболее специфичным маркером зрелых Т-лимфоцитов следует
признать комплекс TCR — CD3, поскольку антигенраспознающий ре-
цептор неиммуноглобулиновой природы присущ только Т-лимфоцитам.
Менее специфичны, но свойственны преимущественно Т-клеткам адге-
зивные молекулы CD7, 2 и 5 (CD2 определяется также на естественных
киллерах, a CD5 — на субпопуляции В-лимфоцитов Bl). CD2 взаимодей-
ствует с другой адгезивной молекулой CD58, которая экспрессирована
практически на всех клетках организма, включая эритроциты. В резуль-
тате взаимодействия CD2 с гомологом CD58 происходит адгезия эритро-
цитов барана на Т-клетках, что проявляется в формировании так называ-
емых Е-розеток (агрегаты клеток, в центре которых находится Т-лимфо-
цит, а вокруг — прилипшие к нему эритроциты).
До создания гибридомной технологии, когда отсутствовали антитела, при-
годные для идентификации маркеров Т-клеток, реакцию образования розеток с
эритроцитами барана использовали для определения Т-клеток. Этот метод иног-
да применяют и в настоящее время — при недоступности моноклональных анти-
тел и проточного цитомера. Недостатком этого метода, помимо нестандартности
и невозможности его автоматизации, является зависимость формирования розе-
ток не только от присутствия на поверхности Т-клетки достаточно большого
числа молекул CD2, необходимого для удержания эритроцитов, но и от состоя-
ния цитоскелета, определяющего феномен розеткообразования. Поэтому исполь-
зование теста Е-розеткообразования можно считать оправданным только для
оценки адгезивной способности Т-лимфоцитов (как тест на СВ2-зависимую ад-
гезию Т-клеток).
Корецепторные молекулы CD4 и 8 определяют с целью идентифика-
ции субпопуляций Т-клеток (см. табл. 8). Следует еще раз подчеркнуть,
что эти молекулы обусловливают не столько функции клетки, сколько тип
распознавания антигена — «в контексте» молекул МНС I или II класса. Тем
не менее в настоящее время считается общепринятой идентификация Т-
хелперов путем определения экспрессии на поверхности клеток молекулы
CD4, а Т-киллеров — по экспрессии молекулы CD8. Как уже отмечалось,
трактовка СО8+-клеток как супрессорной субпопуляции некорректна, по-
скольку СВ4+-клетки также могут выступать в качестве супрессоров.
Развитие Т-клеток вне тимуса. Большинство Т-лимфоцитов диффе-
ренцируется и проходит селекцию в тимусе. Однако некоторые процес-
сы, связанные с развитием и даже образованием Т-лимфоцитов, проис-
ходят вне тимуса. В экспериментах на трансгенных животных показано,
что на периферии завершается процесс отрицательной селекции Т-лим-
фоцитов путем индукции анергии и (в меньшей степени) апоптоза кле-
ток, недавно покинувших тимус, при их контакте с суперантигенами и
некоторыми обычными антигенами. На периферии завершается также
функциональное созревание Т-клеток. Важными факторами, ответствен-
ными за «дозревание» Т-клеток на периферии, являются гормоны тиму-
са, циркулирующие в кровотоке (подробнее о них см. раздел 1.2.2). Под
влиянием гормонов тимуса устанавливается более высокий уровень
функциональных потенций Т-клеток, реализующихся после контакта с
антигеном (в частности, более высокая способность к выработке ИЛ-2,
50
чем у медуллярных тимоцитов). Наконец, на периферии происходит так
называемая периферическая экспансия Т-лимфоцитов, т.е. не зависящее
от антигена поликлональное размножение Т-клеток, которое не сопро-
вождается их дифференцировкой в эффекторные клетки.
Полагают, что образование из преТ-клеток зрелых Т-лимфоцитов,
несущих рецептор ар-типа, в норме осуществляется только в тимусе и
лишь в отсутствие последнего в очень слабой степени реализуется в дру-
гих органах, в частности в костном мозгу. Однако для Т-клеток, несущих
TCR у5-типа, внетимусное развитие характерно в значительно большей
степени. Известно, что 90 % ТСRy3-тимоцитов, прошедших развитие в
тимусе, имеют в составе рецептора продукты семейств V-генов Vy9 и V32,
а также Vyl и Vy2. Другая субпопуляция у5-клеток, рецептор которых со-
держит продукты подсемейств Vy3, Vy4 и V31, образуется в тимусе в эмб-
риональном периоде, затем выселяется в кожу и слизистые оболочки и
там самоподдерживается в течение оставшейся жизни. Наконец, уб-клет-
ки, имеющие в составе TCR продукты подсемейств генов Vy4 и V56, раз-
виваются вне тимуса — в основном в слизистой оболочке кишечника или
в печени (см. раздел 1.2.3). Таким образом, в целом Т-клетки, несущие
рецептор TCR уЗ-типа, в меньшей степени зависят от тимуса, проводя в
нем более короткое время или полностью минуя его при своем развитии.
1.1.1.3. NK-клетки (естественные киллеры)
В периферическом пуле лимфоцитов присутствует фракция клеток, ли-
шенных маркеров Т- и В-лимфоцитов, обозначаемая как 0-клетки. Вели-
чина этой фракции оценивается по-разному в зависимости от чувстви-
тельности используемых методов. Доля ^~СОЗ-лимфоцитов в крови и
периферических лимфоидных органах составляет около 10—15 % от об-
щего числа лимфоцитов. Эта фракция гетерогенна. В ее состав входят
небольшое число незрелых лимфоидных предшественников, неидентифи-
цированные лимфоциты, однако большую часть их составляют NK-клет-
ки (от англ, natural killer), или естественные киллеры.
Основное свойство, обусловившее название этих клеток, состоит в
том, что они способны лизировать определенные клетки-мишени без
предварительного контакта и развития реакции типа иммунного ответа.
Свойства естественных киллеров могут проявлять Т- и В-лимфоциты, а
также макрофаги. Однако лишь NK-клетки представляют собой специа-
лизированные естественные киллеры. Они идентифицируются морфоло-
гически как большие гранулярные лимфоциты. Их содержание в крови
составляет 5—20 % от общего числа лимфоцитов. По размеру они соот-
ветствуют большим лимфоцитам (12—15 мкм в диаметре при 7—9 мкм
для малых лимфоцитов). Плотность (1,062—1,064) NK-клеток ниже, чем
у большинства лимфоцитов, что используется для выделения этих клеток
в градиенте перколла. Гранулы больших гранулярных лимфоцитов содер-
жат перфорин — белок, обусловливающий образование пор в мембране
клеток-мишеней, а также сериновые эстеразы — гранзимы, обусловлива-
ющие индукцию апоптоза при проникновении в клетки-мишени (см.
раздел 2.2), и хондроитинсульфат А, защищающий NK-клетки от аутолиза.
51
Таблица 10. Мембранные маркеры NK-клеток
Группа маркеров Название Мол. масса, xlOOO Семейство
Маркеры, при- CD56(NKH1, N-CAM) 175-185 Ig
частные к распо- CD57 (HNK1, Leu-7) ПО Ig
знаванию и NK цитолизу CD161 (NKRP-1) NK1.1 KAR (p50.1, p50.2) KAR (p50.3) 80-80 50, 50 55-58 С-лектин Ig
Ингибиторные NKB1 70 Ig
рецепторы кил- CD158a (KIR) 58 Ig
леров (KIR) CD158b (KIR) p70/pl40 (KIR) CD94 58 70/140 70 Ig Ig С-лектин
Маркер К-клеток CD16 (FcyRIII) 50-65 Ig
Молекулы адгезии Прочие мембран- ные молекулы 02-интегрины (CD11/CD18) — LFA-1, MAC-1, CR4 01-интегрины (VLA-2) CD2 (LFA-2) CD7 CD8aa CD58 CD54 (ICAM-1) CD44 CD48, 69, 122 (p-цепь ИЛ-2- рецептора) 180/, 170/, 150/95 160/130 50 40 32/32 55-70 90-115 80-95 Интегрины Интегрин Ig Ig Ig Ig Ig Протеогликан
Маркерами естественных киллеров (см. рис. 8; табл. 10) служат анти
гены CD56 и 57; CD56 представляет собой изоформу адгезивной молекул!
N-CAM. Субфракцию К-клеток (т.е. клеток, осуществляющих зависи
мый от антител клеточный цитолиз — лизис клеток, опсонизированны
антителами) маркирует молекула CD 16, являющаяся низкоаффинным ре
цептором IgG — FcyRIII, способным связывать агрегированные IgGl и IgG;
Очевидна связь этого рецептора с функцией К-клеток. Определение с по
мощью указанных маркеров содержания NK-клеток в популяциях лимфо
цитов различных органов показало их высокий уровень в печени (42 %) j
селезенке (36 %) при низком содержании в лимфатических узлах (3 %)
легких (5 %), тонкой кишке (3 %), костном мозгу (2 %); по этим данным,
крови на долю NK-клеток приходится 12 % от общего числа лимфоцитов.
Кроме названных маркеров, на NK-клетках определяются адгезив
ные молекулы, в том числе интегрины и их рецепторы. Преобладание ад
гезивных молекул среди маркеров естественных киллеров не случайно
оно отражает важность межклеточных контактов для осуществления ци
толиза. Среди маркеров этих лимфоцитов необходимо упомянуть такж
ганглиозид асиалоОМ!, а у мышей — антиген Thy-1.
Участие NK-клеток в иммунной защите будет рассмотрено в раздел
2.2; здесь мы приведем лишь самые общие сведения. Мишенями естест
венных киллеров служат разного рода трансформированные (инфициро
52
ванные вирусом, опухолевые) и быстро пролиферирующие (например,
кроветворные) клетки. При тестировании активности NK-клеток in vitro
в качестве мишеней используют ограниченное число культивируемых
клеточных линий, чаще других — клетки эритромиелолейкоза человека
К562 и клетки лимфомы мыши YAC-1. Природа рецепторов, распознаю-
щих клетки-мишени естественных киллеров, начала раскрываться совсем
недавно. Описана группа молекул, обладающих лектиноподобной распо-
знающей способностью, к которой относятся высокомолекулярный гли-
копротеин NKR.1P(CD161), а также так называемые KAR-рецепторы (от
англ, killer activation receptor).
Недавно установлена природа рецепторов, подавляющих цитолити-
ческую активность NK-клеток в случае распознавания ими аутологичных
молекул МНС I класса на клетках-мишенях. Ими оказались мембранные
рецепторы, по структуре родственные иммуноглобулину, — NKB1, кото-
рый распознает молекулы HLA-B, имеет 4 Ig-подобных внеклеточных до-
мена, и два белка р58 — р58.1 и р58.2 (CD158a и Ь), имеющие по два
Ig-подобных домена и распознающие HLA-C. У мышей ту же функцию
выполняют молекулы семейства Ly49. Эта группа рецепторов получила
наименование KIR (от англ, killer inhibitory receptor). Они вариабельны и
формируют индивидуальную распознающую способность клетки, что
дает основание говорить о клональной структуре NK-клеток.
Генез естественных киллеров изучен фрагментарно. Не вызывает
сомнений, что их предшественники происходят от стволовой крове-
творной клетки. Несмотря на определенные черты близости NK-клеток
к миелоидному ряду, а также В-лимфоцитам, преобладает представле-
ние о том, что NK-лимфоциты являются ответвлением Т-клеточного
ряда развития лимфоцитов. Об этом свидетельствуют наличие общих
маркеров, ростстимулирующих факторов, присутствие предшественни-
ков NK-клеток в тимусе, общность функции с Т-киллерами и даже на-
личие начальных признаков реаранжировки (D-J-типа) p-гена TCR в
естественных киллерах. В то же время очевидна определенная реци-
прокность содержания в периферических лимфоидных органах NK-кле-
ток и активности тимуса: численность и активность естественных кил-
леров у врожденно бестимусных и тимэктомированных мышей выше,
чем у животных с нормальной функцией тимуса. Показано, что CD4-
СО8~-клетки эмбрионального тимуса, несущие на поверхности Fcy-pe-
цептор II и/или III типа, могут развиваться в Т- или NK-клетки в
зависимости от того, попадают ли они в тимическое или селезеночное
микроокружение.
В процессе развития предшественников естественных киллеров в
костном мозгу под влиянием ИЛ-1 экспрессируется p-цепь рецептора для
ИЛ-2. После этого ИЛ-2 становится важнейшим фактором пролифера-
ции и созревания NK-клеток. Вторым важным фактором, обусловливаю-
щим дифференцировку и активацию естественных киллеров, служит
интерферон у. ИЛ-3, наоборот, подавляет развитие NK-клеток.
В норме содержание этих клеток особенно велико в селезенке, мик-
роокружение которой, как полагают, необходимо для завершения разви-
тия NK-лимфоцитов. Они присутствуют также в лимфатических узлах и
53
лимфоидных образованиях кишечника. В тимусе и костном мозгу зрелые
NK-клетки не определяются, но присутствуют их предшественники, ак-
тивируемые под влиянием ИЛ-2. Под действием ряда цитокинов, в пер-
вую очередь ИЛ-2, повышается литическая активность и расширяется
спектр клеток — мишеней естественных киллеров. NK-клетки превраща-
ются в ЛАК-клетки (см. раздел 2.2 и 4.3.2).
1.1.2. Антигенпредставляющие и фагоцитирующие клетки
Важнейшую группу клеток иммунной системы составляют антигенпред-
ставляющие клетки, а также частично «перекрывающаяся» с этой группой
популяция фагоцитирующих клеток. Назначение первых состоит в обра-
ботке антигена (которая в случае макрофагов включает фагоцитоз) у
представлении (презентации) его Т-хелперам. Эту группу образуют мак-
рофаги и дендритные клетки; указанную функцию выполняют также
В-лимфоциты. Функция клеток данной группы не ограничивается пре-
зентацией антигена; выделение этих клеток в особую группу подчеркивает
центральную роль для осуществления функций иммунитета процессов
связанных с судьбой антигенов в организме. К фагоцитам, помимс
макрофагов, относятся нейтрофильные, а также (с некоторой долей услов-
ности) эозинофильные гранулоциты.
1.1.2.1. Моноциты и макрофаги
Наиболее изученными и численно преобладающими клетками этой груп-
пы являются моноциты крови и образующиеся из них макрофаги тканей
Они происходят от стволовых кроветворных клеток костного мозга (j
эмбрионов — желточного мешка и печени). Моноцитарный ряд является
ответвлением миелоидного ствола кроветворения, имея общие предшест-
венники с нейтрофильными гранулоцитами (рис. 15). В костном мозг)
клетки проходят стадии монобласта, промоноцита и, дозревая до стадии
моноцита, поступают в кровоток. Длительность пребывания моноцитов е
кровотоке составляет 2—4 сут. После этого они мигрируют в ткани,
превращаясь в макрофаги.
Развитие клеток моноцитарного ряда в костном мозгу поддерживает-
ся факторами микроокружения — контактными и гуморальными. Пос-
ледние включают в первую очередь колониестимулирующие факторы —
гранулоцитарно-моноцитарный (ГМ-КСФ) и моноцитарно-макрофа-
гальный (М-КСФ). Некоторые цитокины (ИЛ-3, ГМ-КСФ) действуют на
общие миелоидные предшественники, а на стадии моноцитарных пред-
шественников оказывают вспомогательное влияние. М-КСФ является
специализированным цитокином, поддерживающим выживаемость и
пролиферацию коммитированных предшественников моноцитов, а
также зрелых моноцитов и макрофагов в тех случаях, когда они вступают
в пролиферативный процесс. В качестве кофакторов, способствующих
развитию моноцитов, могут выступать и другие цитокины (например,
ИЛ-6), в то время как некоторые факторы ингибируют их развитие (на-
пример, трансформирующий фактор роста р).
54
Рис. 15. Дифференцировка миелоидных клеток.
В кружках — стадии развития миелоидных клеток в костном мозгу, выявленные
при культивировании кроветворных клеток, в прямоугольниках — традиционные
обозначения стадий их развития, описанные традиционными морфологическими
методами; цифры соответствуют продолжительности стадий развития и длитель-
ности пребывания клеток в кровотоке и тканях. СК — стволовая клетка; КОЕ —
колониеобразующая клетка: ГМ — гранулоцитарно-моноцитарная, Г — грануло-
цитарная, М — моноцитарно-макрофагальная; НГр — нейтрофильный грануло-
цит; Мон — моноцит; ДК — дендритная клетка; МФ — макрофаг.
55
Таблица 11. Маркеры макрофагов и дендритных клеток
Тип клеток Характерные ферменты Мембранные антигены Некоторые рецепторы
Моноциты/ макрофаги Дендритные клетки (белые отростчатые эпи- дермоциты, ин- тердигитальные клетки) Неспецифическая эс- тераза (диффузная), миелопероксидаза (-), 5'-нуклеотидаза (+), [3-галактозидаза (+), аминопептидаза (+), трансглутаминаза (в зрелых клетках), NADR-оксидаза, су- пероксиддисмутаза, каталаза, аргиназа, лизоцим, катепсин G и т.д. АТФаза, неспецифи- ческая эстераза МНС I и II (DR); Рз-интегрины: LFA-1, Мас-1, gpl50/95; Pi-инте- грины: VLA-1, 2, 3, 4, 5, 6; ICAM-1, 2, 3; CD14, CD9, CD12, 13, 17, 31, 33, 36, 4, 45, 68, CD40*°, CD80 - только на макрофа- гах; CD86 ± ГКГ I и II (DR, DP, DQ), LFA-1, 3; ICAM-1, CDla, CD4 и 68, CD14 - на субфракциях, CD404 80 и 86 FcyRI, II, III (CD64, CD32, CD16); FcpR, FcaR, FceRII (CD23), CR1, CR2, CR3, CR4 и другие рецепторы для С', рецепторы для фибрина, гормонов, нейро- медиаторов, ци- токинов и т.д. FcyRI и 11 (CD32, 64), iC3bR и др.
Примечание. + — при созревании клетки содержание фермента возрастает и - —
убывает. Жирным шрифтом выделены характерные отличия между моноцитами/макрофа-
гами и дендритными клетками.
Продолжительность жизни моноцитов/макрофагов составляет, по
разным данным, от 20 сут до 7 мес (речь идет о различных субпопуляциях
тканевых макрофагов); в большинстве случаев срок обновления популя-
ций тканевых макрофагов равен 20—40 дням. Общая численность моно-
цитов и макрофагов в организме человека — около 2 х 1011. Интен-
сивность их пролиферации вне костного мозга невелика (2—3 % rqjul-
щихся клеток).
Моноциты и макрофаги хорошо охарактеризованы морфологически.
Это крупные клетки (диаметр 15—25 мкм) с ядром неправильной формы,
тонкой структурой хроматина. Макрофаги крупнее моноцитов из-за рас-
пластанной конфигурации. В отличие от округлых моноцитов они имеют
неправильные очертания и весьма полиморфны. Макрофаги разделяют
на резидентные (стабильно локализующиеся в определенных тканях) и
подвижные, мобилизуемые в очаг воспаления. Резидентные макрофаги в
ряде случаев имеют специальные названия. Так, в особую группу выделя-
ют звездчатые ретикулоэндотелиоциты (клетки Купфера), выстилающие
пространство между сосудами печени и гепатоцитами и участвующие в
фильтрации продуктов, которые поступают из кровотока в паренхиму пе-
чени. На их долю приходится около 50 % популяции моноцитарно-мак-
рофагальных клеток. Определенным своеобразием отличаются альвео-
лярные макрофаги, служащие посредниками между воздушным про-
странством альвеол и кровотоком, перитонеальные макрофаги, макрофа-
56
ги лимфоидных органов, центральной нервной системы (микроглия) и
почек (мезангиальные клетки) и т.д.
Часто морфологические признаки оказываются недостаточными для
того, чтобы идентифицировать моноциты и макрофаги. В этом случае ис-
пользуют дополнительные приемы. В отличие от лимфоцитов, разновид-
ности которых определяют практически только идентификацией мем-
бранных маркеров, при определении моноцитов/макрофагов наряду с
этим способом широко используют энзимологический метод идентифи-
кации этих клеток (табл. 11). Чаще с этой целью определяют неспецифи-
ческую эстеразу, локализующуюся в цитоплазме моноцитов-макрофагов
диффузно (иногда она выявляется в Т-лимфоцитах, но в гранулах). Дру-
гим ферментом, определение которого важно для изучения клеток ука-
занной группы, является миелопероксидаза. Существенна динамика
изменения активности этого фермента в процессе превращения моноци-
тов в макрофаги: его активность при этом снижается. Активность 5'-нук-
леотидазы, р-галактозидазы и аминопептидазы в той же ситуации повы-
шается. Лишь в зрелых формах макрофагов определяется трансглутами-
наза. Помимо названных ферментов, в макрофагах присутствуют, а в ус-
ловиях активации секретируются и другие разнообразные ферменты:
коллагеназа, эластаза, протеиназы, липазы, нуклеазы, фосфатазы и др.
Некоторые ферменты моноцитов/макрофагов участвуют в реализации
бактерицидной активности — как кислородзависимой (NADPH-оксида-
за, миелопероксидаза, супероксиддисмутаза, каталаза), так и не завися-
щей от кислорода (лизоцим, катепсин G, аргиназа, протеазы и другие
гидролазы, катионные белки). Сами механизмы реализации антимикроб-
ной защиты, включая детали осуществления «кислородного взрыва»,
описаны в разделе 2.1.
Моноциты и макрофаги, помимо некоторых из упомянутых фермен-
тов, активно секретируют ряд других субстанций разнообразной приро-
ды — продукты метаболизма арахидоновой кислоты, цитокины, компо-
ненты комплемента, гормоны, катионные белки, эритропоэтин, протео-
гликаны, фибронектин, тромбоспондин. Секреторная активность моно-
цитов и макрофагов специально рассмотрена в разделе 2.1.3.
Среди разнообразных мембранных белков моноцитов/макрофагов
(рис. 16), ответственных за взаимодействие с клетками и матриксом и
прием сигналов, первыми должны быть упомянуты рецепторы для Fc-nop-
ции иммуноглобулинов. Только для Fc-IgG эти клетки располагают тремя
типами рецепторов: высокоаффинным FcyRI (CD64), взаимодействую-
щим как с агрегированным, так и с мономерным IgG, FcyRII (CD32), ко-
торый взаимодействует с меньшим аффинитетом только с агрегирован-
ными IgG и низкоаффинным FcyRIII (CD16). Кроме рецепторов для Fc-
IgG, макрофаги располагают рецепторами для Fc-порций IgM, IgA, IgE
(FceRII, CD23). Как правило, взаимодействие иммуноглобулинов (агреги-
рованных или в составе иммунных комплексов) с соответствующими ре-
цепторами приводит к перераспределению последних на поверхности
клетки (к образованию «шляпки») и поглощению комплекса клеткой.
Затем развивается ответная реакция в виде активации макрофага, сопро-
вождаемой синтезом цитокинов и других биологически активных субстан-
57
Рис. 16. Мембранные маркеры мо-
ноцитов, макрофагов и дендритных
клеток.
Мон/Мф — моноциты и макрофаги;
ДК — дендритные клетки, а — од-
ной звездочкой помечены маркеры,
свойственные только моноцитам,
двумя — только макрофагам; б —
одной звездочкой помечены марке-
ры, свойственные только клеткам
Лангерганса, двумя — интердиги-
тальным клеткам.
ций. Но при активации, а также под влиянием интерферона повышается
плотность экспрессии Fc-рецепторов на поверхности макрофагов.
Отличия в экспрессии Fcy-рецепторов используют для маркировки
субпопуляций моноцитов. Так, СО64+-моноциты сильнее продуцируют
цитокины, особенно ИЛ-1, тогда как СО64~-клетки обладают более вы-
раженной способностью представлять антиген. Повышение экспрессии
CD 16 сопровождается снижением экспрессии CD 14 и приобретением
моноцитами некоторых свойств тканевых макрофагов с выраженной
провоспалительной активностью.
Значительную группу мембранных структур макрофагов и моноцитов
образуют рецепторы для компонентов комплемента — Clq, СЗа, C3e/C3d,
С5а, фактора Н (об этих компонентах см. раздел 2.3.1). Фрагменты СЗ
специфически распознают рецепторы CR1 (CD35), CR2 (CD21), CR3
(CD1 lb/CD18) и CR4 (CD1 lc/CD18), два последних рецептора относятся
к группе Р2“интегринов. Эти рецепторы предназначены для распознава-
ния опсонизированных клеток, в том числе микробных, а также иммун-
ных комплексов; они необходимы для осуществления фагоцитоза и
регуляции иммунных процессов.
Чрезвычайно важную роль во взаимодействии с окружающими клет-
58
ками и межклеточным матриксом играет ряд адгезивных молекул и рецеп-
торов поверхности макрофагов, которые обусловливают важнейшее свой-
ство макрофагов — высокую адгезивность к субстратам различной
природы. В группу адгезивных молекул входят прежде всего интегрины
(см. раздел 1.2.4) — гетеродимеры, состоящие из а- и P-цепей, которые
представлены в них в различных комбинациях. Макрофаги экспрессируют
3 типа р2-интегринов, имеющих одинаковую р2-цепь (CD18) и различные
а-цепи — aL (CDПа) в молекуле LFA-1, ам (CD 11b) в молекуле Мас-1
(уже упоминавшемся CR3) или ах (CD 11с) в молекуле CR4. Молекулы, с
которыми взаимодействует LFA-1, ICAM-1 (CD54), ICAM-2 (CD 102) и
ICAM-3 (CD50), также содержатся на поверхности макрофагов, но пре-
имущественно после их активации, за исключением ICAM-2, которая экс-
прессируется спонтанно. Интегрины Pi (главным образом VLA-2 и 4)
взаимодействуют с молекулами межклеточного матрикса — фибронекти-
ном, ламинином, коллагеном и т.д., а также с клеточными рецепторами
(например, с VCAM-1, экспрессируемыми макрофагами). Наконец, для
межклеточных взаимодействий и удаления старых и погибших клеток
очень важны мембранные лектины макрофагов, специфичные для остат-
ков D-глюкозы, D-галактозы, N-ацетилглюкозамина, N-ацетилгалактоза-
мина, маннозы, фукозы и др., «оголяющихся» вследствие утраты остатков
сиаловых кислот на молекулах сывороточных гликопротеинов (в частнос-
ти, иммуноглобулинов), а также при старении и в процессе гибели клеток.
Для участия моноцитов и макрофагов в реакции на внедрение бакте-
рий чрезвычайно важно присутствие на их поверхности рецепторов для
бактериальных липополисахаридов, одним из которых является молекула
CD 14, служащая также одним из основных маркеров миелоидных клеток.
На поверхности моноцитов/макрофагов имеются многочисленные ре-
цепторы для биологически активных субстанций — цитокинов, гормо-
нов, нейромедиаторов, гистамина и др. На всех моноцитах и макрофагах
содержатся продукты генов гистосовместимости I класса и только на ак-
тивированных клетках — продукты II класса, имеющие прямое отноше-
ние к представлению антигенных пептидов Т-хелперам, а также к
индукции дифференцировки и селекции Т-хелперов в тимусе. Однако у
человека из трех основных классов молекул МНС II класса на макрофа-
гах экспрессируются лишь молекулы DR (но не DP и DQ). На некоторых
моноцитах и макрофагах в малых количествах представлен рецептор про-
дуктов МНС класса II — CD4.
Кроме перечисленных выше молекул, на поверхности моноци-
тов/макрофагов определяется ряд других молекул (см. табл. 11 и рис. 16).
Активированные макрофаги экспрессируют рецепторы для ИЛ-2 (CD25,
р55), ИЛ-1, ФНО (р55 и р75), ИЛ-6, а также для трансферрина (CD71).
Из свойств моноцитов/макрофагов, определяющих их функциональ-
ные особенности, кроме особенностей ферментативного спектра и ре-
цепторной структуры поверхности, существенна высокая подвижность,
обусловленная свойствами их цитоскелета и чувствительностью к хемо-
таксическим стимулам. Такая подвижность связана с наличием на по-
верхности клеток рецепторов хемокинов (хемотаксических цитокинов)
подкласса р. Подвижность клеток является предпосылкой осуществления
59
фагоцитарной реакции — наиболее широко известного проявления
функции этих клеток.
Другая важная черта моноцитов/макрофагов — высокая «возбуди-
мость» клеток, выражающаяся в их активации при самых разнообразных
стимулах, включая простое прилипание к субстрату, действие бактери-
альных продуктов, цитокинов и физиологических стимуляторов, напри-
мер компонентов комплемента. Активация сопровождается изменением
метаболизма макрофагов, развитием «кислородного взрыва», появлением
на поверхности клеток новых рецепторов. Это в свою очередь служит
предпосылкой для осуществления эффекторных функций, в том числе
направленных на разрушение микробов. Макрофаги не имеют собствен-
ных рецепторов для распознавания антигенов. Однако фиксация на их
поверхности антител через Fc-рецепторы (армирование) придает им спо-
собность к специфическому распознаванию мишеней. Подробнее роль
макрофагов в презентации антигенов и осуществлении эффекторных
функций иммунитета рассмотрена в разделе 2.1.
1.1.2.2. Дендритные клетки
Уже в начале 60-х годов стало понятным, что макрофаги не являются
единственным типом вспомогательных клеток. Было сформулировано
представление об «А-клетках» — малочисленных адгезивных клетках,
обладающих более высокой способностью обрабатывать антиген, чем мак-
рофаги. Позже эту роль стали связывать с группой отростчатых клеток,
чаще всего называемых дендритными. Несмотря на то что общая числен-
ность этих клеток в организме достаточно велика (только белых отрост-
чатых эпидермоцитов — клеток Лангерганса — у человека 109), в связи с
диффузным распределением их концентрация даже в лимфоидных орга-
нах незначительна, поэтому эти клетки до сих пор недостаточно полно
изучены, хотя они и играют исключительно важную роль в иммунной
защите.
В эту группу входят прежде всего хорошо известные гистологам клет-
ки Лангерганса, которые в соответствии с современной гистологической
классификацией обозначаются как белые отростчатые эпидермоциты.
Эти клетки локализуются в основном в эпидермисе (в его исчерченном
сквамозном слое). Они происходят из костного мозга, являясь ветвью
миелоидно-моноцитарного ряда кроветворения. Срок их пребывания в
эпидермисе около 3 нед. Под влиянием цитокинов (ГМ-КСФ, ФНОа)
они могут перемещаться в дерму или мигрировать в лимфатические узлы.
Это происходит почти исключительно в условиях повреждения кожи,
развития воспаления и иммунных процессов. В запуске этих процессов
указанным клеткам принадлежит ключевая роль, поскольку они связыва-
ют, обрабатывают антиген и доставляют его Т-лимфоцитам в регионар-
ный лимфатический узел.
Белые отростчатые эпидермоциты обладают слабой адгезивностью.
Они практически лишены фагоцитарной активности. Морфологическим
маркером этих клеток служат слоистые включения в цитоплазму — гра-
нулы Бирбека. Важнейшей особенностью указанных клеток является
60
экспрессия на их поверхности продуктов генов гистосовместимости не
только I, но и II класса (у человека DR, DP и DQ), а также рецепторов
для Fc-порции IgG и компонентов комплемента. Они экспрессируют
маркеры незрелых тимоцитов CD 1а и Т-хелперов — CD4, ряд адгезивных
молекул, включая LFA-1 и ICAM-1 (см. рис. 16). В их цитоплазме опре-
деляется активность АТФазы, кислой фосфатазы и неспецифической эс-
теразы, но нет активности миелопероксидазы (см. табл. 11). Эти фермен-
ты не определяются в культивируемых белых отростчатых эпидермоци-
тах. Последние способны секретировать ряд активных продуктов, в част-
ности ИЛ-1, 7 и 6, нейропептиды. Их отличительной особенностью
является высокая чувствительность к действию ультрафиолетовых лучей,
вызывающих функциональную инактивацию и гибель клеток.
Белые отростчатые эпидермоциты (клетки Лангерганса) обладают
выраженной способностью связывать антиген и обрабатывать его, в ре-
зультате чего образующиеся пептиды заполняют специальную полость в
молекулах 1а (в продуктах генов МНС II класса — см. раздел 3.3.1). При-
сутствие на поверхности этих клеток молекул CD 1а свидетельствует об их
возможной роли в презентации липидных антигенов (см. раздел 3.3.2).
Тем не менее названные клетки практически не способны стимулировать
реакцию Т-хелперов на антигенсодержащий комплекс, т.е. осуществлять
презентацию антигена. Полагают, что это связано с отсутствием на их
поверхности костимулирующих молекул В7 (CD80 и 86) и неспособнос-
тью продуцировать ИЛ-12. Для приобретения всех этих свойств белые от-
ростчатые эпидермоциты должны мигрировать в лимфатический узел и,
пройдя определенные этапы развития, превратиться в интердигитальные
(межпальцевые) клетки лимфатических узлов. Промежуточным звеном
этого развития считают вуалевые клетки лимфы, обладающие характер-
ными цитоплазматическими отростками — «вуалями» (отсюда их назва-
ние), а также рядом свойств, «роднящих» их с белыми отростчатыми
эпидермоцитами, с одной стороны, и интердигитальными клетками — с
другой. Вуалевые клетки богаты продуктами МНС II класса, содержат не
только АТФазу, но и пероксидазу, иногда в них определяются гранулы
Бирбека (которые отсутствуют в интердигитальных клетках). На белые
отростчатые эпидермоциты по своим свойствам похожи дендритные
клетки слизистых оболочек бронхолегочного и пищеварительного трак-
тов. Срок пребывания клеток этой группы в коже и слизистых оболочках
составляет 2—3 сут, после чего клетки эмигрируют с током лимфы (этот
процесс ускоряется при наличии воспалительной реакции).
Существует несколько разновидностей клеток лимфоидных органов
с дендритной морфологией (табл. 12). Интердигитальные (иногда их на-
зывают и дендритными) клетки лимфатических узлов и других перифери-
ческих лимфоидных органов представляют собой обязательный элемент
микроокружения Т-клеток в тимусзависимых зонах (см. раздел 1.2.2).
Бдльшая часть их является потомками белых отростчатых эпидермоцитов
(они исчезают после перевязки афферентных лимфатических сосудов).
В отличие от белых отростчатых эпидермоцитов интердигитальные клет-
ки не способны связывать и обрабатывать антиген, но эффективно пред-
ставляют антигенный пептид, процессированный на предыдущей стадии
61
Таблица 12. Разновидности дендритных клеток
Вид клеток Локализация Происхождение Маркеры Функция
БОЭ (клетки Лангерганса) Эпидермис Из костного мозга МНС-I, II, CD4, CDla, LFA-1, ICAM-1, АТФаза, гранулы Бирбека, FcyR Связывание и процессинг антигена
Вуалевые клетки Лимфа Из БОЭ МНС-I, II, CD4, CDla, ICAM-1, АТФаза, пероксидаза Доставка антигена в лимфатические узлы
ДК слизистых оболочек Слизистые оболочки Из костного мозга То же (кроме пе- роксидазы), CD80, CD86 Связывание, про- цессинг и презен- тация антигена
ИК лимфа- тических узлов Тимусзависи- мые зоны То же МНС-I, II, CD40, 80 и 86, LFA-1, ICAM-1 Презентация антигена Т-хелперам
ИК тимуса Кортико- медуллярная и медулляр- ная зоны •» и То же Отрицательная селекция и дифференцировка тимоцитов
Фолликуляр- ные ДК Зародыше- вые центры Местное FcyR, ICAM-1 Контроль выжи- ваемости, проли- ферации и функци- онального созрева- ния В-клеток. Хра- нение антигена
Примечание. ДК — дендритные клетки; ИК — интердигитальные клетки; БОЭ —
белые отростчатые эпидермоциты.
развития, Т-хелперам, вызывая их активацию, деление и секрецию цито-
кинов. Эти клетки лишены активности эстеразы, АТФазы и пероксида-
зы, на их поверхности много продуктов МНС класса II, но нет Fc-pe-
цепторов и рецепторов для компонентов комплемента. Интердигиталь-
ные клетки обладают адгезивностью, но более низкой, чем у макрофагов,
не фагоцитируют, хотя и способны к пиноцитозу. Таким образом, они
являются антигенпредставляющими клетками.
Термин «дендритная клетка» в узком смысле относится к разновид-
ности отростчатых клеток стромы лимфоидных органов (до 1 % от обще-
го числа клеток), несущих молекулы МНС II класса (1а+-клетки). Эти
клетки присутствуют также в большинстве нелимфоидных органов. Они
лишены рецепторов для Fey и компонентов комплемента, пероксидазы,
АТФазы, эстеразы и гранул Бирбека, не способны к фагоцитозу. Назван-
ные клетки прикрепляются к поверхности стекла и пластика, но затем
отделяются от нее и после этого утрачивают способность к адгезии. Эти
клетки имеют выраженные отростки цитоплазмы с трубчатыми или пу-
62
зыревидными выступами. Им отводится важная роль в развитии смешан-
ной лимфоцитарной реакции in vitro в качестве клеток, обрабатывающих
и представляющих антигенный пептид.
Интердигитальные (дендритные) клетки тимуса по своим свойствам
больше напоминают белые отростчатые эпидермоциты (клетки Лангер-
ганса), чем зрелые интердигитальные клетки периферических лимфоид-
ных органов. В то же время им свойственна способность формировать
агрегаты с тимоцитами, что сближает их с интердигитальными клетками
лимфатических узлов. Указанные клетки локализуются в кортико-медул-
лярной зоне и мозговом слое тимуса и отвечают, как полагают, за осу-
ществление отрицательной селекции аутоспецифических клонов Т-кле-
ток, вызывая их апоптоз. Эти клетки близки по генезу Т-лимфоцитам: те
и другие могут развиваться из общего предшественника, мигрирующего
из костного мозга в тимус.
В коже мышей обнаружена разновидность отростчатых эпидермоци-
тов — клетки Гранштейна. Их функция выявляется после инактивации
ультрафиолетовыми лучами белых отростчатых эпидермоцитов. В этом
случае связывание антигена клетками Гранштейна приводит к активации
супрессорных клеток и развитию неотвечаемости на антиген. Как пола-
гают, аналогичные клетки содержатся и в коже человека.
Все перечисленные разновидности дендритных клеток имеют кост-
номозговое происхождение и являются представителями миелоидного
ряда (см. рис. 15). В костном мозгу и крови описаны кроветворные клет-
ки-предшественники, способные формировать in vitro колонии моноци-
тарно-макрофагального и дендритно-клеточного типов. При
культивировании моноцитов в присутствии некоторых цитокинов (таких,
как ГМ-КСФ, ИЛ-4, ФНОа), а также при действии факторов, повыша-
ющих уровень внутриклеточного цАМФ, часть моноцитов дифференци-
руется в дендритные клетки. Предполагают, что последние могут
происходить как из моноцитарных предшественников (наряду с моноци-
тами), так и из самих моноцитов (наряду с макрофагами). По некоторым
данным, дендритные клетки тимуса могут дифференцироваться из обще-
го миелолимфоцитарного предшественника, мигрирующего в этот орган
из костного мозга. Как отмечалось, при рассмотрении дифференцировки
Т-лимфоцитов, способность к дифференцировке в дендритные клетки
сохраняется у клеток Т-ряда довольно долго (см. рис. 9).
Уже из описания разновидностей дендритных клеток следует, что су-
ществует несколько этапов созревания дендритных клеток в процессе их
функционирования. Можно выделить 3 таких этапа. На первом они спо-
собны связывать и обрабатывать антиген, но не могут презентировать его
Т-клеткам (пример — белые отростчатые эпидермоциты, или клетки
Лангерганса). Под влиянием сигналов, исходящих из их окружения, осо-
бенно бактериальных продуктов и цитокинов (ИЛ-10, ГМ-КСФ, ФНОа),
способность этих клеток процессировать антиген снижается, но повыша-
ется способность презентировать его Т-клеткам. Это сопровождается уве-
личением экспрессии молекул МНС, костимулирующих молекул CD80 и
86, адгезивных субстанций, возрастанием миграционной активности и
секрецией цитокинов (ИЛ-10, ФНОа). Примером дендритных клеток на
63
этом этапе развития могут служить интердигитальные клетки лимфати-
ческих узлов. Под влиянием продуктов активированных макрофагов и Т-
хелперов (интерферона у) и контакта с Т-хелперами, опосредованного
молекулами CD40 и CD40L, описанные выше изменения проявляются в
еще большей степени, клетки начинают вырабатывать ИЛ-12, что сопро-
вождается дальнейшим усилением способности представлять антиген.
Однако эта фаза завершается апоптозом дендритных клеток.
Еще одна разновидность дендритных клеток является составной час-
тью стромы зародышевых центров и элементом микроокружения В-лим-
фоцитов. Хотя природу этих клеток нельзя считать точно установленной,
полагают, что они имеют местное происхождение, являясь потомками
фибробластов. Если это подтвердится, эту группу клеток следует рассмат-
ривать как независимую от остальных типов дендритных клеток, с кото-
рыми описываемые клетки зародышевых центров сходны только морфо-
логически. Они располагают длинными цитоплазматическими отростка-
ми и бедны лизосомами. Эти клетки рассматривают как «хранилище»
антигена, который долго обнаруживается на их поверхности. Считают,
что это свойство дендритных клеток зародышевых центров обеспечивает
длительное поддержание иммунологической памяти.
1.1.2.3. Нейтрофилы
Нейтрофилы, как и другие типы гранулоцитов, традиционно рассматри-
ваются в рамках гематологии (у взрослого человека на долю нейтрофилов
приходится 60—70 % от числа белых клеток крови). Однако в связи с их
очевидным участием в иммунологических процессах следует дать им
краткую характеристику в ряду других клеток иммунной системы.
Нейтрофилы, или полиморфно-ядерные гранулоциты, происходят из
костного мозга, являясь основными продуктами миелоидного ряда крове-
творения (см. рис. 15). Имея общего предшественника с моноцитами,
миелоидные клетки затем обособляются и, пройдя стадии миелобласти,
промиелоцита, миелоцита и палочкоядерного нейтрофила, достигают зре-
лости на стадии сегментоядерного нейтрофила. Клетки этого ряда покида-
ют костный мозг не только на последней стадии развития, но и на стадии
палочкоядерного нейтрофила, особенно в условиях стимуляции миело-
поэза. У человека за сутки вырабатывается около 10й нейтрофильных гра-
нулоцитов. Зрелый гранулоцит пребывает в циркуляции всего несколько
(8—10) часов, а затем поступает в ткани, образуя в них значительный по
численности пул. Скорость обновления нейтрофилов 1,6 х 109 клеток на
1 кг массы в сутки. Общая продолжительность жизни нейтрофильного
гранулоцита составляет 2—3 дня. После этого он гибнет по механизму
апоптоза. Зрелый гранулоцит не способен к синтезу белка de novo.
На поверхности нейтрофилов присутствуют продукты генов МНС
I класса (HLA-A, В, С), молекулы CD 13 (аминопептидаза N), рецептор
липополисахарида CD 14, 0гинтегрины LFA-1, Мас-1 и р 155/95, Fcy-pe-
цепторы типа II (CD32) и III (CD16), рецепторы компонентов компле-
мента CR1, 3 и 4, рецепторы для анафилактогенных пептидов СЗа и С5а,
лейкотриена В4, а также хемотаксических пептидов. Нейтрофилы имеют
64
Таблица 13. Свойства гранул некоторых клеток иммунной системы
Тип клеток Тип гранул Состав Функциональное назначение
NK-клетки Перфорин, хондроитин- сульфат А, сериновые эстеразы Участие в цитолизе, защита от аутолиза
Нейтрофилы 1. Азурофильные (первичные); 2. Специфичес- кие (вторичные) 1. Кислые гидролазы, сульфатазы, фосфатазы, нейтральные протеиназы, катионные белки, миело- пероксидаза, лизоцим 2. Щелочная фосфатаза, лактоферрин, лизоцим 1. Медленная фаза бактериолиза 2. Быстрая фаза бактериолиза
Эозинофилы 1. Эозинофиль- ные (крупные) 2. Мелкие 1. Главный щелочной белок (в кристаллической форме), перекиси 2. Кислая фосфатаза, арилсульфатаза и т.д. 1. Внеклеточный цитолиз 2. Бактерицидность
Тучные клетки Базофильные Гистамин, гепарин, трип- таза и другие протеина- зы, пероксидаза, РНКаза, дегидрогеназы Реакция гладкой мус- кулатуры сосудов и бронхов и другие проявления аллергии
Базофилы Базофильные Хондроитинсульфат А, протеиназы, пероксидаза и т.д. Местные проявления аллергических реакций
Тромбоциты 1. а-Гранулы 2. Плотные тельца 1. Катионные белки, Р-селектин, катионные белки 2. S-Гидрокситриптамин 1. Повреждение сосу- дов, бактерицидность 2. Сосудистые реак- ции при воспалении
также рецепторы для ИЛ-8 и других а-хемокинов, что определяет их вы-
сокую отвечаемость на хемотаксические стимулы, генерируемые в очаге
воспаления.
Основные морфологические особенности нейтрофильных грануло-
цитов, позволяющие при их идентификации обходиться без использова-
ния дополнительных маркеров, состоят в сегментированном ядре с
плотной упаковкой хроматина и наличии в цитоплазме нейтральных (что
определило название клеток) гранул, содержащих бактерицидные суб-
станции и ферменты. Нейтрофилы отличаются высокими подвижностью
и отвечаемостью на хемотаксические и активационные факторы. Именно
это обеспечило им роль наиболее мобильных клеток, ранее всего вовле-
каемых в воспалительные и иммунные процессы и обусловливающих
пусковые механизмы развития воспаления и ранние защитные реакции
(см. раздел 2.1.1).
Существует два типа гранул нейтрофильных гранулоцитов — первич-
65
3 - 1092
ные (азурофильные) и вторичные (специфические) (табл. 13). Первые со-
держат большой набор гидролаз и других ферментов: а-фукозидазу, 5’-
нуклеотидазу, р-галактозидазу, арилсульфатазу, а-маннозидазу, N-аце-
тилглюкозаминидазу, p-глюкуронидазу, кислую р-глицерофосфатазу,
нейтральные протеиназы — катепсин G, эластазу, коллагеназу, катион-
ные белки, миелопероксидазу, лизоцим (мурамилидаза), а также кислые
гликозаминогликаны (мукополисахариды). Во вторичных гранулах кис-
лые гидролазы отсутствуют и содержатся ферменты, проявляющие актив-
ность при нейтральных и щелочных значениях pH: лактоферрин, щелоч-
ная фосфатаза, лизоцим, а также белок, связывающий витамин В12- Со-
держимое гранул способно облегчить разрушение практически любых
микробов. Это достигается в процессе слияния гранул с фагосомами при
фагоцитозе или дегрануляции, являющейся разновидностью секреторно-
го процесса. Специфические гранулы быстрее сливаются с фагосомами и
выбрасываются клеткой, чем азурофильные. После опорожнения гранул
их восстановления не происходит.
Быстрота мобилизации нейтрофилов дополняется их способностью в
течение секунд развивать метаболические процессы, приводящие к «кис-
лородному взрыву» (см. раздел 2.1.1), а также осуществлять выброс пред-
существующих гранул, которые содержат бактерицидные субстанции
(дегрануляцию). В нейтрофилах обнаружены ферменты, причастные к
бактериолизу и перевариванию микроорганизмов. Среди перечисленных
выше ферментов этой способностью обладают кислые протеиназы, мие-
лопероксидаза, лактоферрин, лизоцим и щелочная фосфатаза.
1.1.2.4. Эозинофилы
Эозинофилы составляют небольшую часть клеток крови (0,5—2 %), в
которой циркулируют в течение 30 мин, после чего поступают в ткани;
срок их полужизни — 12 сут. Эти клетки образуются в костном мозгу из
миелоидных предшественников при участии ИЛ-5, который является
фактором роста и дифференцировки эозинофилов. Обособление эозино-
филов от миелоидного ствола происходит на той стадии развития, когда
формируются эозинофильные гранулы. В целом же этапы развития эози-
нофилов и нейтрофилов аналогичны.
Зрелые эозинофилы представляют собой крупные клетки (около
9 мкм в диаметре) с сегментированным ядром. Они содержат крупные
(около 1 мкм в диаметре) эозинофильные гранулы (см. табл. 13), в зрелых
клетках имеются также более мелкие гранулы. Основными компонента-
ми крупных гранул являются главный щелочной белок (мол. масса 9000—
10 000), локализующийся в их сердцевине в кристаллической форме, а
также перекиси, обладающие бактерицидной активностью. В мелких гра-
нулах преобладают кислая фосфатаза и арилсульфатаза. В эозинофилах
выявлены также коллагеназа, эластаза, глюкуронидаза, катепсин, РНКа-
за и миелопероксидаза. На поверхности этих клеток присутствуют Fc-pe-
цепторы FcyRII (CD32) и FceRII (CD23), рецепторы для компонентов
комплемента, а также молекулы CD9 (этот маркер позволяет дифферен-
цировать эозинофилы от нейтрофилов) и CD35.
66
Рис. 17. Тучные клетки — покоящаяся (а) и стимулированная (б). Элекгроно-
грамма (х 5400). В покоящихся клетках есть гранулы, содержащие медиатор; в
стимулированных клетках часть гранул опустошена в результате дегрануляции,
некоторые гранулы имеют сообщение с внеклеточным пространством (из учеб-
ника C.A.Janeway, P.Travers «Immunobiology», 1994).
Обладая слабой фагоцитарной активностью, эозинофилы обусловли-
вают внеклеточный цитолиз, играя важную роль в защите от паразитов.
Основное значение в осуществлении внеклеточного цитолиза имеет глав-
ный щелочной белок, который перед тем, как секретироваться, должен
перейти из кристаллической формы в растворимую. Для привлечения эо-
зинофилов в очаг поражения важен IgE, который взаимодействует с низ-
коаффинным рецептором CD23, расположенным на поверхности клеток.
I.I.2.S. Базофилы и тучные клетки
Базофилы представляют собой еще одну разновидность гранулоцитов
крови (на их долю приходится всего 0,5 % от общего числа лейкоцитов).
Их основная особенность — наличие базофильных гранул (см. табл. 13),
в которых содержатся хондроитинсульфаты А и С, гистамин, гепарин,
серотонин (у кроликов и мышей), а также ряд ферментов (трипсин,
химотрипсин и другие протеиназы, дегидрогеназы, пероксидаза, РНКаза,
гистидинкарбоксилаза) и кислые гликозаминогликаны. Второе важное
свойство базофилов — наличие на их поверхности высокоаффинных и
низкоаффинных рецепторов для IgE — FceRI и FceRII. Присутствие
рецепторов первого типа обеспечивает возможность не только связывания
IgE, но и реакции на это связывание, выражающейся в освобождении
гранул, содержимое которых обусловливает развитие аллергических реак-
ций. Базофилы подвижны, обладают способностью к фагоцитозу, но не
могут делиться и восстанавливать гранулы.
Тучные клетки являются тканевыми аналогами базофилов и основ-
ными эффекторами аллергических реакций немедленного типа. Они ло-
кализуются в серозных оболочках, селезенке, в эпителии и подслизистом
67
3*
Таблица 14. Разновидности тучных клеток
Свойства Тучные клетки типа t (MCt; слизистые оболочки) Тучные клетки типа tc (MCtc, соединительнотканные)
Локализация Кожа, миндалины, подсли- зистый слой кишечника Слизистая оболочка бронхов и альвеол, носа, кишечника
Срок жизни < 40 сут > 40 сут
Зависимость от тимуса + —
Мембранный фенотип CD13+CD29+< 3D45+CD117+
Тип протеиназ Химаза, триптаза, карбо- ксипептидаза А, катепсин С Триптаза
Среднее число FceRI на поверхности 2х Ю5 Зх 104
IgE в цитоплазме + —
Наличие гистамина + +
Преобладающий протеогликан Хондроитинсульфат Гепарин
Соотношение LTC4: PTD2 25 : 1 1 : 40
слое пищеварительного, дыхательного и урогенитального трактов, в
коже, а также соединительной ткани, окружающей капилляры. На 1 г
тканей указанных локализаций приходится 104—106 тучных клеток. В от-
личие от базофилов они способны к делению и имеют довольно большой
срок жизни (месяцы, годы). Тучные клетки крупнее базофилов (размер
10—20 мкм), имеют ворсинчатую поверхность, содержат больше гранул
(10—150 на клетку) (рис. 17). Их состав аналогичен составу гранул базо-
филов, но они богаче трипсино- и химотрипсиноподобными протеиназа-
ми. В тучных клетках, как и в базофилах, вырабатываются эйкозанои-
ды — лейкотриены (особенно СД тромбоксаны, простагландины (в ос-
новном D2) (см. раздел 2.3.2).
Существуют различия в свойствах тучных клеток соединительной
ткани (серозных) и слизистых оболочек, позволяющие квалифицировать
эти два типа клеток как субпопуляции (табл. 14). Те и другие имеют кост-
номозговое происхождение, но лишь вторые в своем развитии зависят от
тимуса, т.е. отсутствуют у генетически бестимусных или тимэктомиро-
ванных животных (роль тимуса в их развитии не вполне ясна). Эти клет-
ки отличаются по зависимости их пролиферации от различных ростовых
факторов: хотя основным ростовым цитокином для тех и других служит
фактор стволовых клеток, существуют кофакторы роста: для серозных
тучных клеток — ИЛ-3, для тучных клеток слизистых оболочек — ИЛ-3
в сочетании с ИЛ-4. В серозных тучных клетках преобладающим пепти-
68
догликаном является гепарин, а в тучных клетках слизистых оболочек —
хондроитинсульфат. Аналоги этих типов тучных клеток обнаружены и у
человека. Первые преобладают в коже; они содержатся также в перива-
скулярном пространстве различных органов. В их гранулах наряду с
триптазой имеются химотрипсиноподобная протеиназа (химаза), а также
карбоксипептидаза А и катепсин С. Вторые преобладают в слизистых
оболочках пищеварительного и дыхательного путей; в их гранулах отсут-
ствует химаза. Спектр протеаз, свойственный двум типам тучных клеток
человека, отражен в их обозначении — MCtc и MCt (МС — mast cell, t —
триптаза, с — химаза).
На поверхности тучных клеток присутствуют FceRI и FceRII, а также
Fcy-рецепторы и рецепторы для комплемента (его фрагментов СЗ и С5).
Дегрануляция базофилов и тучных клеток происходит главным образом
при воздействии на них иммунных комплексов, содержащих IgE, но она
может быть вызвана также действием ионофоров кальция, повышением
внутриклеточного уровня цАМФ, связыванием рецепторов для компо-
нентов комплемента. Механизмы активации и дегрануляции тучных кле-
ток, а также их последствия будут рассмотрены детальнее при описании
аллергических реакций (см. раздел 5.2.1). Дегрануляция не сопровожда-
ется гибелью клеток. В тучных клетках (но не в базофилах) возможен
процесс восстановления гранул.
По некоторым свойствам тучные клетки «сближаются» с антиген-
представляющими клетками и лимфоцитами. Так, они экспрессируют
молекулы МНС не только I, но и II класса, а также вспомогательные мо-
лекулы В7-2 (CD86). Подобно Т-лимфоцитам, они секретируют цитоки-
ны: ИЛ-4, 5, 10, 12, 13, а также ГМ-КСФ и ФНОа. Полагают, что тучные
клетки участвуют в регуляции дифференцировки Т-хелперов, способст-
вуя образованию Th2, с которыми у них есть наибольшее сходство (см.
раздел 3.5.2).
1.1.2.6. Тромбоциты
Кровяные пластинки, тромбоциты, основная функция которых связана
со свертыванием крови, также участвуют в выполнении иммунологичес-
ких функций — в основном в качестве депо активных субстанций,
освобождаемых под влиянием сигналов, которые генерируются при вос-
палении и иммунных процессах. Носителями этих сигналов служат фак-
тор, активирующий тромбоциты (ФАТ), иммунные комплексы и другие
агенты. Эти сигналы воспринимаются соответствующими мембранными
структурами — рецепторами для ФАТ, Fc-рецепторами. Особенно богата
поверхность тромбоцитов молекулами адгезии, они несут мембранные
молекулы ргинтегринов а201, а401, а501, аб01, av01, рецепторы для
фибриногена (CD61/CD41), витронектина (CD61/CD51), тромбина
(CD42a), фактора фон Виллебрандта (CD42b) и тромбоспондина (CD36).
Это обеспечивает как выполнение основной функции тромбоцитов —
участие в свертывании крови, так и вклад в развитие воспалительного
процесса и иммунных реакций.
Активные субстанции содержатся в гранулах двух типов: «плотные
69
Высокий (кубовидный) эндотелий
Плоский эндотелий
ICAM-2 CD58
H.-6R
IL-1R TNFR IFNyR
___ . CD62P CD62E CD62L
vUu4 । .
' - ’ ‘ ICAM-1
ICAM-2
ClCAM-
-GlyCAI
-MadCA
CD58
IL—4R
Активация
IL-1, TNFa, IL-6, IFNy
IL-1R П I 'iFNyR
TNFR IL-6R
Arc. 18. Изменение мембранного фенотипа эндотелиальных клеток при их акт
вации цитокинами.
TNF — фактор некроза опухолей (ФИО).
тельца» содержат 5-гидрокситриптамин и АДФ, а a-гранулы — катио
ные белки, протеазы, Р-селектин (см. табл. 13). Указанные субстанц]
играют определенную роль в развитии воспалительных процессов, в час
ности в формировании повреждений эндотелия при отложении имму
ных комплексов (см. раздел 5.2.1).
1.1.3. Стромальные клетки
Стромальные клетки принципиально не отличаются по составу и свойс
вам от клеток рыхлой соединительной ткани других органов. В стро1
преобладают фибробласты, коллагеновые и эластиновые волокна, а таю
клетки сосудистого эндотелия, относимые к эпителиальной ткани. Ва:
ным свойством этих клеток для иммунологических процессов и развит
клеток иммунной системы являются наличие мембранных адгезивн]
молекул, определяющих взаимодействие самих стромальных клеток
межклеточным матриксом, а также формирование контактов и обм
сигналами между клетками. Особенно существенно присутствие молек
адгезии на поверхности эндотелиальных клеток капилляров и посткапи
лярных венул, поскольку их взаимодействие с комплементарными 1
молекулами поверхности лейкоцитов обеспечивает миграцию последи
из кровяного русла в ткани. В отсутствие воспалительной реакции
большинстве тканей эндотелий мелких сосудов представлен плоски?
клетками с очень низким содержанием на их поверхности молекул адг
зии. Лишь в лимфоидных органах — лимфатических узлах и группов]
лимфатических фолликулах (пейеровы бляшки) — посткапиллярные в
нулы выстланы высоким (кубовидным) эндотелием; аналогичный энд
телий появляется и в других органах при воспалении. Он представля
собой активированную форму эндотелиальных клеток (в качестве акт
вирующих факторов выступают цитокины — ИЛ-1, ФНОа, интерферон
(рис. 18).
Эпителиальные клетки разной локализации несколько отличаются 1
набору экспрессируемых ими молекул адгезии. На большинстве эндотел
альных клеток присутствует рецептор интегринов — молекула ICAM-2, i
10
условиях активации появляются две разновидности селектинов (тканевых
лектинов, распознающих углеводные группировки) — Р и Е, а также ин-
тегриновые рецепторы ICAM-1 и 3, ELAM и VCAM-1. На этих клетках
присутствует также CD34, представляющий собой муциноподобную моле-
кулу, углеводные ветви которой взаимодействуют с селектинами, в част-
ности с L-селектином лейкоцитов. L-селектин распознается также
молекулой GlyCAM-1, которая экспрессируется на клетках высокого эн-
дотелия посткапиллярных венул. В слизистых оболочках эти клетки экс-
прессируют молекулу MadCAM, распознающую наряду с L-селектином
Ргинтегрин VLA-4. Эндотелиальные клетки несут рецепторы для хемоки-
нов, ИЛ-1, ФНО, интерферона у, ИЛ-3, 4 и 6 и ГМ-КСФ.
Клетки сосудистого эндотелия, а также другие стромальные клетки,
будучи активированными, выделяют некоторые цитокины (например, ко-
лониестимулирующие факторы, ИЛ-1, 6 и 7, ФНОа, трансформирующие
факторы роста, хемокины и др.), весьма важные для функционирования
клеток иммунной системы в условиях воспаления. Строма различных кро-
ветворных и лимфоидных органов характеризуется своеобразием, прояв-
ляющимся в формировании адекватного микроокружения, которое
обеспечивает развитие и функционирование различных типов клеток. Эта
специфика «заложена» уже в камбиальных элементах стромы этих орга-
нов, пересадка которых позволяет сформировать соответствующее микро-
окружение в новых местах. Детали и механизмы осуществления этих
процессов изучены пока лишь в самых общих чертах.
Лимфоциты — главные клетки иммунной системы. Они определя-
ют специфичность иммунного ответа на конкретные антигены. Это
достигается благодаря присутствию на их поверхности антигенрас-
познающих рецепторов. Существуют 3 разновидности лимфоцитов:
В-, Т- и NK-клетки. В-лимфоциты развиваются в костном мозгу (у
птиц — в фабрициевой сумке), Т-клетки — в тимусе, местом завер-
шения развития NK-клеток считают селезенку. Популяции Т- и В-
лимфоцитов представляют собой совокупности клонов (клон —
потомство одной клетки); клетки одного клона несут рецепторы,
идентичные по специфичности, распознающие только один анти-
ген. Лишь в совокупности клоны лимфоцитов способны распо-
знать все мыслимые антигены. NK-клетки распознают углеводные
детерминанты делящихся клеток. Группу вспомогательных клеток
образуют фагоцитирующие, антигенпредставляющие (АПК) и не-
которые другие клетки. Большинство их относится к клеткам мие-
лоидного происхождения. Моноциты и их потомки — макрофаги
«совмещают» свойства фагоцитов и АПК. Основным типом АПК
являются дендритные клетки. Их особенность состоит в экспрес-
сии на поверхности молекул МНС II класса, важных для «презен-
тации» антигена. К клеткам, участвующим в иммунных процессах,
относят также нейтрофилы, эозинофилы, тучные, эндотелиальные
и другие клетки.
71
1.2. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ
Хотя клетки, выполняющие иммунологические функции, рассеяны по
всему организму, к иммунной системе, строго говоря, относятся лишь
лимфоидные органы и лимфоидные скопления, т.е. органы и структурные
образования, основу которых составляют лимфоциты. Лимфоидные орга-
ны разделяют на центральные (первичные) и периферические (вторич-
ные). Сведения о структуре иммунной системы представлены в табл. 15
(они отображены также на рис. 1). В табл. 16 представлены данные о со-
держании в лимфоидных органах и циркуляции лимфоцитов, относящих-
ся к различным популяциям.
В первичных лимфоидных органах происходит дифференцировка
лимфоцитов. К этим органам относится тимус, в котором созревают Т (ти-
мусзависимые)-лимфоциты. Аналогичный орган для В-лимфоцитов, бур-
са (фабрициева сумка), есть у птиц; у млекопитающих В-лимфоциты со-
зревают в костном мозгу. Костный мозг лишь с оговорками может быть от-
несен к центральным лимфоидным органам: это прежде всего крове-
творный орган, в котором в силу общности происхождения от плюрипо-
тентной стволовой клетки образуются и лимфоциты. Кроме того, костный
мозг выполняет некоторые функции периферического лимфоидного орга-
на, являясь местом развития вторичного гуморального иммунного ответа.
В процессе развития лимфоциты мигрируют из центральных орга-
нов в периферические (Т-клетки мигрируют дважды; промежуточным
органом оказывается тимус). Организация периферического отдела им-
мунной системы сложнее. Он включает органы, в которых осуществля-
ются контакт лимфоцитов с антигенами и развитие иммунного ответа
В основе организации системы этих органов лежит региональный прин-
цип: каждый лимфоидный орган контролирует определенную часть
тела, от которого к нему поступает лимфа (лимфатические узлы) илы
является барьером на кровеносных путях (селезенка), или, наконец, не-
посредственно контактирует с барьерами, ограничивающими внутрен-
нюю среду организма (лимфоидная ткань, связанная с кожей и слизис-
тыми оболочками). Периферические лимфоидные органы объединень
системой рециркуляции лимфоцитов, обеспечивающей их постоянные
перемещение и перемешивание, что позволяет им выполнять патруль-
ную функцию по выявлению источников агрессии, являясь частью еди-
ного клеточного пула. Однако полноценная иммунная реакция может
развиться лишь в самих лимфоидных органах, где существует необхо-
димый набор клеток, оптимально организованных для развития иммун-
ных реакций.
Иммунная система не только подвижная, но и непрерывно обнов-
ляющаяся. В то же время постоянство ее состава поддерживается доста-
точно строго. Хотя принципы этого гомеостаза еще недостаточнс
понятны, очевидно, что регуляция осуществляется на уровне отдельны)!
разделов (компартментов) системы: численность и состав клеток костно-
го мозга, тимуса и периферических лимфоидных органов регулируются
самостоятельно и относительно независимо друг от друга, причем пери-
ферические лимфоидные органы регулируются как единое целое.
72
Таблица 15. Органы и другие структурные образования иммунной системы
Группы органов и структур Органы и структуры
Источники клеток- предшественников В эмбриогенезе — желточный мешок, печень; у взрос- лых — костный мозг (для В1 — сальник)
Центральные орга- ны В-лимфопоэза Фабрициева сумка (у птиц), групповые лимфатические фолликулы подвздошной кишки (у овец), костный мозг (у грызунов), плевроперитонеальная полость (?)
Центральный орган Т-лимфопоэза Периферические лимфоидные органы Лимфоидные скоп- ления в нелимфоид- ных органах Циркуляция Тимус Лимфатические узлы, селезенка, миндалины, групповые лимфатические фолликулы (пейеровы бляшки), аппендикс Внутриэпителиальные лимфоциты слизистых оболочек и кожи, lamina propria кишечника и матки, солитарные фол- ликулы слизистых оболочек; молочные пятна сальника Кровь, лимфа
Уникальная особенность лимфоидных клеток состоит в том, что для
их терминального созревания во внутренней среде организма в норме от-
сутствуют необходимые стимулы: для этого требуется поступление извне
или образование внутри (вследствие патологического процесса) чужерод-
ной субстанции — антигена. Лишь при появлении последнего во внут-
ренней среде организма лимфоциты превращаются в эффекторные
Таблица 16. Клеточный состав лимфоидных органов человека
Органы и тканевые жидкости % лим- фоцитов от обще- го числа клеток* % от об- щего числа лимфо- цитов В- клетки, % т- клетки, % CD4+- клетки, % CD8+- клетки, % Деля- щиеся клетки, %
Костный мозг 10-15 8-10 10-12 1-4 2,6 2,3 25-30
Тимус 95-98 10-12 96-98 8-10 4-6 20-25
Селезенка 80-85 20-25 40-50 25-35 20-25 10-12 5-7
Лимфатические узлы 90-95 15-20 35-40 55-65 30-40 15-20 2-4
Миндалины 85-90 40-55 25-50 н.д. н.д. 5-10
Групповые лимфатические фолликулы 90-95 20-25** 30-40 25-30 н.д. н.д. 5-8
Кровь 20-35 0,5 13-18 60-70 35-50 20-25 < 5
* Этот показатель рассчитан для мышей.
** Данные для лимфоидной ткани пищеварительного тракта в целом.
73
клетки, способные выполнять иммунологические функции, которые и
служат конечными стадиями их развития.
1.2.1. Костный мозг
В костном мозгу образуются все форменные элементы крови, включая
лейкоциты — клетки, непосредственно связанные с иммунной системой.
Часть клеток, развивающихся из костномозговых предшественников и
относящихся к иммунной системе, практически не определяется в крови,
таковы дендритные и тучные клетки. Кроветворная ткань представлена в
костном мозгу цилиндрическими скоплениями вокруг артериол, образу-
ющими шнуры, отделенные друг от друга венозными синусоидами. Они
расположены радиально и впадают в центральный синусоид. Клетки
различных типов располагаются в кроветворной ткани островками. Наи-
большее число стволовых элементов сосредоточено в периферической
части просвета костномозгового канала. Рядом с ними вокруг разветвле-
ний артериол располагаются лимфоидные и моноцитарные элементы,
тогда как предшественники нейтрофильных гранулоцитов сосредоточены
в центре гемопоэтических долек. Размножающиеся и созревающие кро-
ветворные клетки располагаются в петлях, которые образуют ретикуляр-
ные клетки. По мере созревания клетки (в частности, лимфоидные)
перемещаются из периферической части просвета к центру, где они
проникают в синусоиды и поступают в кровоток.
На долю миелоидных элементов в костном мозгу человека прихо-
дится 60—65 % клеток, на долю лимфоидных — около 10—15 % кари-
оцитов. Примерно 60 % лимфоидных клеток находится в процессе
созревания, остальные — зрелые клетки, готовые к эмиграции из кост-
ного мозга или, наоборот, мигрировавшие в костный мозг из крови.
Доля ежедневно эмигрирующих лимфоцитов составляет у мышей около
50 % от общего числа лимфоидных элементов в костном мозгу (180 из
230—320 млн клеток). Обратный приток лимфоцитов из крови в кост-
ный мозг в 10 раз меньше (20 млн клеток в день). Содержание в кост-
ном мозгу лимфоцитов В-ряда выше, чем Т-клеток и их предшествен-
ников. Несколько более 50% клеток В-ряда приходится на преВ-клетки,
имеющие p-цепь в цитоплазме (у человека 5,8 %). Содержание В-кле-
ток, несущих иммуноглобулин на поверхности, 3,7 % при соотношении
IgM+ : IgG+: IgA+, равном 20 : 10 : 1. Среди зрелых В-лимфоцитов
лишь часть IgM+-wieTOK относится к новообразованным, остальные за-
носятся кровью. В костном мозгу содержится 1—2 % плазматических
клеток, что можно рассматривать как отражение иммунных реакций,
реализуемых в костном мозгу.
В-росток лимфопоэза отличается большой интенсивностью функцио-
нирования. За сутки у мыши образуется 20—50 млн В-клеток, что значи-
тельно превосходит число клеток, требующихся для обновления попу-
ляции В-лимфоцитов. Полагают, что значительная часть образующихся
клеток гибнет на стадии преВ-лимфоцитов. В настоящее время признано,
что костный мозг служит основным местом дифференцировки В-лимфо-
цитов у млекопитающих (хотя признается роль в В-лимфопоэзе групповых
74
лимфатических фолликулов толстой кишки у овец и некоторые другие
особые случаи экстрамедуллярной дифференцировки В-клеток).
Небольшое количество (7—8 %) кариоцитов костного мозга приобре-
тает маркеры Т-клеток под влиянием дифференцировочных факторов,
т.е. представляют собой предшественники Т-лимфоцитов. Часть из них
экспрессирует маркеры Т-лимфоцитов — CD7, 2 и 5. Формирование этих
маркеров зависит от гормонов тимуса, приносимых в костный мозг с
кровью. У клеток-предшественников, испытавших воздействие этих гор-
монов, повышается способность к миграции в тимус, в котором они про-
должают свое развитие. На костномозговой стадии развития предшест-
венники Т-лимфоцитов стимулируют (при участии выделяемого ими гу-
морального фактора) пролиферацию стволовых клеток.
До 4 % клеток костного мозга (20—30 % от общего числа его лимфо-
идных клеток) несут маркеры зрелых Т-лимфоцитов, в частности CD3.
Часть из них — Т-клетки, мигрировавшие из крови, — является предста-
вителями рециркулирующего пула лимфоцитов. Для этих клеток харак-
терно преобладание CD8+-лимфоцитов над CD4+-лимфоцитами: со-
отношение CD4+/CD8+ составляет в костном мозгу 0,5—1,0 (в крови
1,5—2,0). Миграция зрелых Т-лимфоцитов, а также части тимоцитов в
костный мозг усиливается под влиянием гормонов коры надпочечников.
В связи с этим содержание Т-клеток в костном мозгу увеличивается при
стрессе. Физиологический смысл этого явления неясен; возможно, это
связано с усилением процесса образования антител в костном мозгу
вследствие миграции сюда Т-клеток, но это объяснение имеет отноше-
ние лишь к миграции СГ)4+-клеток.
В то же время для костного мозга характерна субпопуляция Т-кле-
ток, имеющих фенотип CD3+CD4“CD8~. На их долю приходится 60 %
СОЗ+-клеток. Среди них 70—80 % несут рецептор ар-типа, а 20—30 % —
уб-типа. Первые похожи на аналогичные клетки печени, но лишены (у
мышей) маркера В220. Полагают, что они дифференцируются локально,
минуя тимус.
1.2.2. Тимус (вилочковая железа)
В отличие от костного мозга, совмещающего функции кроветворного
органа и центрального органа иммунной системы, в котором детермини-
руется развитие лимфоидных клеток и созревают В-лимфоциты, тимус
специализирован исключительно на развитии Т-лимфоцитов (а также, как
выяснилось в последнее время, миелоидных элементов собственного
микроокружения). Это отражает особую сложность процесса развития
Т-лимфоцитов.
Тимус представляет собой лимфоэпителиальный орган. Эпителиаль-
ная часть органа является стабильной составляющей, имеющей местное
происхождение, а лимфоидные элементы (собственно тимоциты) явля-
ются транзиторными: их предшественники мигрируют в тимус из кост-
ного мозга (в эмбриональном периоде из печени), а бдльшая часть
созревших в тимусе Т-лимфоцитов эмигрирует в периферический отдел
иммунной системы, где они включаются в функциональный рециркули-
75
Рис. 19. Структура тимуса.
Слева — клеточный состав и организация различных зон тимуса, справа — ста-
дии развития клеток и основные процессы, приуроченные к изображенным
зонам тимуса. К — капсула; Т — трабекула; ЭК — эпителиальная клетка; Тб —
бластная форма тимоцита (субкапсулярные бласты); Тц — малый тимоцит; Мф —
макрофаг; ДК — дендритная клетка; ТГ — тельце Гассаля.
рующий пул Т-клеток. Основное назначение тимуса и состоит в форми-
ровании данного пула, что включает в себя:
• созревание Т-лимфоцитов, в частности появление у них антиген-
распознающих рецепторов;
• дифференцировку Т-клеток на субпопуляции;
• отбор (селекцию) клонов Т-лимфоцитов, способных распознавать
чужеродные пептиды в комплексе с аутологичными продуктами
МНС.
Эти процессы осуществляются путем воздействия на предшествен-
ники Т-лимфоцитов и созревающие тимоциты клеточных и гуморальных
факторов микроокружения, создаваемого элементами стромы тимуса.
Тимус млекопитающих обычно состоит из двух долей, объединенных
друг с другом (у человека) или изолированных (у грызунов). Каждая доля
ограничена капсулой, от которой внутрь ткани отходят перегородки, де-
лящие ее на дольки на уровне наружной части органа — коры. Внутрен-
няя часть органа — мозговая — едина для каждой доли.
76
Тимус как бы разделен на два пространства (компартмента). Одно из
них представлено обычной соединительнотканной стромой, сопровож-
дающей сосуды и нервы. Строма образована фибробластами, эндотелием
капилляров, волокнами; в периваскулярном пространстве присутствуют
макрофаги, реже — плазматические и тучные клетки. Большая же часть
объема органа приходится на второй — эпителиальный (внутритимус-
ный) — компартмент, образованный трехмерным каркасом из эпители-
альных клеток и ограниченный этими же клетками снаружи. В норме
эпителиальное пространство заполнено тимоцитами, и эпителиальные
клетки на гистологических срезах выглядят сдавленными. Структура ти-
муса схематически представлена на рис. 19.
Процессы в эмбриональном тимусе. Местные компоненты тимуса
формируются из третьего глоточного кармана (эктодерма) с участием
третьей жаберной щели (энтодерма). Некоторые авторы считают, что
эпителиальные клетки являются по преимуществу производными энто-
дермы, другие исследователи полагают, что эпителий глубоких слоев
коры происходит из энтодермы, а субкапсулярной зоны коры и мозгово-
го слоя — из эктодермы. Соединительнотканные элементы, как и клетки
костномозгового происхождения, происходят из мезодермы. Формирова-
ние эпителиальной закладки тимуса завершается у мышей и птиц к 9-м
суткам эмбрионального развития. Затем происходит заселение закладки
предшественниками Т-лимфоцитов из печени эмбрионов в виде не-
скольких импульсных миграционных актов. Особенно детально этот про-
цесс изучен у птиц благодаря удобной экспериментальной модели с
подсадкой зачатков тимуса кур эмбрионам перепелки (и наоборот). По-
скольку лимфоциты этих птиц легко различаются с помощью фермента-
тивной метки, процесс заселения тимуса прослежен у них с высокой
точностью. Оказалось, что заселение происходит в виде трех волн, у кур
они осуществляются на 6—8-е, 12—14-е и 18—21-е сутки, у перепелок —
на 5—6-е, 11—12-е и 17—20-е сутки. Аналогичные волны миграции кле-
ток-предшественников в строму эмбрионального тимуса имеются и у
млекопитающих. Так, у мышей они осуществляются на 11—13-е и на 17—
19-е сутки развития (рис. 20).
В начальном периоде после заселения тимуса эмбрионов мышей в
нем преобладают СО4_СО8“-клетки-предшественники, которые не-
сколько отличаются от таковых в тимусе взрослых особей. Первыми раз-
виваются тимоциты, содержащие в составе TCR-рецептора у- и 5-цепи
(вероятно, в силу особенностей микроокружения эмбрионального тиму-
са). Причем при построении их генов из большого разнообразия зароды-
шевых Vy- и У5-генов используются лишь ограниченное их число (о
формировании «зрелых» генов TCR см. раздел 3.1.3): сначала Vy3 и V81,
несколько позже — Vy4 и V51. Образующиеся уб+-клетки покидают тимус
на 15—16-е сутки эмбриогенеза (у мышей), причем первыми эмигрируют
УуЗ+-клетки в эпидермис кожи, а вслед за ними — Уу4+-клетки в слизис-
тую оболочку языка и репродуктивного аппарата самок. В последующем
популяции этих клеток самоподдерживаются местно. После этого в тиму-
се формируются у5+-клетки, имеющие в составе TCR сегменты Vy2, Vyl.l
и Vyl.2, свойственные большинству периферических уб+-клеток. Эти
77
I II III
6,5 9 12 14 18 20,5 сут
Куры
5 7 11 12 17 20 сут
Перепелки
В кожу В ели- В ЛУ, сел, ПБ В ЛУ, сел.ПБ
зистые
оболочки
Рис. 20. Миграционные процессы в тимусе эмбрионов птиц и мышей.
Заштриховано — периоды миграции в тимус клеток-предшественников. Римские
цифры — порядковые номера волн миграции, арабские цифры — сроки развития
эмбрионов. Внизу указаны семейства V-генов TCR эмигрирующих клеток и на-
правления их миграции.
ЛУ — лимфатические узлы; ПБ — пейеровы бляшки (групповые лимфатические
фолликулы); сел. — селезенка.
клетки мигрируют в основном сразу после рождения — до 13-х суток
постнатального развития. Лимфоциты у5+, созревающие в тимусе в более
поздние сроки, являются потомками клеток-предшественников, которые
мигрировали в тимус на протяжении первой волны его заселения. Из
клеток второй волны миграции в последние дни эмбриогенеза в тимусе
начинают дифференцироваться Т-клетки, имеющие в составе TCR-ре-
цептора а- и 0-цепи. Они выселяются на периферию в селезенку, лимфа-
тические узлы и групповые лимфатические фолликулы (пейеровы бляш-
ки) начиная с 7-х суток после рождения.
Заселение тимуса клетками-предшественниками. Гематотимический
барьер. Начиная с 7-х суток после рождения устанавливается свойствен-
ный взрослым особям режим работы тимуса: в него постоянно поступают
клетки-предшественники из костного мозга, которые дифференцируются
преимущественно в а0+-Т-клетки, пополняющие периферический пул
Т-лимфоцитов. Срок развития тимоцитов от момента поступления кле-
ток-предшественников в тимус до эмиграции на периферию составляет
около 20 сут, хотя in vitro весь процесс дифференцировки от стадии
«тройных отрицательных» (CD3~CD4~CD8~) клеток до стадии «одинар-
но положительных» (CD4+ или CD8+) клеток требуется всего 5 сут. При-
ток костномозговых предшественников невелик. Расчеты показали, что в
78
Рис. 21. Гематотимический брьер.
I — кровеносный сосуд; II — перива-
скулярное пространство; III — «эпи-
телиальное» («внутреннее») прост-
ранство тимуса; 1 — сосуд; 2 — эндо-
телиальная клетка; 3 — макрофаг;
4 — мигрирующие лимфоидные клет-
ки; 5 — базальная мембрана; 6 —
эпителиальные клетки; 7 — тимоциты.
тимусе имеется не более 200 ниш, способных принять мигрантов из кост-
ного мозга, причем в норме большинство из этих ниш занято. Они опус-
тошаются при действии повреждающих факторов (стероидов, ионизи-
рующих излучений). При этом мобилизуются внутритимусные предшест-
венники, которые служат источником экстренного восстановления орга-
на; существенно, что это восстановление реализуется в виде образования
у5+-клеток.
У взрослых особей воротами тимуса, в которые входят сосуды и
нервы, является так называемое кортико-медуллярное сочленение. По-
ступившие сюда клетки затем мигрируют в наружный слой коры — суб-
капсулярную зону, откуда они продвигаются, созревая и размножаясь, в
глубь коры. Скорее всего в кортико-медуллярном сочленении эти клетки
проникают в венулы и покидают тимус. В мозговом слое сохраняются
зрелые тимоциты, по-видимому, не покидающие тимус.
Между сосудистым руслом и эпителиальным пространством тимуса
имеется гематотимический барьер, который образован тремя клеточными
слоями: эндотелием сосудов, окружающими их макрофагами и наружной
эпителиальной выстилкой внутритимусного компартмента (рис. 21). Ба-
рьер препятствует свободному обмену клетками и макромолекулами
между кровью и корой тимуса и обеспечивает избирательное проникно-
вение в орган претимоцитов и ограниченного набора других клеток. Во-
прос о наличии барьера между кровью и мозговым слоем тимуса окон-
чательно не решен. Полагают, что в этой части тимуса возможен свобод-
ный обмен клетками и макромолекулами между тимусом и кровью.
Механизмы преодоления гематотимического барьера предшествен-
никами Т-лимфоцитов изучены недостаточно. Предполагают, что в осно-
ве этого процесса лежат закономерности, свойственные хомингу лимфо-
цитов, т.е. направленной миграции лимфоцитов в органы иммунной сис-
темы. Надо учитывать, однако, что в тимусе отсутствует высокий эндоте-
79
Таблица 17. Основные субпопуляции тимоцитов человека
Мембранный фено- тип субпопуляций Содержание, % Локализация Функция
CD4-CD8-CD3- 4-5 Субкапсулярная зона Предшественник Т-лимфоцитов
CD4+CD8+CD3/ TCRap>o/inf 80-85 Кора, глубокие слои Субстрат селекщ клонов
CD4+CD8+CD3/ TCRaphi 8-10 Мозговой слой Хелперы
CD4-CD8-CD3/ TCRaphi 4-5 То же Киллеры и супрессоры
CD4-CD8-CD3/ TCRap+ < 1 II II ?
CD4-CD8-CD3/ TCR?8 1 Субкапсулярная зона «Нерестриктиро- ванные» киллерь
Примечание. 1о- низкое, int — промежуточное и hi — высокое содержа
комплекса CD3 — TCR на поверхности клетки.
лий, через который лимфоциты обычно мигрируют в лимфатичесь
узлы и групповые лимфатические фолликулы (см. раздел 1.2.4), и, крс
преодоления сосудистого барьера, претимоциты должны пройти че]
базальные мембраны эпителиального компартмента.
В качестве рецепторов хоминга в тимусе выступает ряд молекул, р;
познающих (в силу комплементарности) сигнальные структуры на i
верхности эндотелиальных клеток. Роль таких проводников претик
цитов в тимус выполняют адгезивные молекулы CD44, р^интегри
VLA-6 и 4, а также L-селектин (о функциях этих молекул см. также р
делы 1.2.4, 2.1.1 и 3.4.1). Все они представлены на поверхности проТ-к.
ток. Обработка клеток костного мозга антителами к этим молекул
перед внутривенным введением мышам ослабляет их миграцию в тим
CD44 распознает производные гиалуроновой кислоты, некоторые мо.
кулы поверхности эндотелиальных клеток (адрессины) и компоне
межклеточного матрикса фибронектин. Интегрины VLA-4 (адР^) и VU
(а6р0 распознают молекулу эндотелия VCAM-1 и белки матрикса — (
ответственно фибронектин и ламинин. Для хоминга в тимус важно раст
знавание последовательности аминокислотных остатков RGD (Аг;
Gly—Asn), имеющейся в этих молекулах. L-селектин распознает углев<
ные остатки мембранных белков клеток гематотимического барье]
среди которых особенно важны сахара, имеющие в качестве термина!
ных остатков D-p-галактозу и D-p-N-ацетилглюкозамин. Судя по эффс
ту антител в осуществлении хоминга претимоцитов в тимус опре;
ленную роль играет мембранная молекула Thy-1.
Инвазивность протимоцитов проявляется в расплавлении мембрг
ных структур благодаря выделению гиалуронидазы и коллагеназы. Ва
ную роль в миграции клеток-предшественников в тимус играют хемотг
80
сические сигналы, роль которых, как полагают, выполняют хемокины, в
частности 0-хемокин МСР-1 и лимфотаксин, вырабатываемый самими
тимоцитами и клетками стромы, а также Р2"микРогл°булин (легкая цепь
молекулы МНС I класса).
Лимфоидные клетки тимуса. Лимфоидные клетки составляют подав-
ляющее большинство клеток тимуса; большая часть их относится к Т-
ряду. Развитие Т-клеток и их свойства на основных этапах созревания в
тимусе описаны в разделе 1.1.1, посвященном Т-лимфоцитам и обобще-
ны в табл. 6. Здесь мы представим лишь некоторые характеристики суб-
популяций тимоцитов, соответствующие основным стадиям развития
Т-клеток, которые они проходят внутри тимуса (табл. 17).
1. СО4'СО8_-клетки субкапсулярного слоя коры представляют
собой предшественники Т-лимфоцитов. На этой стадии происхо-
дит перестройка генетического аппарата, приводящая к формиро-
ванию «зрелого» гена Т-клеточного рецептора (TCR). Эта стадия
развития заканчивается экспрессией комплекса TCR — CD3 на
поверхности клеток, т.е. приобретением тимоцитами способности
распознавать антиген, а также появлением мембранных молекул
CD4 и 8.
2. СО4+СВ8+-клетки — кортизончувствительные незрелые корковые
тимоциты. На этой стадии развития происходят отбор клонов,
распознающих аутологичные продукты МНС (положительная се-
лекция), и выбраковка клонов, которые распознают аутологичные
антигенные пептиды в комплексе с аутологичными молекулами
МНС (отрицательная селекция). В результате гибнет более 90 %
тимоцитов. Выжившие клетки дифференцируются в зрелые Т-
клетки, мигрируют на периферию и в мозговой слой.
Таблица 18. Клетки и их гуморальные продукты, формирующие
микроокружение тимуса
Клетки стромы Локализация Функции Гуморальные продукты
Эпителиальные «Внутреннее» пространство тимуса Дифференцировка тимоцитов, положи- тельная селекция Гормоны тимуса, КСФ (ГМ, Г, М), ИЛ-1, 6 и 7
Макрофаги Все отделы тимуса Дифференцировка тимоцитов, отрица- тельная селекция ИЛ-1, ИЛ-6, ФНОа, ПГЕ2
Дендритные Кортико-медул- лярная зона Отрицательная селекция клонов ИЛ-6 и 12
Фибробласты Соединительно- тканное про- странство тимуса Формирование стромы ИЛ-7 и 6, все КСФ
Миоидные Эпителиальное пространство Пролиферация, дифференцировка тимоцитов Фактор роста тимоцитов, ИЛ-1
81
Таблица 19. Эпителиальные клетки тимуса
Типы клеток Локализация Морфологические особенности Маркеры Продукты
Камбиаль- ные Субкапсуляр- ная зона Лопатковидная форма, немного- численные отростки Кератин, десмосомы ?
Секретор- ные Субкапсуляр- ная и медул- лярная зоны Отростчатые, реже гладкие, содержат вакуоли Кератин, ТЕ 3, 4, MR10, 14, GO, GT, IP1 Тимозины, ти- мулин, тимо- поэтин, АКТГ, ИЛ-1, 6 и 7, нейропептиды, ГМ-, Г-, М-КСФ
Клетки- няньки Наружные слои коры Крупные отрост- чатые клетки, со- держат внутри себя лимфоциты МНС I и II классов, кератин a 1-тимозин
Ретикуляр- ные Глубокие слои коры Звездчатые, с дес- мосомами, тоно- филаментами, без вакуолей Кератин, МНС I и II классов, ТЕ 3, MP3, 6, IP1, 2 а7-тимозин (?) ИЛ-1 (?)
Орогове- вающие Мозговой слой вокруг телец вилочковой железы Отростчатые с десмосомами, с признаками ороговения Кератин, ТЕ19, IP1, 3 (Хб-ТИМОЗИН (?)
3. Медуллярные CD4+CD8“- и CD4-CD8+-thmouhth — зрелые Т
клетки со свойствами предшественников соответственно Т-хелпе
ров и Т-киллеров. Почти все СВЗ+-тимоциты имеют рецепто]
(TCR) ар-типа. Менее 1 % составляют CD3—TCRap+CD4"CD8~
клетки, функция которых неизвестна. На долю СВЗ+-Т-клеток <
у8-рецептором приходится 1 % тимоцитов. По-видимому, они по
кидают тимус на ранних этапах развития.
В тимусе содержится небольшое число (около 1 %) В-лимфоцитов 1
плазматических клеток, функция которых не выяснена. В норме они ло
кализуются исключительно в соединительнотканном компартменте и (1
меньшей степени) в мозговом слое. При некоторых заболеваниях числен
ность В-клеток в тимусе, особенно в его мозговом слое, увеличивается
Появление этих клеток в коре тимуса служит признаком грубых наруше
ний структуры тимуса и гематотимического барьера.
Микроокружение тимуса. Клетки и гормоны. Развитие Т-лимфоцито]
является результатом серии взаимодействий клеток-предшественников i
незрелых тимоцитов с компонентами стромы тимуса. Последняя содер-
жит несколько типов клеток, создающих опорный каркас и формирую
82
Таблица 20. Характеристика гормонов тимуса
Название Аминокислотная последовательность Число остат- ков Мол. масса pl Содер- жание в сыворот- ке крови Эффект тимэк- томии*
Тимулин (Zn++-FTS) AcEAKSQGGSD 9 847 7,5 0,5-4,0 пг/мл Отсут- ствие фактора
а 1-тимозин AcSDAAVDTSSEITTKDLKE KKEWEEAEN 28 3108 4,2 0,5-2,5 нг/мл = или 4-
Тимопоэтин II AcSEFLEDPSVLTKEKLKSEL VANNVTLPAGEGRKDVYVE LYLQHLTAVKR* 49 5562 5,5 Нет данных = или 1
Примечание. = — концентрация гормона не меняется, i — снижается.
’ В структуре тимопоэтина выделена последовательность активного фрагмента ТР-5.
щих микроокружение развивающихся тимоцитов (табл. 18). Основной и
наиболее специфичный для органа тип клеток ретикулярного каркаса ти-
муса — эпителиальные клетки. С помощью моноклональных антител, а
также путем изучения линий эпителиальных клеток тимуса и их гумо-
ральных продуктов выделено несколько разновидностей этих клеток
(табл. 19). Основные из них — секреторные (субкапсулярные и медулляр-
ные), ретикулярные, клетки-няньки и клетки, связанные с тельцами Гас-
саля1 (участками ороговения эпителиальных клеток).
Секреторные клетки, локализующиеся в наружных слоях коры и
мозговом слое, выделяют гуморальные субстанции — несколько разно-
видностей тимозина, тимулин, тимопоэтин. Часть из них — aj-тимозин,
тимулин и тимопоэтин — поступает в кровь и выполняет функцию гор-
монов (табл. 20). Полагают, что роль этих субстанций во внутритимусном
развитии тимоцитов вспомогательная (более существенны прямые меж-
клеточные взаимодействия тимоцитов с клетками стромы), в то время
как вне тимуса им принадлежит важное значение в посттимусном «дозре-
вании» Т-лимфоцитов и поддержании их функциональной активности, в
частности секреции ИЛ-2, о чем уже говорилось в связи с Т-лимфоцита-
ми. Снижение уровня сывороточных гормонов при старении, после тим-
эктомии, при ряде заболеваний и действии неблагоприятных факторов
среды, сопровождающееся ослаблением функций Т-лимфоцитов (в том
числе супрессорной), может служить основой развития иммунодефицит-
ного состояния, а также проявлений аутоагрессии. Эти ситуации являют-
ся поводом для лечебного применения тимусных препаратов (см. раз-
дел 5.5.2).
До конца не решен вопрос о специфичности для тимуса названных
выше гормонов. Известно, что ai-тимозин является N-концевым фраг-
ментом более крупной молекулы — cq-протимозина, который образуется
1 По новой номенклатуре — тельца вилочковой железы.
83
Таблица 21. Образование цитокинов и проявление их активности в тимусе
Цитокин Клетки-продуценты Эффекты
ИЛ-1 Э, М Костимуляция пролиферации ПТЛ и CD3+4-8"
ИЛ-2 ПТЛ, CD4+, CD8+ Пролиферация CD4+ и CD8+
ИЛ-3 CD4+ Костимуляция ПТЛ
ИЛ-4 ПТЛ, CD4+, CD3+4-8- Пролиферация CD4+ и CD8+
ИЛ-5 CD4+ Костимуляция CD4+ и CD8+ (?)
ИЛ-6 Ф, Э, М Костимуляция ПТЛ, CD4+ и CD8+
ИЛ-7 Э, Ф Пролиферация ПТЛ, CD4+, CD8+ и CD3+4-8"
ИЛ-9 CD4+ Костимуляция ПТЛ
ИЛ-10 CD4+ Подавление пролиферации (?)
ИЛ-11 Ф Развитие миелоидных элементов (?)
ИЛ-12 М Костимуляция ПТЛ и CD8+
ФНОа ПТЛ, м, э Костимуляция ПТЛ, CD4+ и CD8+
Фактор стволовых Ф Пролиферация ПТЛ, Э (?)
клеток
Интерферон у ПТЛ, CD4+ CD8+, CD3+4-8" Активация М, Э (?) и ДК (?)
Интерферон р Ф Активация М
ГМ-КСФ ПТЛ, Ф, м, э Костимуляция CD3+4_8~, развитие М и ДК
Г-КСФ Ф, М, Э Развитие миелоидных клеток (?)
М-КСФ Ф, М, Э Развитие макрофагов
MIPla ПТЛ, CD3+4-8- Хемотаксис ПТЛ (?)
MIPip CD3+4-8- Хемотаксис ПТЛ (?)
Трансформирующий фактор роста р Ф Подавление пролиферации (?)
Примечание. ПТЛ — предшественники Т-лимфоцитов, Ф — фибробласты, М —
макрофаги, Э — эпителиальные клетки, ДК — дендритные клетки.
Жирным шрифтом выделены цитокины, отсутствие которых (вследствие направленно-
го удаления или мутации гена) приводит к существенным нарушениям в тимусе.
в самых различных тканях и, вероятно, играет определенную роль во
внутриклеточных процессах (как и а]-тимозин, взаимодействует с гисто-
ном Н1, участвующим в регуляции активности генов). Некоторые пепти-
ды тимуса обладают свойствами нейротрансмиттеров (т.е. участвуют в
84
передаче нервных сигналов) и эндорфинов (эндогенных обезболивающих
факторов). К этой группе пептидов, помимо известных нейропептидов,
которые также образуются в тимусе, относится тимопоэтин, подавляю-
щий передачу импульсов от нервов к мышцам. Существуют две разно-
видности этого полипептида — тимопоэтин I и тимопоэтин И, которые
отличаются тремя аминокислотными остатками в позициях 1, 6 и 43. Они
сходны по биологической активности; на Т-клетки сильнее действует ти-
мопоэтин II. Тимопоэтины образуются также клетками эпидермиса, по
крайней мере у эмбрионов. Пептид с очень сходной структурой — спле-
нин, или тимопоэтин III, образуется в селезенке. Он отличается от тимо-
поэтина II остатками в позициях 6, 34 и 43, а от тимопоэтина I —
остатками в позициях 1 и 34 и обладает несколько иной биологической
активностью. В тимусе образуется также ряд известных гормонов и дру-
гих активных пептидов: АК.ТГ, пролактин, вазопрессин, соматостатин,
нейрофизин, эндорфины, окситоцин.
Пока лишь нонапептид тимулин, активность которого проявляется
при условии его связывания с ионами Zn2+, считается фактором, специ-
фичным для тимуса. Именно этот пептид, определяемый в сыворотке
крови в свободной и связанной с белками-транспортерами форме, вы-
полняет роль основного гормона тимуса. Однако понимание природы и
биологической роли тимулина серьезно ограничивается тем обстоятель-
ством, что до сих пор не выяснено, фрагментом какой более крупной мо-
лекулы он является и какие гены детерминируют образование и расщеп-
ление этой материнской молекулы.
Кроме гормональных субстанций, эпителиальные клетки тимуса сек-
ретируют цитокины (табл. 21): ИЛ-1, 6 и 7, колониестимулирующие фак-
торы (ГМ-КСФ, Г-КСФ, М-КСФ), по-видимому, «причастные» к собы-
тиям дифференцировки и пролиферации тимоцитов. Судя по эффекту
удаления цитокиновых генов (с помощью процедуры нокаута — см. раз-
дел 5.1.1), наиболее важным для развития тимоцитов среди цитокинов,
которые выделяются эпителиальными клетками, является ИЛ-7, эффек-
ты остальных цитокинов в тимусе взаимозаменяемы.
Ретикулярные клетки эпителия тимуса выполняют каркасную функ-
цию. Кроме того, они являются факторами микроокружения развиваю-
щихся тимоцитов (см. табл. 20 и рис. 19) и служат источниками сигналов,
генерируемых при прямых клеточных контактах. В основе этих контак-
тов лежат взаимодействия мембранных молекул CD2 тимоцитов и CD58
(LFA-3) эпителия, а также интегринов тимоцитов с их рецепторами
ICAM-1 и VCAM-1 поверхности эпителиоцитов. На СО4~СО8~-тимоци-
тах эмбрионов обнаружена экспрессия интегрина а^Р;, который играет
ключевую роль во взаимодействии внутриэпителиальных лимфоцитов
кишечника с эпителием слизистой оболочки. Возможно, этот интегрин
имеет аналогичное значение в тимусе, взаимодействуя с Е-кадхерином
эпителиальных клеток. Экспрессируемые на поверхности тимоцитов ин-
тегрины VLA-4 и 5 обладают сродством к фибронектину, который не
только присутствует в межклеточном матриксе, но и фиксируется на эпи-
телиальных клетках. Вероятно, указанные интегрины могут вследствие
этого участвовать во взаимодействиях тимоцитов и клеток эпителия. Мо-
85
лекулы CD81 и 27, экспрессируемые на эпителиальных клетках корковой
зоны тимуса, очевидно, причастны к 0-селекции (размножению клеток
несущих 0-цепь в составе проторецептора, см. 1.1.1).
Взаимодействие созревающих тимоцитов с эпителиальными клетками
служит условием процесса положительной селекции, который был рас-
смотрен выше (см. раздел 1.1.1). В положительной селекции тимоцитое
особенно существенно участие эпителиальных клеток, несущих на своег
поверхности продукты МНС II класса (1а+-клеток). Следствием контакт-
ных взаимодействий является взаимная активация как лимфоидных, так к
эпителиальных клеток. Во всяком случае известно, что не только нормаль-
ное развитие эпителиального ретикулума тимуса служит условием заселе-
ния тимуса лимфоидными элементами, но и это заселение необходимо для
поддержания нормального функционального состояния эпителия тимусг
и даже для формирования эпителиального ретикулума и кортико-медул-
лярной структуры тимуса в онтогенезе.
Полагают, что в активации эпителиальных клеток важную роль наря-
ду с контактной сигнализацией играет интерферон у, выделяемый тимо-
цитами.
Функция телец вилочковой железы (телец Гассаля) до сих пор не ус-
тановлена. Они обнаруживаются в тимусе не всех видов млекопитающие
(имеются у человека, но отсутствуют у мыши). Сама морфология этил
телец (округлые образования, которые содержат концентрические орого-
вевшие структуры, напоминающие срез луковицы) свидетельствует с
том, что они предназначены для утилизации ороговевших клеток, однакс
неясно, как она осуществляется.
Особым компонентом микроокружения тимоцитов являются клетки-
няньки. Они располагаются в нескольких наружных слоях коры и участ-
вуют в формировании многоклеточных агрегатов путем эндоцитоза
незрелых тимоцитов или обволакивания их. В любом случае тимоциты
(до нескольких десятков) оказываются погруженными в клетки-няньки
и, вероятно, испытывают действие комплекса факторов, необходимых
для их созревания и дифференцирования на субпопуляции. In vitro тимо-
циты спонтанно выходят из клеток-нянек через 12 ч, приобретая некото-
рые признаки функциональной зрелости. Имеются свидетельства участия
клеток-нянек в элиминации погибших тимоцитов (вероятно, тех клеток,
которые не были поддержаны положительным отбором), возможно, и в
индукции их апоптоза. Во всяком случае способность эпителиальных
клеток индуцировать апоптоз тимоцитов многократно показана, и даже
предполагают, что они могут участвовать в отрицательной селекции ти-
моцитов.
Наряду с эпителиальными клетками функционально важными эле-
ментами стромы тимуса являются макрофаги и дендритные клетки. Мак-
рофаги присутствуют во всех отделах органа. Примерно 50 % йх имеют
признаки активации, в частности экспрессируют продукты генов МНС II
класса (1а-антиген). Дендритные клетки локализуются преимущественно
в кортико-медуллярном сочленении. Все они несут 1а-антиген. Дендрит-
ным клеткам тимуса свойственны некоторые черты, «роднящие» их с ти-
моцитами: они экспрессируют на своей поверхности молекулы CD1, 4, 8
86
(ар-типа), 2, 5, 25, 44, 45 и Thy-1. Как и другие дендритные клетки, они
экспрессируют ряд молекул адгезии, в том числе участвующие в межкле-
точных взаимодействиях с лимфоцитами — CD4, 8 и 86. Активированные
макрофаги выделяют цитокины — ИЛ-1 и 6, ФНОа, служащие кофакто-
рами роста тимоцитов (т.е. факторами, усиливающими действие других
ростовых агентов). 1а+-макрофаги и особенно дендритные клетки играют
роль факторов микроокружения при дифференцировке Т-хелперов и от-
рицательной селекции тимоцитов — выбраковке потенциально аутоагрес-
сивных клонов. Эти функции реализуются при условии формирования
прямых межклеточных контактов, которые удается воспроизвести in vitro
(гроздеобразование между макрофагами и тимоцитами). Ключевую роль
при этом играют мембранные молекулы МНС, а также взаимодействие 02_
интегринов с молекулами ICAM-1. Взаимодействие тимоцитов с дендрит-
ными клетками является предпосылкой процесса отрицательной селекции
(см. раздел 1.1.1), в основе которой лежит распознавание аутологичных
молекул МНС рецепторами TCR тимоцитов. При этом адгезивные взаи-
модействия играют вспомогательную роль в качестве факторов, усиливаю-
щих основной сигнал.
Скорее всего в тимус не поступают зрелые дендритные клетки, а воз-
можно, и макрофаги. Они образуются в тимусе из клеток-предшествен-
ников, общих для миелоидного и лимфоидного рядов, мигрирующих из
костного мозга. В пользу этого свидетельствуют упомянутые черты сход-
ства мембранного фенотипа дендритных клеток и Т-лимфоцитов. Внутри
тимуса имеется достаточно факторов, способных обеспечить развитие
как дендритных клеток (ГМ-К.СФ, ИЛ-4), так и макрофагов (ГМ-КСФ,
М-КСФ).
Кроме рассмотренных клеток, в обеспечении развития тимоцитов
участвуют и другие клеточные элементы. Так, фибробласты служат ис-
точниками ряда гуморальных факторов — ИЛ-7 и 6, КСФ, фактора ство-
ловых клеток, трансформирующего фактора роста р и др. Показана роль
клеток мезенхимального происхождения в качестве факторов микроокру-
жения на самых ранних стадиях развития тимоцитов. Некоторые мало-
изученные ростовые факторы выделяются миоидными клетками. Миоид-
ные клетки, лаброциты, а также малочисленные В-лимфоциты, присут-
ствующие в тимусе, являются компонентами внутритимусного микро-
окружения. В его формировании участвуют также сами тимоциты, выде-
ляющие цитокины и контактирующие друг с другом.
Помимо клеточных элементов, важной составной частью микроокру-
жения тимоцитов является межклеточный матрикс. На поверхности ти-
моцитов, в частности наиболее юных СВ4_СВ8_-клеток, содержатся
интегрины, позволяющие тимоцитам взаимодействовать с основными
компонентами межклеточного матрикса (о чем уже упоминалось в связи
с миграцией клеток-предшественников в тимус).
Инволюция тимуса. Тимус достигает наибольшей величины и актив-
ности (образование гормонов, поддержание дифференцировки и проли-
ферации тимоцитов) в возрасте 1 года, когда его объем у человека состав-
ляет 25 см3. Начиная с этого возраста, происходит возрастная инволюция
тимуса, сопровождающаяся уменьшением объема эпителиального ком-
87
партмента (у человека он замещается жиром и соединительной тканью,
его масса снижается меньше, чем у мышей). Снижается также секреци
гормонов, причем именно падение секреторной активности тимуса сл]
жит самым ранним функциональным проявлением возрастной инволк
ции тимуса, которое регистрируется уже в период полового созревани:
Ежегодно теряется около 3 % активной ткани тимуса; теоретический рас
чет показывает, что полная инволюция тимуса должна происходить в во:
расте 120 лет. Среди популяций тимоцитов наиболее сильно убывает чис
ленность кортикальных СГ>4+СВ8+-клеток. Тем не менее в тимус посте
янно поступают костномозговые предшественники, и из тимуса эмигрр
руют зрелые Т-клетки, хотя интенсивность этого потока снижается.
После 50—60 лет регистрируется ослабление функции Т-клеток (раш
ше других страдает функция Т-хелперов) и еще позже снижается их чис
ленность в кровотоке и органах. При возрастной инволюции тимус
благоприятное влияние оказывают препараты гормонов тимуса, а у экспс
риментальных животных — подсадка тимуса новорожденных. Считаете)
что возрастная инволюция органа определяет старение иммунной систе
мы, а через нее — в значительной степени старение всего организма.
С возрастом повышается автономность популяции периферически
Т-клеток вследствие усиления способности этой популяции к самопол
держанию: периферические Т-клетки становятся менее зависимыми с
тимуса. Механизмы внетимусной дифференцировки и самоподцержани
Т-лимфоцитов изучены недостаточно и в настоящее время привлекают
себе пристальное внимание исследователей.
1.2.3. Периферические лимфоидные органы
Как отмечалось, периферический отдел иммунной системы включае
систему органов (лимфатические узлы, селезенка, лимфоидные структур)
и диффузная лимфоидная ткань, связанные со слизистыми оболочками
кожей), объединенных системой рециркуляции с относительной автоно
мией субсистем, которые связаны с различными отделами слизисты
оболочек (желудочно-кишечного тракта, бронхолегочного аппарата, уро
генитального тракта) и кожи.
1.2.3.1. Лимфатические узлы
Лимфатические узлы дренируют лимфу с определенных регионов тела 1
контролируют появление в них чужеродных объектов — антигенов и и
носителей. В некоторых отделах организма, например вдоль крупны
сосудов на брыжейке, узлы располагаются цепочками или образую
конгломераты. Они имеют бобовидную форму и размеры от зерна д<
миндального ореха.
Схематическое изображение структуры лимфатического узла пред
ставлено на рис. 22. Приносящие лимфатические и кровеносные сосу
ды проникают в узел с его выпуклой стороны и впадают в краевой си
нус, через который лимфа проникает в ткань коры. Узел покрыт кап
сулой, от которой внутрь органа отходят тонкие соединительнотканньк
88
Рис. 22. Строение лимфатичес-
кого узла.
1 — афферентный лимфатичес-
кий сосуд; 2 — капсула; 3 — кра-
евой синус; 4 — первичный лим-
фоидный фолликул; 5 — на-
ружные слои коры (перифолли-
кулярное пространство); 6 —
паракортикальная зона; 7 —
мозговой слой; 8 — вторичный
фолликул; 9 — зародышевый
центр; 10 — артерия; 11 — вена;
12 — эфферентный лимфатичес-
кий сосуд; 13 — медуллярный си-
нус; 14 — медуллярный шнур.
перегородки — трабекулы. Эфферентные сосуды выходят с вогнутой
поверхности узла.
Лимфатический узел содержит наружную, корковую и более глубо-
кую, медуллярную, зоны. В наружной части коры имеются фолликулы,
которые служат средоточием В-лимфоцитов; среди стромальных элемен-
тов фолликулов находятся фолликулярные дендритные клетки. При раз-
витии иммунного ответа в фолликулах появляются центры размножения
(содержащий их фолликул называется вторичным). При этом дендрит-
ные клетки длительное время сохраняют на своей поверхности антиген,
что является условием для формирования в зародышевом центре клеток
памяти. В пространстве, окружающем фолликулы, содержатся как В-, так
и Т-лимфоциты. Фолликулярные дендритные клетки отсутствуют у
мышей с разрушенными генами лимфотоксинов а и 0; параллельно бло-
кируются развитие лимфатических узлов и формирование центров раз-
множения в фолликулах селезенки. Очевидно, «выпадающие» морфо-
генетические процессы контролируются лимфотоксинами.
Глубокие слои коры лимфатических узлов — паракортикальные зо-
ны — содержат почти исключительно Т-лимфоциты. Эти зоны недоразви-
ты у наследственно бестимусных животных (голых мышей-носителей му-
тации nude) и опустошаются после тимэктомии, что послужило
основанием для обозначения их как тимусзависимых зон. Особенностью
стромы этих участков лимфатических узлов является присутствие интер-
дигитальных клеток. В различных участках лимфатических узлов, особен-
но в зонах одновременного присутствия Т- и В-лимфоцитов, содержатся
макрофаги.
Мозговая зона лимфатических узлов содержит мякотные шнуры, об-
разованные ретикулиновыми волокнами, лимфоцитами обоих классов (с
преобладанием В-лимфоцитов) и плазматическими клетками, число ко-
торых особенно увеличивается при иммунном ответе. Между мякотными
шнурами находятся медуллярные синусы — скопления лимфы, собирае-
мой в эфферентные лимфатические сосуды.
Клеточный состав лимфатических узлов приведен в табл. 15. Из пред-
89
Красная пульпа
Белая пульпа
Рас. 23. Строение белой пульп
селезенки.
1 — фолликул с зародышевы
центром; 2 — мантия (В-клето1
ная зона); 3 — периартериал
ная муфта (Т-клеточная зона).
ставленных в ней данных следует, что в узлах преобладают Т-лимфоцил
Хотя в них развивается как гуморальный, так и клеточный ответ на анл
гены, полагают, что второй тип ответа в большей степени отражает спещ
фику иммунологической функции лимфатических узлов. В основе это]
лежат особенности микроокружения лимфатических узлов, которые в у<
ловиях антигенной стимуляции способствуют дифференцировке CD4"
клеток преимущественно в направлении «воспалительных» хелперов тиг
ТЫ. Последние обеспечивают развитие клеточных иммунных реакци
Отличия в структуре и функции лимфатических узлов, локализующихся
различных отделах организма, невелики. Наибольшим своеобразием о
личаются брыжеечные лимфатические узлы, в которых несколько вып
процент В-лимфоцитов, особенно несущих мембранный IgA. Кроме тог
они занимают особое место в рециркуляции лимфоцитов (см. ниже).
1.2.З.2. Селезенка
Селезенка расположена на гематогенных путях распространения антип
нов, что отличает ее от лимфатических узлов, контролирующих лимфап
ческие пути, и обусловливает единичность этого органа (в отличие (
множественности лимфатических узлов, дренирующих определенные р
гионы тела). Селезенка обладает более комплексными функциями, че
лимфатический узел: у многих животных в ней осуществляется гемопоэ
она служит фильтром для старых эритроцитов, резервуаром, регулируй
щим объем циркулирующей крови и т.д.
Селезенка окружена плотной капсулой, от которой внутрь отход;
трабекулы, несущие сосуды (как и в лимфатических узлах). Содержимс
селезенки представляет собой массу красного цвета (красная пульпа),
которую вкраплены белесоватые зерновидные тельца (белая пульпа
Строение белой пульпы схематически иллюстрировано рис. 23. Бела
пульпа связана с артериолами селезенки и имеет наиболее прямое отношс
ние к иммунологической функции органа. Артериолы, отходящие от тра
90
бекулярных артерий, окружены лимфоидными скоплениями, муфтами,
образованными в основном Т-лимфоцитами и являющимися тимусзави-
симыми зонами селезенки. Муфты соседствуют с фолликулами, аналогич-
ными фолликулам лимфатических узлов и образованными В-лимфо-
цитами. В фолликулах от артериол отделяются капилляры, открывающие-
ся в ткань, которая окружает фолликулы, и муфты — маргинальную зону.
Последняя отделяет белую пульпу от красной, в которую переходит арте-
риола. В маргинальной зоне В-лимфоциты преобладают, но здесь присут-
ствуют и Т-клетки. Плотность лимфоцитов в маргинальной зоне меньше,
чем в фолликулах и муфтах. Структура стромы тимусзависимых и тимус-
независимых зон селезенки напоминает таковую аналогичных зон лимфа-
тических узлов и характеризуется теми же особыми типами клеток.
В красной пульпе наряду с элементами крови, сосредоточенными в
расширенных сосудах — синусоидах, содержатся губчатые скопления
ткани, в которой присутствуют макрофаги, плазматические клетки и лим-
фоциты обоих классов. Плазматические клетки обнаруживаются в селе-
зенке даже вне явно выраженных иммунных реакций. Это связано с тем,
что в организме всегда присутствуют антигены (например, пищевые), на
которые реагирует прежде всего селезенка. «Спонтанные» антителообра-
зующие клетки селезенки и являются отражением этого фонового уровня
иммунных реакций организма, тем более что селезенка служит тем орга-
ном периферического отдела иммунной системы, в котором существуют
оптимальные условия именно для развития гуморального ответа.
В табл. 16 приведены клеточный состав лимфоцитов селезенки. В се-
лезенке В-лимфоциты преобладают над Т-клетками, что также свиде-
тельствует о преимущественной ориентации органа на развитие гумо-
рального иммунного ответа (в противоположность лимфатическим
узлам). Среди Т-лимфоцитов преобладают, как и в других периферичес-
ких органах иммунной системы, Т-хелперы. Однако в красной пульпе со-
средоточены почти исключительно Т-клетки с супрессорной актив-
ностью. Здесь имеются также 0-клетки (т.е. клетки, лишенные маркеров
Т- и В-лимфоцитов), в том числе значительное число NK-киллеров.
В селезенке много макрофагов, и уровень их функциональной активнос-
ти достаточно высок. В связи с тем что селезенка служит хранилищем
крови, регулятором ее циркуляторного объема и местом, где задержива-
ются (при участии макрофагов) старые эритроциты, в суспензиях спле-
ноцитов всегда имеется много красных кровяных элементов.
Селезенка лишена афферентных лимфатических сосудов. Эфферент-
ные лимфатические сосуды выходят рядом с венами, собирающими
кровь от синусоидов красной пульпы, в воротах селезенки — там же, где
в селезенку проникает артерия.
1.2.З.З. Лимфоидные ткань и структуры,
связанные со слизистыми оболочками
Лимфоидные структуры и диффузные лимфоциты свойственны всем
основным типам слизистых оболочек — в пищеварительном, бронхоле-
гочном и урогенитальном трактах. Это огромный по объему отдел иммун-
91
ной системы: площадь поверхности слизистых оболочек у человека с
ставляет 400 м2 (для сравнения: поверхность кожи — 1,8 м2). Наиболыш
объем данных накоплен относительно лимфоидной ткани, ассоциирова]
ной со слизистой оболочкой желудочно-кишечного тракта, на приме]
которой и будет рассмотрен этот отдел иммунной системы.
Различают структурированную и диффузную составляющие лимф»
идной ткани, ассоциированной со слизистыми оболочками. Первг
включает в себя единичные некапсулированные фолликулы, а так»
такие организованные формирования лимфоидной ткани, как миндал!
ны, аппендикс, групповые лимфатические фолликулы (пейеровы бляи
ки). Вторая составляющая представлена единичными клетками, и]
фильтрирующими эпителиальные пласты слизистых оболочек (Т-лимф<
циты) и собственную пластинку (lamina propria), а также подслизисть
слой (преимущественно В-лимфоциты). Другая классификация лимф<
идных образований, связанных со слизистыми оболочками, основана i
учете места этих образований в иммунных процессах: их разделяют i
индуктивные и эффекторные участки. К первым в пищеварительнс
тракте относятся миндалины, групповые лимфатические фолликулы
региональные лимфатические узлы, ко вторым — межэпителиальнь
лимфоциты и собственная пластинка. Первые осуществляют проце»
восприятия и первичной обработки антигена, вторые реализуют имму1
ные реакции (подробнее об иммунном ответе, связанном со слизистый
оболочками, см. в разделе 4.1.2).
Лимфоидные структуры слизистых оболочек. Миндалины (глоточнь
и небные) представляют собой скопления лимфоидной ткани между сл1
зистой оболочкой, формирующей крипты, и соединительнотканны
слоем, который служит источником кровоснабжения миндалин. Лимф»
циты в миндалинах находятся в фолликулах и межфолликулярном пр(
странстве. Фолликулы миндалин в принципе устроены так же, как
других лимфоидных органах, основой межфолликулярного пространен
служит ретикулярная строма, в петлях которой располагаются лимфощ
ты. В миндалинах преобладают В-лимфоциты с повышенной по сравн
нию с таковыми в селезенке долей клеток, несущих мембранный I&
Аппендикс представляет собой почти сплошной конгломерат фоллик
лов, окружающих просвет отростка.
Групповые лимфатические фолликулы (пейеровы бляшки) имеют тр
отдела (рис. 24). В части бляшки, противоположной просвету, располап
ется В-зона — фолликул (как и любые фолликулы, заселенные В-лимф<
цитами), обычно содержащий зародышевый центр. Среди В-клеток этс
зоны 20 % приходится на долю лимфоцитов, несущих на своей поверхно<
ти IgA. Глубже располагается артериола с окружающими ее лимфоцитам]
принадлежащими в основном к Т-ряду. На долю Т-клеток в групповь
лимфатических фолликулах (пейеровых бляшках) приходится 45 % лил
фоцитов. Подавляющее большинство из последних имеет рецептор (TCI
типа а₽ и лишь менее 5 % — у5. СВ4+-клетки составляют 60 % от чис;
Т-лимфоцитов, СВ8+-клетки — 25 %, СВЗ+СВ4~СВ8~-клетки — 5 °/<
В зоне, прилегающей к просвету кишки, находится купол бляшки — уча<
ток, содержащий Т- и В-лимфоциты, которые контактируют с эпителием
92
Рис. 24. Строение групповых лимфати-
ческих фолликулов (пейеровой бляшки).
1 — энтероциты; 2 — эпителиальный
купол (М-клетки); 3 — субэпителиаль-
ный купол; 4 — фолликул; 5 — зароды-
шевый центр; 6 — Т-зависимая зона.
Этот эпителий образован так называемыми М-клетками — микроскладча-
тыми или фолликулоассоциированными клетками. Это ворсинчатые клет-
ки, содержащие небольшое число лизосом, непосредственно контакти-
руют с окружающими их лимфоцитами и ответственны за проведение
антигенов из просвета кишечника внутрь групповых лимфатических фол-
ликул.
Высказывалось предположение о том, что пейеровы бляшки, особен-
но их купол, причастны к формированию популяции В-лимфоцитов. Эти
представления нашли подтверждение лишь в отношении групповых лим-
фатических фолликул толстой (подвздошной) кишки овец. На долю
В-клеток в этих фолликулах приходится до 90 % лимфоцитов. Имеются
данные, свидетельствующие о возможном участии сальника в В-лимфо-
поэзе у млекопитающих других видов. В лимфоидных структурах кишеч-
ника отмечается массовая гибель В-лимфоцитов, что иногда связывают с
процессом формирования клонального репертуара В-клеток.
К лимфоидным органам, связанным с кишечником, относится цент-
ральный лимфоидный орган птиц, предназначенный для обеспечения
развития В-лимфоцитов — бурса (сумка) Фабрициуса. Закладка стромы
этого органа, являющейся производным слизистой оболочки кишечника,
происходит у кур на 8-е сутки развития, после чего она в течение 6 сут
заселяется клетками-предшественниками из печени эмбрионов. Бурса
располагается в хвостовой части кишечника и соединяется с клоакой. По
структуре она сходна с тимусом: разделена на корковую и мозговую
части, первая из которых имеет дольчатое строение. Удаление бурсы
сразу после рождения приводит к недоразвитию популяции В-лимфоци-
тов. Однако есть данные, что В-лимфоциты, созревшие в бурсе, мигри-
руют в тимус и лишь после этого заселяют периферические лимфоидные
органы. В отличие от тимуса бурса содержит фолликулы и, возможно, со-
вмещает свойства центрального и периферического органа иммунной
системы. Эпителиальные клетки бурсы секретируют пептидные субстан-
ции, вероятно являющиеся гормонами; их структура и биологическая ак-
тивность не охарактеризованы. Через 4 мес после рождения происходит
атрофия бурсы со снижением ее секреторной активности. В реализации
этого процесса участвуют половые стероиды. Таким образом, имея сход-
95
ство с тимусом, бурса по ряду свойств не может служить его полным
клеточным аналогом.
Диффузная лимфоидная ткань. Диффузная лимфоидная ткань кише
ника представлена лимфоцитами собственной пластинки (lamina ргорг
и межэпителиальными лимфоцитами. Первые — это преимуществен
В-клетки, несущие на поверхности IgA, а также плазматические клетк
которые в своей цитоплазме содержат IgA (избирательность в отношен:
сосредоточения здесь IgA+-KneTOK проявляется в условиях антигенн
активации и отсутствует у стерильных животных). В-клетки собственн
пластинки происходят в основном от В1-клеток брюшной полости. Ко
центрация лимфоцитов в lamina propria и подслизистом слое кишечни
достигает 75—150 млн в 1 мм3. Присутствующие здесь Т-клетки состз
ляют часть рециркулирующего пула и мало отличаются от соответству
щих клеток в селезенке и лимфатических узлах за исключением веско;
ко более высокой доли у6+-Т-клеток (8 %), а также a0+-CD4_CD8_-KJ
ток (5 %).
Межэпителиальные лимфоциты — это почти исключительно Т-кл<
ки. У человека выделяют три популяции межэпителиальных Т-клетс
75 % их приходится на СВЗ+-клетки, имеющие рецептор сф-типа, эн
прессируются также CD2, 5 и 7. Подавляющее большинство (85—95
клеток этой группы несут субпопуляционный маркер CD8 и лишь 1
15 % — CD4. Для них характерно также наличие маркера клеток памя
CD45R0. О том, что межэпителиальные а|3+-Т-клетки не являются «г
ивными» лимфоцитами, свидетельствуют низкое их содержание у гноз
бионтов и постепенное нарастание с возрастом их числа в кишечню
В толстой кишке а0+-клеток больше, чем в тонкой кишке. Кишечн
СВ4+-Т-клетки в условиях антигенной стимуляции дифференцируются
основном в направлении ТЬ2-хелперов, обеспечивающих развитие гуы
рального иммунного ответа.
Вторая популяция межэпителиальных Т-клеток представляет соб
СБЗ+-клетки, несущие TCRyS-типа. На их долю приходится около 15
Т-клеток этой локализации; их отличительная особенность — отсутств
мембранной молекулы CD5; 70 % у8+-межэпителиальных клеток кише
ника лишены маркеров субпопуляций, 30 % несут CD8. Спектр семейс
Vy- и VS-генов, которые используются при построении рецептора эт
клеток, отличается от такового у8+-клеток, локализующихся в других р
гионах иммунной системы. Часть этих клеток экспрессирует гены RA
кодирующие рекомбиназы, ответственные за перестройку генов ТС
Это свидетельствует о дифференцировке данной субпопуляции у8+-кл
ток в кишечнике, т.е. об их независимости от тимуса. Именно по особе
ностям субпопуляции у8+-Т-клеток различаются слизистые оболоч]
желудочно-кишечного и урогенитального тракта; в последнем у сам
присутствуют Т-клетки, несущие Уу4-содержащий рецептор, эти клет:
выселяются из тимуса в эмбриональном периоде.
Среди межэпителиальных Т-лимфоцитов, несущих рецептор a
типа, преобладают (75 %) СВ4“СВ8+-клетки, тогда как на дол
CD4+CD8“-KHeTOK приходится всего 7 %. В межэпителиальном пр
странстве слизистых оболочек встречаются также CD4+CD8+ (7 %)
94
Таблица 22. Особенности Т-лимфоирпов, дифференцирующихся в тимусе и вне его
Свойство Тимусзависимые Т-клетки Тимуснезависимые Т-клетки
Экспрессия генов RAG Нет Есть в части клеток
Экспрессия TCR Сильная Слабая или умеренная
Семейства Vy-генов, используемые при построении TCR-y8 Vyl.l, Vyl.2, Vy2, Vy3 Vy4, Vy5
Цепи, передающие сигнал от CD3-TCR С, £-цепь и у-цепь FcRII
Цепи CD8, экспресси- руемые на СВ8+-клетках a, p а
Локализация Во всех органах иммун- ной системы, особенно в лимфатических узлах, групповых лимфатичес- ких фолликулах и селе- зенке В печени, костном мозгу, брюшной полости (TCR- aploCD4“8“, часть у8+-кле- ток); в слизистой оболочке кишечника (Vy4+ и TCR- ар+СО8а+р~-клетки), эпи- дермисе (часть TCRy5+-Kne- ток), легких (Уу5+-клетки)
CD3+CD4~CD8“-ap-клетки (10 %), т.е. незрелые Т-лимфоциты. Для
межэпителиальных клеток характерен высокий уровень гибели по ме-
ханизму апоптоза. Еще одна популяция межэпителиальных лимфоцитов
имеет мембранный фенотип CD3~CD7+. Природа этих клеток не вы-
яснена. Они обладают морфологическими признаками цитотоксических
лимфоцитов (содержат внутриклеточные гранулы). Возможно это юные
формы Т-лимфоцитов, но нет полной уверенности, что они относятся
к Т-клеткам.
В слизистых оболочках пищеварительного, дыхательного и урогени-
тального тракта содержится два типа нелимфоидных клеток, выполняю-
щих иммунологические функции. Дендритные клетки слизистых оболо-
чек подобно белым отростчатым эпидермоцитам (клетки Лангерганса)
кожи обладают выраженной способностью связывать антиген, но низкой
способностью представлять его Т-лимфоцитам. Активация этих клеток
происходит или после миграции в лимфатические узлы, или местно, в ус-
ловиях воспаления под влиянием ГМ-КСФ и ФНОа. Дендритные клетки
легких обмениваются в течение 2—3 сут и покидают слизистую оболочку с
током лимфы (этот процесс ускоряется в участках воспаления).
Другой тип иммунологически значимых нелимфоидных клеток сли-
зистых оболочек — сами эпителиальные клетки. В покоящемся состоя-
нии они не имеют признаков иммуноцитов, однако в условиях воспа-
ления экспрессируют молекулы МНС II класса, а также корецепторную
молекулу В7 (CD80) и секретируют ИЛ-7. Вследствие этого они начина-
ют выполнять роль клеток, представляющих антиген СО4+-хелперам, и
стимулируют пролиферацию Т-клеток (особенно CD8+).
95
Таким образом, для лимфоидных скоплений, локализующихся в сли-
зистых оболочках различных органов и систем, характерны организация
в виде комплексных лимфоидных органов (групповые лимфатические
фолликулы, миндалины) или единичных фолликулов, а также диффузное
распределение лимфоидных клеток в эпителиальном пласте (главным об-
разом Т-лимфоцитов, в том числе у5+-Т-клеток) и в подслизистом слое
(в основном В-лимфоцитов и плазматических клеток, содержащих IgA).
Следует упомянуть также о лимфоцитах Т-ряда, которые присутству-
ют в печени взрослых животных. Они имеют фенотип CD3+CD4_CD8“
В220+, который совпадает с фенотипом необычных Т-клеток, накапли-
вающихся в периферических лимфоидных органах мышей — носителей
мутаций 1рг и gid (см. разделы 3.5.3 и 5.3.3). Полагают, что клетки с этим
фенотипом дифференцируются в печени, т.е. являются еще одним при-
мером развития Т-клеток вне тимуса. Некоторые отличительные черты
Т-клеток, созревающих в тимусе и вне его, отражены в табл. 22.
Наконец, особым отделом иммунной системы является брюшная по-
лость. В ней сосредоточиваются клетки СО5+-субпопуляции В-лимфо-
цитов, СОЗ+СО4_СО8“-субпопуляции оф-Т-клеток и некоторые разно-
видности у6+-Т-клеток. У этих клеток есть три общие черты. Во-первых,
они образуются вне обычных мест дифференцировки В- и Т-клеток (со-
ответственно костного мозга и тимуса), возможно, в самой брюшной по-
лости. Во-вторых, они обладают относительно примитивной антиген-
распознающей способностью, позволяющей распознавать скорее группы
антигенов, чем индивидуальные эпитопы. В-третьих, среди них высока
доля аутореактивных клеток. Физиологическая значимость этого ком-
партмента иммунной системы пока не выяснена.
1.2.З.4. Лимфоидная ткань, связанная с кожей
Другим компартментом иммунной системы, имеющим очень большой
объем и связанным с барьерной системой, является лимфоидная ткань,
ассоциированная с кожей. Для нее характерны три главных клеточных
элемента — белые отростчатые эпидермоциты (клетки Лангерганса), лим-
фоциты и кератиноциты (табл. 23).
Белые отростчатые эпидермоциты, описанные выше (см. раздел
1.1.2), являются антигенпредставляющими клетками, связывающими и
обрабатывающими антиген, но неспособными представлять его Т-хелпе-
рам и активировать их. Они локализуются в эпидермисе. При проникно-
вении в него антигена эти клетки фиксируют его и мигрируют в регио-
нальный лимфатический узел,\созревая в процессе миграции до стадии
интердигитальной клетки, способной активировать Т-хелперы.
Лимфоидные клетки эпидермиса представлены исключительно
Т-лимфоцитами, несущими <х(3- или у8-рецептор (см. табл. 23). Первые по-
стоянно выполняются за счет созревания в тимусе; они составляют часть
общего рециркулирующего пула лимфоцитов. yS-T-клетки частично пред-
ставляют собой потомки клеток, выселившихся из тимуса в эмбриональ-
ном периоде; их маркером является продукт УуЗ-гена, который содер-
жится в составе их TCR. Другую группу образуют Уу5+-клетки, которые,
96
Таблица 23. Клетки кожи, связанные с выполнением иммунологических функций
Название Лока- лиза- ция Основные маркеры Продукты* Функции
Л и м ф о ц и т ы
аР+-Т-хел- перы э, Д CD3, 4, 2, 5, 7, CLA ВК-2, 3, 4, 5, 6, 10, ИФНу, ФНОа, р Хелперы (в основном Thl)
аР+-Т-кил- леры Э, д CD3, 8аР, 2, 5, 7 ИЛ-2, ИФНу Пре-киллеры, супрессоры (?)
y8(Vy3+)-T- клетки э CD3, 2, 5, 7 ИЛ-2, ИФНу (?) Пре-киллеры (?)
y8(Vy5+)-T- клетки э CD3, 8аа, 2, 5, 7 ИЛ-2, ИФНу (?) Пре-киллеры (?)
В-клетки д IgM, CD19, 20 Ig**, ИЛ-1 Предшественники продуцентов антител
Вспомог ательные и стромальные клетки
Клетки Лангерганса э la, CDla, 4, 40 ИЛ-1, 12 (?) Обработка и пред- ставление антигена
Макрофаги д CD14, 15, 32, 64 ИЛ-1,6, 11, 12, 15, ФНОа, ИФНа, хемокины Фагоцитоз, выде- ление цитокинов
Фибробласты д ИЛ-6, 7, КСФ, ИФНр, хемокины Выделение цитокинов
Эндотелиаль- ные клетки д ICAM-2, CD34, ICAM-Г, ELAM* и др. ИЛ-6, 7, КСФ, ИФНр, хемокины Контроль миграции
Кератиноциты э Кератин, 1а* ИЛ-1, 3,6, 7, 8идр. хемокины, КСФ, ФНОа, ИФНар Механическая за- щита, представле- ние антигена, ис- точник цитокинов
Примечание. Э — эпидермис; Д — дерма; ИФН — интерферон.
* Только для активированных клеток.
Для плазматических клеток (потомков В-лимфоцитов).
как полагают, созревают вне тимуса. В коже мышей присутствуют уни-
кальные уб+-Т-лимфоциты, имеющие морфологию дендритных клеток.
Считают, что у5+-Т-клетки кожи осуществляют первую линию защиты,
реагируя на наиболее распространенные детерминанты бактериальных
антигенов, в частности стресс-белки (белки теплового шока). В дерме
присутствуют как Т-, так и В-лимфоциты, поступающие в нее из рецирку-
ляции.
Кератиноциты, т.е.эпидермальные клетки, в неповрежденной коже
служат барьерными клетками, строго говоря не относящимися к иммун-
ной системе. Однако под влиянием повреждения и действия микроорга-
4 1092
97
Таблица 24. Нормальные показатели содержания в крови взрослого человека
основных популяций и субпопуляций лимфоцитов [Симонова А.В. и др., 1989]
Клетки Процент от числа мононуклеаров, М ± т* Интервал колебаний” Число клеток в 1 мкл, М ± m Интервал колебаний
В (CD72+) 8± 1 5-12 240 ±22 100-500
NK (CD16+) 15 ± 2 5-25 380 ± 33 100-650
Т (CD3+) 69 ± 1 55-80 1500 ±76 800-2200
CD2+ 78 ± 1 68-88 1700 ±75 1100-2500
CD4+ 41 ± 1 31-49 950 ±37 600-1600
СВ8+ 18 ± 1 19-37 622 ± 35 300-800
* Содержание лимфоцитов 19—37 %, абсолютное число в 1 мкл 1200—3000; отношение
CD4+/CD8+ составляет 1,2—2,5.
низмов и их продуктов, а затем цитокинов они активируются, экспрес-
сируют молекулы адгезии (Е-кадхерин, Е-селектин и т.д.) и начинают
выделять разнообразные цитокины (ИЛ-1,, 3, 6 и 7, ГМ-КСФ, Г-КСФ,
М-КСФ), служащие пусковыми факторами и медиаторами иммунных ре-
акций в коже.
Особого внимания заслуживает специфичность миграции в кожу
лимфоцитов. Установлено, что такая специфичность существует лишь в
отношении проникновения Т-клеток в эпидермис, причем имеющиеся
данные относятся только к СВ4+-клеткам. Проникновению в кожу спо-
собствует экспрессия на поверхности CD4+-клеток памяти или активи-
рованных Т-клеток маркера CLA, распознаваемого Е-селектином
активированных клеток эндотелия. Экспрессия CLA индуцируется пред-
почтительно при активации Т-клеток через молекулу CD2 при участии
трансформирующего фактора роста 0 и ИЛ-2. Другим проводником
Т-клеток в эпидермис является интегрин ар07, распознающий молекулу
Е-кадхерина, которая экспрессируется на активированных кератиноци-
тах. Указанный интегрин присутствует на активированных СВ4+-лимфо-
цитах и клетках памяти; как и в случае с CLA, его экспрессии способ-
ствует трансформирующий фактор роста р. Наконец, сама молекула CD4
благодаря ее сродству с молекулами МНС II класса, которые присутству-
ют на активированных кератиноцитах, также, как полагают, способствует
миграции в эпидермисе преимущественно СВ4+-Т-лимфоцитов.
Обсуждается возможная роль кожи и слизистой оболочки кишеч-
ника как мест внетимусного развития Т-лимфоцитов. Основанием для
этого служит не только наличие в этих образованиях, как и в тимусе,
контакта лимфоцитов с эпителиальными клетками, но и обнаружение
пептидных продуктов эпителиальных клеток, родственных гормонам
тимуса. Кроме того, как указывалось, в коже присутствуют тимуснеза-
висимые Vy5+-Т-клетки. Однако имеющиеся в настоящее время данные
недостаточны для положительного ответа на вопрос о возможности со-
зревания здесь Т-клеток.
98
1.2.З.5. Кровь и лимфа
Кровь является местом временного пребывания клеток иммунной систе-
мы, будучи «руслом», по которому они перемещаются из кроветворных
органов в периферические органы иммунной системы, а для лимфоци-
тов — также одним из путей рециркуляции. К путям рециркуляции лим-
фоцитов относится также лимфа, в которую лимфоциты проникают из
лимфатических узлов и лимфоидной ткани слизистых оболочек и из
которой они поступают в кровоток.
Содержание в крови лимфоцитов составляет 20—35 % (обычно —
около 25 %), моноцитов — 5—8 %, нейтрофильных гранулоцитов — 60—
75 %. Представительство в ней основных популяций и субпопуляций
лимфоцитов отражено в табл. 16 и 24. Более высокое содержание Т-, чем
В-клеток, связано, очевидно, с особенностями их рециркуляции — боль-
шей интенсивностью рециркуляции Т-лимфоцитов. Преобладание суб-
популяции CD4+-лимфоцитов (хелперов) над CD8+-киллерами отчасти
также связано с разной скоростью их рециркуляции, но в целом отражает
сходное соотношение клеток этих субпопуляций в периферическом отде-
ле иммунной системы.
Кровь и присутствующие в ней клетки, в частности лимфоциты, бу-
дучи наиболее доступными для исследования, изучены особенно подроб-
но. При этом следует иметь в виду, что они представляют всего лишь
около 0,1 % от общего пула лимфоцитов и свойства циркулирующих
лимфоцитов могут не вполне объективно отражать состояние этих клеток
в органах иммунной системы. Во-первых, в рециркуляцию поступают в
целом наиболее «здоровые» клетки, способные к активному перемеще-
нию и взаимодействию с тканевыми барьерами. Во-вторых, разновиднос-
ти лимфоцитов различаются по способности к рециркуляции и, следо-
вательно, вероятности оказаться в кровотоке. Наконец, в крови почти от-
сутствуют делящиеся клетки и клетки, участвующие в данное время в ре-
акции на антиген. Напротив, популяция клеток памяти может быть
предпочтительно представлена в крови в силу их высокой способности к
рециркуляции.
Сказанное в еще большей степени относится к лимфе, в которой
нет примеси свежеобразованных клеток, перемещающихся из костного
мозга в органы, а присутствуют практически исключительно рецирку-
лирующие лимфоциты, преимущественно Т-класса. Содержание в
лимфе лимфоцитов составляет около 95 %, из них 85 % приходится на
долю Т-клеток с преобладанием СВ4+-лимфоцитов над СО8+-клетка-
ми. В лимфе, оттекающей от ноги человека, содержится 1—3 % вуале-
видных клеток — отростчатых клеток, несущих на своей поверхности
молекулы МНС II класса и представляющих собой переходную стадию
развития между белыми отростчатыми эпидермоцитами (клетками Лан-
герганса) и дендритными (интердигитальными) клетками лимфатичес-
ких узлов; лимфа является для них транспортным путем при миграции
из кожи (где они получают активационный сигнал и связывают анти-
ген) в лимфатические узлы (где они взаимодействуют с Т-хелперами и
запускают иммунный ответ).
99
4*
Кровоток
Рис. 25. Рециркуляция лимфоцитов.
Стрелки — направления движения лимфоцитов; Афф. — афферентная; Эфф. —
эфферентная.
1.2.4. Рециркуляция лимфоцитов
Лимфоциты периферического отдела иммунной системы объединены в
единый пул благодаря непрерывной рециркуляции (рис. 25). Под рецир-
куляцией понимают процесс перехода клеток из кровяного русла в орга-
ны, оттуда в лимфу и вновь в кровоток. При этом клетки, покинувшие
конкретный лимфатический узел, возвращаются в любой узел или селе-
зенку, что и обеспечивает перемешивание рециркулирующих лимфоцитов
(с оговорками, которые будут сделаны далее). Большинство зрелых «на-
ивных» лимфоцитов поступает из органов в циркуляцию и обратно
1—2 раза в день, причем время, соответствующее половине срока их
однократного пребывания в циркуляции, составляет 30 мин.
Предпосылкой рециркуляции являются слабая связь лимфоцитов с
клетками стромы лимфоидных органов и достаточно высокая степень их
подвижности. Однако в определении направления миграции и в преодо-
лении барьеров между кровью и тканями основную роль играют хемотак-
сические сигналы и специфические межклеточные взаимодействия,
основанные на взаимном распознавании мембранных структур клеток.
Механизм этого распознавания, обеспечивающий избирательность рас-
селения рециркулирующих клеток («хоминг»), изучен достаточно по-
дробно.
100
Таблица 25. Селектины и их рецепторы, экспрессируемые па клетках иммунной
системы
Основное название Другие названия Мол. масса, *1000 Лиганд Локализация
Сел е к т и н ы
L-селектин CD62L, LECAM, MEL-14 75-80 CD34, GlyCAM-1, MadCAM-1 Л, М, Н, Эо
Е-селектин CD62E, ELAM 115 sLex, С LA Эа
Р-селектин CD62P 150 sLex Эа
А д р есси ны
CD34 — 105-120 L-селектин Э, ств. кл.
GlyCAM-1 — 55 L-селектин Э
MadCAM-1 — 50 L-селектин, интегрины (X4P7, aEp7, VLA-4 Э слизистых оболочек
CD15, CD15s (свя- зан с белками) — Различная P- и Е-селектины М, Н
Примечание.!! - лимфоциты, М — моноциты и макрофаги, Н — нейтрофилы,
Эо — эозинофилы, Э — эндотелиальные клетки, Эа — активированные эндотелиальные
клетки, ств. кл. — кроветворные стволовые клетки и юные клетки-предшественники.
1.2.4.1. Молекулы адгезии
Установлено, что на поверхности рециркулирующих лимфоцитов имеют-
ся адгезивные структуры — рецепторы хоминга. У человека описано
несколько таких структур: L-селектин CD62L (его аналог у мыши MEL-
14), протеогликан CD44, рг, р2-, Р4" и Ру-интегрины. Они обладают
сродством к адрессинам — адгезивным молекулам, экспрессируемым
клетками эндотелия посткапиллярных венул — по преимуществу высоко-
го (кубического), который представляет собой активированную форму
плоских эндотелиальных клеток. Групповые и индивидуальные характе-
ристики молекул адгезии, участвующих в миграции клеток иммунной
системы и межклеточных взаимодействиях при воспалении и иммунном
ответе, представлены в табл. 25 и 26 и на рис. 26.
Селектины и их рецепторы. Селектины — это тканевые лектины, об-
ладающие сродством к концевым остаткам маннозы и фукозы, для свя-
зывания которых требуется присутствие Са2+ (свойство группы С-лек-
тинов). Известно три их варианта — Р-, Е- и L-селектины. Они имеют
однотипное строение. В качестве составляющих они включают три типа
доменов: наружный — собственно лектиновый, промежуточный — по-
добный эпидермальному фактору роста и несколько коротких повторов,
прилегающих к мембране, — доменов контроля комплемента. Число пос-
707
Таблица 26. Интегрины и их рецепторы, экспрессируемые на клетках иммунной
системы
Название по CD-номен- клатуре " " — т Другие названия Мол. масса, X1000 Лиганды Локализация
Р1 - интегрины
CD49a/CD29 aiPj, VLA-1 210/130 Ламинин, коллаген Ta, Ba, Эо
CD49b/CD29 (12Р1, VLA-2 160/130 Коллаген, ламинин (DGEA) Ta, Tp
CD49d/CD29 С14Р1, VLA-4 150/130 Фибронектин, VCAM-1 (E1LDV) T, В, M, Эо
CD49e/CD29 a5Pj, VLA-5 132/130 Фибронектин, ламинин (RGD) T, H, Tp
p2- интегрины
CDlla/CD18 aLp2, LFA-1 180/95 1САМ-1, 2, 3 T, B, NK, M
CDllb/CD18 амРз> Мас-l, CR3 170/95 ICAM-1, iC3b M, H, NK
CDllc/CD18 axp2, CR4 150/95 iC3b (GPRP) M, ДК, H
P7- интегрины
CD49d/X «407 150— 180/120 MadCAM В
CD103/X aE07 150/120 MadCAM T (слиз.)
Рецепторы интегринов из суперсемейства иммуноглобулинов
CD54 ICAM-1 90 LFA-1, Mac-1 ЛаЭн-а
CD102 ICAM-2 60 LFA-1 Эн, T, В, М, Тр
CD50 ICAM-3 124 LFA-1 М, ДК, Н
CD106 VCAM-1 100-110 VLA-4 Эн-а
Другие молекулы адгезии из суперсемейства иммуноглобулинов
CD2 LFA-2 50 CD58 Т, NK
CD58 LFA-3 65-70 CD2 Практически все типы клеток
Примечание. Т — Т-клетки, В — В-клетки, NK — NK-клетки, М — моноциты
и макрофаги, ДК — дендритные клетки, Н — нейтрофилы, Эн — эндотелиальные клетки,
Тр — тромбоциты, Эо — эозинофилы, а — активированные клетки, слиз. — клетки слизис-
тых оболочек. В скобках — аминокислотные последовательности, распознаваемые фактора-
ми, в однобуквенном коде.
102
Рис. 26. Схематическое изображение молекул адгезии, участвующих в миграции
и взаимодействиях клеток иммунной системы.
а — селекгины и интегрины, б — их рецепторы. Представлена доменная структу-
ра молекул адгезии. Ромбами обозначены лектиновые домены, квадратами — до-
мены, гомологичные эпидермальному фактору роста, кружками — повторы,
гомологичные белкам, контролирующим систему комплемента, вытянутыми ова-
лами — иммуноглобулиноподобные домены; отростки от прямых «стволов* —
углеводные компоненты гликопротеинов.
ледних варьирует в разных видах селектинов (L — 2, Е — 5, Р — 9), что и
составляет основу структурных различий между видами селектинов.
Часть из них представляет собой трансмембранные белки с коротким ци-
топлазматическим участком, тогда как другая (бдльшая) представлена
Молекулами, заякоренными в мембране через гликозилфосфоинозитол.
Молекулы такого типа легко смываются с мембраны и обычно не спо-
собны запускать сигнал в клетку.
Р-селектин локализуется в эндотелиальных клетках и в гранулах
тромбоцитов и нейтрофилов; он быстро мобилизуется на мембрану эндо-
телиальных клеток при их активации и смывается с нее в среду. Р-селек-
тин имеет отношение к активации тромбоцитов и ранним этапам миг-
рации клеток в очаг воспаления (см. раздел 2.1.1). Е-форма является ос-
новным селектином эндотелиальных клеток. Под влиянием активирую-
103
щих воздействий Е-селектин экспрессируется на поверхности эндотели-
альных клеток и служит проводником нейтрофилов и других клеток в
очаг воспаления.
К миграции лимфоцитов в нормальные ткани имеет прямое отноше-
ние лишь L-селектин, который экспрессируется на лимфоцитах (а также
на нейтрофилах). Он обеспечивает осуществление начального этапа миг-
рации лимфоцитов через высокий эндотелий — этапа прилипания и ка-
чения — и после его завершения смывается с поверхности лимфоцита.
Поскольку именно L-селектин определяет исходные моменты взаимо-
действия лимфоцитов с высоким эндотелием, его иногда называют ре-
цептором хоминга лимфоцитов.
Селектины связываются с концевыми маннозой, фукозой, а также
остатками сиаловой кислоты, которые присутствуют на мембранных мо-
лекулах в нескольких формах (см. рис. 26). Прежде всего это групповое
вещество Льюиса в двух его формах — Lea и Lex, присутствующих на мо-
лекуле CD 15. Сиалированная форма Lex содержится в составе молекул
CD66 и некоторых интегринов. На клетках эндотелия присутствует также
углеводсодержащая молекула GlyCAM-1. Все они содержатся на поверх-
ности клеток эндотелия и служат лигандами L-селектина лимфоцитов и
в то же время могут экспрессироваться на нейтрофилах и моноцитах и
распознаваться Р- и Е-селектинами эндотелия. Альтернативным лиган-
дом для L-селектина служит молекула CD34 (маркер стволовых крове-
творных клеток), которая экспрессируется на поверхности эндотелиаль-
ных клеток. В эндотелии слизистых оболочек основной молекулярной
формой, распознаваемой L-селектином, служит гликопротеин MadCAM,
однако его экспрессия в значительной степени определяется цитокина-
ми, выделяемыми при локальном воспалении.
Селектиноподобную функцию выполняет еще один рецептор хомин-
га лимфоцитов — пептидогликан CD44 (Pgp-1), который взаимодейству-
ет с неидентифицированными компонентами мембраны эндотелиальных
клеток и, кроме того, с компонентами межклеточного матрикса (фибро-
нектином, коллагеном, гиалуроновой кислотой), способствуя продвиже-
нию лимфоцитов в соответствующие тканевые домены.
Интегрины и их рецепторы. Термин «интегрины» многозначен; одно
из его толкований состоит в том, что эти молекулы соединяют внутрен-
нюю и внешнюю среду клетки, проводя сигналы как изнутри клетки на
ее поверхность, так и извне внутрь клетки. Внутриклеточная часть интег-
ринов связана с компонентами цитоскелета, что определяет многие
функции этих молекул.
Интегрины представляют собой трансмембранные гетеродимеры.
Известны 14 вариантов их a-цепей и 8 — p-цепей. Большинство р-цепей
связывает различные a-цепи (рис. 27), и группы интегринов обозначают
по общим p-цепям. Номенклатура индивидуальных интегринов имеет
три варианта: используют формулу, содержащую обозначение цепей, ко-
торые образуют данную молекулу (например, a4pi), CD-номенклатуру —
CD49d/CD29 или традиционное обозначение, например, для того же ин-
тегрина — VLA-4. Традиционные названия обычно связаны с обстоятель-
ствами открытия соответствующих групп молекул. Так, обозначение VLA
104
Рис. 27. Способность различных полипептидных а- и p-цепей интегринов фор-
мировать гетеродимеры.
происходит от англ, very late antigen, так как вначале эти интегрины об-
наружили в культуре лимфоцитов в поздние сроки после активации. Не-
которые a-цепи способны связывать цепь-партнер только одного типа,
другие ((Х4, а6, av) связываются с двумя типами p-цепей (см. рис. 27).
Известно, что лигандсвязывающий центр интегринов формируется с
участием обеих цепей, точнее, их доменов, включающих примерно 100—
200-е (считая от N-конца) остатки, организованные в виде петель, кото-
рые расположены в а- и р-цепях друг против друга. Этот связывающий
участок может находиться в неактивной и активной формах (только вто-
рая обеспечивает эффективное связывание лиганда и выполнение функ-
ции интегринов). «Активация» связывающего участка, в основе которой
лежит изменение конформации с повышением сродства к лиганду, про-
исходит под влиянием слабой адгезии клеток, создаваемой взаимодейст-
вием других молекул и передающейся через цитоплазматический
фрагмент к компонентам цитоскелета. Известно, например, что гигант-
ский цитоплазматический участок ргцепи интегринов (он содержит 1000
остатков) связан с компонентами цитоскелета — винкулином, талином,
a-актинином и через них — с актином. После этого устанавливается
прочный контакт интегрина с рецептором, который не только обеспечи-
вает надежную адгезию взаимодействующих клеток, но и служит источ-
ником вспомогательных сигналов извне внутрь клетки. Природа сигна-
ins
лов состоит в активации тирозинкиназ и фосфорилировании их белков -
мишеней, а также в защелачивании внутренней среды клетки (вследствие
усиления обмена Na+/H+ с выходом части протонов из клетки). Это спо-
собствует активации клетки. «Активация» интегринов обратима; под вли-
янием повышенного уровня внутриклеточного цАМФ интегрины перехо-
дят в неактивную форму, что способствует ослаблению контакта между
клетками и прекращению их взаимодействия.
Интегрины содержатся на поверхности самых разнообразных клеток,
включая эпителиальные, нервные, но особенно важную роль они и их ре-
цепторы играют в функционировании клеток мезенхимального происхож-
дения — лейкоцитов, тромбоцитов, клеток стромы, сосудистого эндоте-
лия. Сведения о распределении интегринов в клетках иммунной системы
приведены в табл. 26. Наибольший интерес с точки зрения иммунологии
представляют интегрины семейств и 02, присутствующие на поверхнос-
ти клеток иммунной системы (лимфоцитах, макрофагах, нейтрофилах).
РрИнтегрины (молекулы группы VLA) взаимодействуют с компонентами
межклеточного матрикса (фибронектином, ламинином, коллагеном, фиб-
риногеном) и мембранным рецептором VCAM-1, экспрессируемым на ак-
тивированных клетках эндотелия. Наиболее важную роль в физиологии
лимфоцитов среди интегринов этой группы играет VLA-4.
02-Интегрины (LeuCAM) представлены на поверхности лейкоцитов.
Основной интегрин лимфоцитов LFA-1 (от англ. Lymphocyte function an-
tigen; первоначально он был обнаружен с помощью антител, которые
блокировали цитотоксическую активность Т- и NK-киллеров). Он при-
сутствует и на других лейкоцитах. Два других интегрина этой группы слу-
жат рецепторами компонентов комплемента (CR3 и CR4); они находятся
на поверхности моноцитов, макрофагов, нейтрофилов.
Рецепторами интегринов служат, как отмечено выше, компоненты
межклеточного матрикса, а также молекулы суперсемейства иммуногло-
булинов. Последние, как правило, появляются на поверхности клеток при
их активации — на активированных эндотелиальных клетках, лейкоцитах,
включая лимфоциты, и т.д. Рецептором р^интегринов является молекула
VCAM-1 (CD106), содержащая 7 внеклеточных иммуноглобулиновых до-
менов. Рецепторами ^-интегринов служат три типа молекул ICAM (Inter-
cellular adhesion molecules) - ICAM-1 (CD54), ICAM-2 (CD 102) и ICAM-3
(CD50); из них только ICAM-2 присутствует на покоящихся эндотелиаль-
ных клетках. Эти молекулы могут синтезироваться в растворимой форме и
влиять на процессы, связанные с межклеточным взаимодействием. На
клетках эндотелия слизистых оболочек экспрессируется молекула Mad-
CAM-1, служащая рецептором как интегрина VLA-4, так и L-селектина.
Часто оба типа взаимодействующих клеток экспрессируют как интегрин,
так и его рецептор. Адгезивная молекула РЕСАМ (CD31) служит собствен-
ным рецептором (явление гомотипической адгезии).
Связывание интегринов с рецепторами зависит от двухвалентных
ионов (Са2+ и особенно Mg2+); a-цепи интегринов имеют для них спе-
циальный связывающий участок — «карман». Многие интегрины (в част-
ности, 0! и 0з) распознают в молекуле рецепторов последовательность
RGD (Arg—Gly—Asp), которая присутствует в составе мембранных ре-
цепторов, молекул межклеточного матрикса, некоторых компонентов
комплемента. Однако связывание с молекулами семейств ICAM и VCAM
не зависит от RGD.
1.2.4.2. Преодоление сосудистого барьера и миграция лимфоцитов в ткань
В норме высокий эндотелий имеется в лимфатических узлах и групповых
лимфатических фолликулах (пейеровых бляшках). Природа сродства лим-
фоцитов этих органов и структур к эндотелию посткапиллярных венул
соответствующих лимфоидных органов различна, и это различие обуслов-
лено свойствами эндотелия. В групповых лимфатических фолликулах
L-селектины и интегрины 014Р7 поверхности лимфоцитов распознают
адрессины MadCAM поверхности эндотелиальных клеток, тогда как в
лимфатических узлах L-селектины лимфоцитов взаимодействуют с дру-
гими адрессинами, в частности с CD34, а также молекулами CD 15,
несущими сиалированные остатки фукозы. Эти различия являются осно-
вой обособления двух кругов рециркуляции «наивных» лимфоцитов.
В брыжеечных лимфатических узлах эти пути рециркуляции пересекают-
ся, т.е. их изоляция не является абсолютной. При рециркуляции активи-
рованных лимфоцитов и клеток памяти распознавание эндотелиальных
клеток несколько иное: оно в большей степени определяется интегринами
и пептидогликаном CD44 и обладает более выраженной органоспецифич-
ностью (см. раздел 4.1).
Процесс проникновения рециркулирующих лимфоцитов (как и дру-
гих клеток крови) в ткани включает 4 стадии (рис. 28):
• стадия 1 — качение клетки вдоль внутренней поверхности сосуда,
она обусловлена слабым обратимым взаимодействием селектинов
(в случае групповых лимфатических фолликулов и интегрина 014Р7)
с адрессинами и продолжается несколько секунд;
• стадия 2 — активация, она занимает 1—20 с, обусловлена, вероятно,
активностью выделяющихся локально хемокинов и реализуется с
участием ГТФ-связывающего белка Rho;
• стадия 3 — задержка (арест), она реализуется в течение нескольких
минут при участии более сильных межмолекулярных взаимодейст-
вий, чем те, которые определяют фазу 1. Эти взаимодействия
опосредованы р2_интегринами (в случае лимфоцитов — молекулой
LFA-1), распознающими молекулы семейства ICAM эндотелиаль-
ных клеток, а также 014-интегринами, распознающими молекулы
MadCAM и VCAM-1 эндотелия;
• стадия 4 — диапедез лимфоцита, она осуществляется в течение
примерно 10 мин. Лимфоцит проникает внутрь лимфоидного
органа, продвигаясь между эндотелиальными клетками под влия-
нием хемотаксических сигналов, обеспечиваемых скорее всего
хемокинами.
Дальнейшее продвижение лимфоцитов в ткани обусловлено теми
Же хемотаксическими стимулами и сопровождается установлением об-
107
Рис. 28. Миграция лейкоцитов через сосудистую стенку.
Л — лейкоцит (в частности, лимфоцит), Э — эндотелиальная клетка. Между
ними схематически показаны рецепторные взаимодействия. Стрелки около обо-
значения ХК (хемокины) — сигналы хемокинов, приводящие к усилению экс-
прессии интегринов (2, 3) или миграции клетки внутрь ткани (4).
ратимых контактов как с окружающими клетками, так и с межклеточ-
ным матриксом. Эти контакты обусловлены в первую очередь (Зринтег-
ринами (VLA), распознающими молекулы матрикса (фибронектин,
ламинин, коллаген) и рецепторы на поверхности стромальных клеток
(молекулы VCAM-1). Преодоление сосудистого барьера и начальный
этап миграции внутрь ткани осуществляются Т- и В-лимфоцитами оди-
наково. Однако внутри лимфоидных органов они перегруппировывают-
ся, занимая специализированные участки, хотя в некоторых участках
локализуются лимфоциты обоих классов. Вероятно, особенности лока-
лизации Т- и В-лимфоцитов обусловлены их сродством к ключевым
стромальным клеткам различных участков лимфоидных органов. Так,
В-лимфоциты, очевидно, имеют сродство к дендритным фолликуляр-
ным клеткам, а Т-лимфоциты — к интердигитальным клеткам паракор-
тикальных зон лимфатических узлов. Возможны также различия в
ответе на дифференцированные хемотаксические стимулы, исходящие
из разных участков органа.
В селезенке механизмы рециркуляции упрощены и лишены специ-
фической компоненты в виде процесса хоминга. Здесь клетки «изливают-
ся» в ткань из открытых капилляров на границе красной и белой пульпы
в маргинальной зоне. Дальнейшие передвижения лимфоцитов внутри ор-
гана аналогичны таковым в лимфатических узлах. Если в лимфатических
узлах и групповых лимфатических фолликулах (пейеровых бляшках) лим-
1ЛО
фоциты, покидающие орган, поступают в лимфу, то в селезенке большую
роль в оттоке клеток играет гематогенный путь.
1.2.4.3. Рециркуляция лимфоцитов и взаимодействие со стромой
лимфоидных органов
Как уже отмечалось, Т-лимфоциты рециркулируют более интенсивно, чем
В-клетки. Для осуществления цикла рециркуляции В-лимфоцитам требу-
ется примерно в 4 раза больше времени, чем Т-лимфоцитам. Относитель-
но темпа рециркуляции субпопуляций Т-клеток четких данных нет;
считается, что наиболее активно рециркулируют Т-хелперы. Макрофаги
и другие вспомогательные клетки иммунной системы, по-видимому, не
рециркулируют, хотя их выход из лимфоидных органов в кровь и лимфу
вполне возможен [о миграции белых отростчатых эпидермоцитов (клеток
Лангерганса) из кожи в лимфатические узлы говорилось выше].
Взаимодействия лимфоцитов и стромальных клеток очень важны не
только для передвижений и локализации лимфоцитов внутри лимфоид-
ных органов, но и для регуляции численности лимфоцитов и даже про-
должительности их жизни. Контактные взаимодействия, осуществляемые
с участием молекул адгезии (например, СБ2-лимфоцитов и стромальных
СБ58-клеток, интегринов поверхности лимфоцитов и их рецепторов на
стромальных клетках или в межклеточном матриксе), могут служить ис-
точниками активации лимфоцитов (особенно при сочетанном действии).
Следствием активации может стать пролиферация или гибель (апоптоз)
клеток в зависимости от их исходного состояния, характера и интенсив-
ности сигналов. Так, при низкой степени заполненности стромального
каркаса лимфоцитами (например, после действия облучения и других ци-
тотоксических факторов) создаются условия, благоприятствующие раз-
множению клеток («периферическая экспансия лимфоцитов»), а при
переполнении лимфоидных органов могут генерироваться сигналы к раз-
витию апоптоза.
Взаимодействие лимфоцитов со стромальными элементами сущест-
венно также для удаления из циркуляции клеток, преждевременно по-
кинувших органы лимфопоэза, а также старых клеток. При этом клю-
чевая роль принадлежит упоминавшемуся углеводбелковому (лектино-
вому) распознаванию поверхностных молекул клеток-мишеней. Ткане-
вые лектиноподобные рецепторы, в наибольшем количестве содер-
жащиеся на поверхности макрофагов, распознают свободные углевод-
ные группы несиалированных мембранных гликоконъюгатов лимфоци-
тов. Такие клетки, как правило, фагоцитируются. Зрелые покоящиеся
лимфоциты защищены от подобного захвата макрофагами благодаря
тому, что концевые углеводные группы на их поверхности блокированы
сиаловой кислотой. Эта защита ослаблена у незрелых клеток, прежде-
временно покинувших места образования (пре-В-клеток, незрелых ти-
моцитов), у активированных и старых клеток в связи с ослаблением
экспрессии сиалилтрансфераз. Поэтому эти клетки и становятся объек-
том такого распознавания, приводящего к захвату и разрушению дан-
ных клеток фагоцитами.
109
Иммунная система представляет собой динамическое образование,
которое включает ряд лимфоидных органов, объединенных путями
рециркуляции (повторяющееся перемещение клеток из органов в
циркуляторное русло и обратно). Органы иммунной системы разде-
ляют на центральные и периферические. В центральных органах
происходит развитие клеток иммунной системы, в периферических
органах эти клетки реализуют свое действие. Основным источни-
ком клеток иммунной системы (миелоидных и лимфоидных) явля-
ется костный мозг. В тимусе развиваются Т-лимфоциты. Здесь
формируется их клональный репертуар, т.е. способность распозна-
вать определенный спектр антигенов, происходят селекция клонов
и дифференцировка субпопуляций (Т-хелперов и Т-киллеров);
эпителиальные клетки тимуса секретируют гормоны. Перифери-
ческие лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенка, груп-
повые лимфатические фолликулы) сходны по своей структуре. Они
содержат фолликулы, в которых сконцентрированы В-лимфоциты,
тимусзависимые зоны, содержащие Т-лимфоциты, а также участки
смешанного заселения клетками обоих типов. Лимфоциты присут-
ствуют также в барьерных тканях (коже и слизистых оболочках): Т-
клетки — в их наружных слоях, между эпителиальными клетками,
В-клетки — в более глубоких слоях, в рыхлой соединительной
ткани. Лимфоциты (особенно Т-клетки) активно рециркулируют,
возвращаясь в лимфоидные органы благодаря механизму «хомин-
га», основанному на сродстве молекул адгезии лимфоцитов и эндо-
телиальных клеток лимфоидных органов.
2
Факторы естественного
иммунитета
Специфику функций иммунной системы определяют процессы, индуци-
руемые чужеродными субстанциями, антигенами, и основанные на рас-
познавании последних. Однако, как уже отмечалось во введении, базой
для развертывания специфических иммунных процессов являются более
древние реакции, связанные с воспалением. Поскольку они предсущест-
вуют в любом организме до начала любой агрессии и для их развития не
требуется развертывания иммунного ответа, эти защитные механизмы
называют естественными, или врожденными. Они обеспечивают первую
линию защиты от биологической агрессии. Вторая линия защиты — это
реакции адаптивного иммунитета — антигенспецифический иммунный
ответ. Факторы естественного иммунитета сами по себе обладают доста-
точно высокой эффективностью в предотвращении биологической агрес-
сии и борьбе с ней, однако у высших животных эти механизмы, как
правило, обогащаются специфическими компонентами, которые как бы
наслаиваются на них. Система естественных факторов иммунитета явля-
ется пограничной между собственно иммунной системой и областью,
относимой к компетенции патофизиологии, которая также рассматривает
механизмы и биологическую значимость ряда проявлений естественного
иммунитета, служащих составными компонентами воспалительной реак-
ции, например фагоцитоза. Факторы врожденного иммунитета условно
можно разделить на клеточные и гуморальные.
2.1. КЛЕТОЧНЫЕ ФАКТОРЫ ПЕРВОЙ ЛИНИИ
ИММУННОЙ ЗАЩИТЫ
В реализации первой линии иммунной защиты, обусловленной фактора-
ми врожденного иммунитета, участвуют различные клетки миелоидно-
моноцитарного ряда, в первую очередь фагоцитирующие клетки, а из
лимфоцитов — естественные киллеры. Все эти клетки объединяют по
меньшей мере две особенности. Первая из них состоит в том, что запуск
активации этих клеток достигается при воздействии на рецепторы, рас-
познающие не индивидуальные молекулы (как в случае Т- и В-лимфоци-
тов), а группы молекул, которые сигнализируют о чужеродности или
агрессивности их носителей. Вторая общая черта этих клеточных факто-
ров заключается в том, что ответом на это распознавание служит быстрая
реакция, не требующая процессов межклеточных взаимодействий, проли-
ферации и дифференцировки, которые составляют основу иммунного
777
Таблица 27. Функции макрофагов при иммунных реакциях
Функция Пуги реализации Значение для иммунитета
фагоцитоз Поглощение и разрушение по- тенциально агрессивных аген- тов (микроорганизмов, опухо- левых клеток), погибших собст- венных клеток, детрита Противомикробная и противо- опухолевая зашита, очистка от продуктов тканевого распада
Внеклеточный цитолиз Разрушение бактерий, парази- тов, опухолевых клеток с по- мощью секретируемых продук- тов и индукции цитолиза при контакте Противомикробная и противо- опухолевая защита
Образование факторов иммунной зашиты Синтез и секреция цитокинов, компонентов комплемента, ферментов Выработка гуморальных эф- фекторных факторов иммуни- тета (в основном антимикроб ного)
Обработка антигена Частичное расщепление погло- щенного антигена и связыва- ние его пептидов с молекулами МНС II класса Подготовка к восприятию антигена Т-хелперами
Презентация антигена Контакт с Т-хелпером через его рецептор для антигена, актива- ция цитокинами (ИЛ-1 и др.) Включение специфического звена иммунного ответа через активацию клонов Т-хелперов
Регуляция иммунного ответа Выработка простагландинов, лейкотриенов, цитокинов и других пептидных факторов Супрессия и ограничение им- мунного ответа, в основном на его поздних стадиях
ответа. Такая врожденная готовность к осуществлению защитных реакций
и определила обозначение данных факторов как естественных и врожден-
ных, т.е. не индуцированных и приобретенных, каковыми являются
факторы, формируемые при адаптивном иммунном ответе.
2.1.1. Вовлечение и активация клеток —
эффекторов естественного иммунитета
Основной группой клеток, обеспечивающих реакции естественного им-
мунитета, являются фагоцитирующие лейкоциты. По особенностям мор-
фологии и функции их разделяют на мононуклеарные клетки и
гранулоциты, что примерно соответствует предложенному И.И.Мечнико-
вым разделению на макрофаги и микрофаги. Роль этих клеток в иммунной
защите достаточно разнообразна. Они участвуют и в развитии иммунного
ответа. Однако обозначение этой группы клеток определила та функция,
которая была обнаружена ранее других — фагоцитарная.
Особенно многообразна роль главных эффекторных клеток этой
группы — макрофагов, являющихся потомками моноцитов крови. Мак-
112
Таблица 28. Функциональные различия нейтрофилов и макрофагов
Свойство Нейтрофилы Макрофаги
Темп мобилизации и активации Длительность активации Срок жизни (и проявления активности) Способность к пиноцитозу Регенерация мембраны Реутилизация фагосом Fc-рецепторы Рецепторы для комплемента Нелизосомная секреция Быстрый (минуты) Короткая (минуты) Короткий (2—3 дня) Умеренная Отсутствует Невозможна FcyR II, III CR1, 3, 4 Отсутствует Более длительный (часы) Длительная (часы) Длительный (2—3 нед) Высокая Происходит Возможна FcyR I, II, III CR1, 3, 4, 5 Имеется (например, секреция цитокинов)
рофаги выполняют ряд ключевых функций как в естественной защите,
так и при иммунном ответе (табл. 27).
Гранулоциты — более специализированные клетки. Однако и им
свойственна определенная полифункциональность. Так, нейтрофильным
гранулоцитам присуща не только фагоцитарная, но и секреторная функ-
ция, состоящая в выделении цитокинов и других биологически важных
продуктов, в осуществлении внеклеточного цитолиза. У эозинофилов
последняя функция даже преобладает над фагоцитарной. В то же время
эти клетки в отличие от макрофагов не причастны к обработке антигена
и его представлению лимфоцитам. Основные функциональные различия
нейтрофилов и макрофагов обобщены в табл. 28.
Вовлечение эффекторных клеток естественной защиты в очаг воспале-
ния. Основные эффекторы естественного иммунитета — нейтрофилы и
макрофаги — прежде чем попасть в ткани, проходят стадию циркуляции
в крови. Именно из кровотока они рекрутируются в очаг потенциальной
угрозы, например в область повреждения тканей. Поскольку сами цирку-
лирующие лейкоциты еще не испытали воздействия бактериальных и
иных активирующих факторов, центральную роль в этом процессе игра-
ют эндотелиальные клетки. Выше (см. раздел 1.2.4) рассматривались нор-
мальные механизмы хоминга лимфоцитов — их поступления в лимфо-
идные ткани из кровотока. При хоминге лимфоциты преодолевают сосу-
дистый барьер через высокий эндотелий посткапиллярных венул лимфа-
тических узлов и групповых лимфатических фолликулов, представля-
ющий собой спонтанно активированный эндотелий. При развитии вос-
палительной реакции эндотелиальные клетки в очаге воспаления (вне за-
висимости от его локализации) активируются и приобретают свойства,
аналогичные (хотя и не вполне идентичные) свойствам высокого эндоте-
лия лимфоидных органов, и способность пропускать в воспаленные
ткани лейкоциты. Активирующими факторами при этом могут служить
113
как бактериальные продукты (в первую очередь липополисахарид), так и
цитокины, вырабатываемые местными клетками в очаге воспаления.
Активация эндотелиальных клеток развертывается следующим обра-
зом (см. рис. 25). В первые минуты в мембраны перемещается Р-селек-
тин, который предсуществует в клетках, но хранится в цитоплазма-
тических гранулах. Затем на протяжении 1-го часа экспрессируются гены
Е-селектина, а также ряда цитокинов: а-хемокинов (ИЛ-8, IP-10, GRO-a),
р-хемокинов (МСР-1 и 3, RANTES; о хемокинах см. раздел 2.1.2), ИЛ-1,
ФНОа, ИЛ-6. Спустя несколько часов эти и другие цитокины начинают
выделяться клетками. Особенно существенна при этом выработка хемо-
кинов, поскольку хемокины эндотелиального происхождения служат ос-
новными хемоаттрактантами на стадии преодоления сосудистой стенки.
В то же время на поверхности эндотелиальных клеток экспрессируются
рецепторы для цитокинов (ИЛ-1, ФНОа, интерферона у, хемокинов).
В эндотелиальной клетке усиливается метаболизм арахидоновой кисло-
ты. Он осуществляется в основном по циклооксигеназному пути и его
главным продуктом становится простациклин PGI2 (см. раздел 2.3.2).
Образуется и другой продукт липидного метаболизма — фактор актива-
ции тромбоцитов. Наконец, вследствие усиления активности индуци-
бельной NO-синтетазы повышается продукция окиси азота, обусловли-
вающей бактерицидную активность этих клеток.
Процесс миграции лейкоцитов в очаг воспаления осуществляется по
схеме, описанной при рассмотрении хоминга лимфоцитов (см. раздел
1.2.4 и рис. 28), здесь мы лишь кратко напомним об основных его этапах.
Этих этапов 4. Первый обозначается как качение: благодаря установле-
нию слабых и обратимых связей муциноподобных и углеводных детерми-
нант лейкоцита с Р- и Е-селектинами эндотелиальной клетки или
L-селектина лейкоцита с углеводными детерминантами эндотелиальной
клетки лейкоцит катится вдоль внутренней поверхности капилляра или
посткапиллярной венулы. Второй этап — активация, которая обусловле-
на усилением экспрессии мембранных молекул (в частности, Pj- и р2-ин-
тегринов) на лейкоцитах и их рецепторов на эндотелиальных клетках.
Этот этап осуществляется преимущественно хемокинами, выделяемыми
эндотелиальными клетками (a-хемокины активируют в основном ней-
трофилы, а р-хемокины — моноциты и лимфоциты). При миграции ней-
трофилов и моноцитов в очаг воспаления их активация не ограничи-
вается усилением экспрессии интегринов; на этом этапе включаются ме-
таболические проявления (активации этих клеток), которые реализуются
уже в очаге воспаления (см. ниже). Третий этап — задержка, обусловлен-
ная прочной адгезией, которая является следствием предыдущего этапа.
Она обусловлена установлением связей интегринов с рецепторами и при-
водит к остановке клеток и прилипанию их к эндотелию. Эго вместе с
хемотаксическим импульсом, исходящим от хемокинов, продуцирован-
ных клетками и связанных с ними, служит сигналом для осуществления
четвертой фазы — проникновения лейкоцита через сосудистую стенку в
ткань. Этому способствует сокращение эндотелиальных клеток (под вли-
янием фактора некроза опухоли и других цитокинов) и увеличению пор
между ними.
114
Воспринимая стимулы со стороны цитокинов, достигающих сосуди-
стой стенки из очага воспаления, эндотелиальная клетка проходит оче-
редные фазы активации. В результате процесс, начинающийся с актива-
ции клеток эндотелия бактериальными продуктами, через фазу мигра-
ции, накопления лейкоцитов в очаге воспаления и их локальной актива-
ции «возвращается» к эндотелиальным клеткам в результате их дальней-
шей стимуляции цитокинами, что способствует прогрессированию вос-
палительного процесса. Из других следствий активации эндотелиальных
клеток отметим усиление экспрессии гена bcl-2, обусловливающее по-
вышение устойчивости этих клеток к гибели по механизму апоптоза (см.
раздел 3.5.3). Накопление цитокинов, обладающих ростовой активностью
в отношении клеток эндотелия, обусловливает их пролиферацию и как
следствие формирование новых сосудов, т.е. ангиогенез. Среди цитоки-
нов ФНОа в зависимости от дозы может усиливать или подавлять этот
процесс, однако в концентрациях, создающихся в очаге воспаления, он
оказывает в основном стимулирующее действие на ангиогенез.
В тех случаях, когда в очаге воспаления накапливаются специфичес-
кие активированные Т-клетки, важную роль начинает играть интерфе-
рон у — основной продукт CD4+-клеток типа ТЫ. Под его влиянием на
поверхности эндотелиальных клеток усиливается экспрессия молекул
МНС II класса, что обусловливает участие этих клеток в процессе обра-
ботки антигенов и представления антигенных пептидов Т-хелперам. При
аллергическом воспалении аналогичный, хотя и менее выраженный эф-
фект вызывает ключевой продукт ТЬ2-клеток ИЛ-4.
Таким образом, активация эндотелиальных клеток в ранний период
воспалительной реакции обеспечивает миграцию в очаг биологической
агрессии клеток, обусловливающих как первую (нейтрофилы, моноци-
ты), так и вторую (лимфоциты) линию иммунной защиты. Сами эндоте-
лиальные клетки при этом частично берут на себя роль макрофагов как
^бактерицидных клеток, источников цитокинов и других медиаторов вос-
паления и даже антигенпредставляющих клеток.
Распознающие структуры клеток — эффекторов естественного имму-
нитета. Выше уже отмечалось, что рецепторы, запускающие реакции ес-
тественного иммунитета, распознают химические структуры или группы
структур, не свойственные нормальным клеткам данного организма.
К ним относятся бактериальные липополисахариды и пептидогликаны, а
также концевые сахара мембранных гликопротеинов. В результате кон-
такт лейкоцитов с бактериальными клетками, на поверхности которых
содержатся указанные субстанции, приводит к активации клеток и вклю-
чению первой линии иммунной защиты, хотя распознавания индивиду-
альных бактериальных антигенов при этом не происходит (на уровне
первой линии защиты понятие «антиген» не имеет смысла). Аналогичная
реакция распознавания осуществляется при контакте лейкоцитов с соб-
ственными клетками организма — интенсивно пролиферирующими,
трансформированными (в том числе опухолевыми) или «состарившими-
ся», поскольку во всех этих случаях нарушается защита концевых угле-
водных остатков мембранных гликоконъюгатов, и они становятся
Доступными для распознавания.
115
Таблица 29. Основные распознающие структуры, ответственные
за активацию клеток-эффекторов естественного иммунитета
Рецепторы Структурные типы Клетки- носители Лиганды Функции
Рецепторы май н о з ы ( Р М )
РМ Мф 8 цепей С-реак- тивного белка Мф, эндоте- лий печени Углеводы, содержащие маннозу Подключение к от- вету Т-хелперов
DEC-205 10 цепей С-реак- тивного белка ДК, эпите- лий тимуса То же То же
Р е ц е п т о р л и п о п )лисахаридЕ
CD14 Гликопротеин, заякоренный в липидном бислое Мон, Мф, Нф ЛПС Удаление бакте- рий, индукция выработки цито- кинов
Р е ц е 1 п т о р ы - м усорщики
Тип I Трансмембран- ный белок типа 1Г, содержит домен SRCR Мф, эндоте- лий Компоненты стенок бактерий и дрожжей Удаление бакте- рий, адгезия
Тип II Аналог типа I, лишенный доме- на SRCR Мф То же То же
MARCO Аналог типа I большего размера Мф Компоненты стенок бактерий Удаление бактерий
Р е ц е п торы КО! элемента
CD35 (CR1) Содержит 30 по- вторяющихся пос- ледовательностей Мон, Мф, Нф, Лф СЗЬ, С4Ь С'-зависимый клиренс
CD21 (CR2) Содержит 15 по- вторяющихся пос- ледовательностей В-Лф, фол- ликулярные ДК iC3b, C3dg, C3d Активация В-клеток
CDllb/ CD18 (CR3) амР2-интегрин Мон, Мф, Нф, NK iC3b, ЛПС, фибронектин Удаление бакте- рий, адгезия
Примечание. Мф — макрофаги; Мон — моноциты; Нф — нейтрофилы; Лф —
лимфоциты; ДК — дендритные клетки; ЛПС — липополисахарид; SRCR — домен типа му-
сорщика (scavenger), богатый цистеином.
* Трансмембранные белки типа 11 — белки, встроенные в мембрану таким образом, что
наружу клетки направлен С-конец молекулы (у белков типа I — N-конец).
116
В табл. 29 обобщены основные типы распознающих молекул естест-
венного иммунитета, выполняющих функции клеточных рецепторов.
Данные, представленные в последней колонке, показывают, что резуль-
татом связывания рецепторов является удаление из организма соответст-
вующего лиганда и его носителей (обычно микроорганизмов), иногда с
подключением Т- или В-клеток, т.е. факторов второй (антигенспецифи-
ческой) линии защиты.
Активация макрофагов и нейтрофилов. В основе проявлений функци-
ональной активности макрофагов и нейтрофилов лежит активация. По
своей природе она родственна процессу активации других клеток, однако
отличается многими проявлениями и последствиями. Так, активация
лимфоцитов означает переход из фазы покоя в клеточный цикл, что от-
нюдь не обязательно для макрофагов и гранулоцитов; «кислородный
взрыв», являющийся одним из основных событий активации фагоцитиру-
ющих клеток, не характерен для активируемых Т-лимфоцитов. Тем не
менее, как и в случае с другими клетками, активация эффекторных кле-
ток естественной защиты индуцируется внешними стимулами (как пра-
вило, воздействием экзогенных молекул на мембранные рецепторы
клеток, рассмотренных выше) и реализуется с помощью цепи внутрикле-
точных сигналов, приводящих к изменению метаболических процессов и
активности генов. Механизмы активации нейтрофилов и макрофагов в
общих чертах сходны, хотя имеются и определенные различия, которые
будут упомянуты ниже.
Активирующими стимулами для фагоцитирующих клеток служат
факторы, взаимодействующие с рассмотренными выше рецепторными
структурами:
• бактериальные продукты, в частности липополисахариды;
• цитокины, среди которых в качестве активатора наиболее эффек-
тивен интерферон у;
• активированные компоненты комплемента, их фрагменты;
• тканевые полисахариды, в частности содержащие концевую ман-
нозу;
• прилипание к различным поверхностям, происходящее с участием
• адгезивных молекул поверхности макрофагов, а также процесс
f фагоцитоза;
с • любые другие факторы, вызывающие активацию протеинкиназы С
и повышение содержания Са2+ в клетке (в модельных опытах in
vitro — сочетание форболмиристатацетата и ионофоров кальция).
Процесс активации в ряде случаев разделяется на два этапа: прайми-
рование и запуск. Праймирующими агентами могут служить интерферон
рГ и ГМ-КСФ, которые облегчают проявление активации под действием
Пускового агента — липополисахарида. На молекулярном уровне эффект
Праймирования трактуется как процесс, приводящий к активации проте-
инкиназы С (вследствие накопления 1,2-диацилглицерина) без мобили-
зации Са2+, т.е. как неполный сигнал. Последующее воздействие
липополисахарида завершает формирование сигнала путем мобилизации
117
Са2+ с участием 1,4,5-инозитолтрифосфата — продукта расщепления
фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата (см. раздел 3.5.1). Однако актива-
ция может осуществляться и одномоментно вследствие одновременного
прохождения обоих внутриклеточных процессов.
Основные проявления активации макрофагов следующие:
• «кислородный взрыв», накопление свободных радикалов;
• генерация окиси азота;
• изменение активности ряда ферментов, не связанных с кислород-
ным и азотным метаболизмом;
• усиление синтеза la-молекул (продуктов генов МНС И класса) и
их экспрессии на поверхности клеток;
• усиление синтеза и секреции цитокинов (ИЛ-1, ФНОа и т.д.) и
других биологически активных молекул;
• повышение фагоцитарной активности и эффективности фагоци-
тоза;
• увеличение противоопухолевой активности;
• повышение способности обрабатывать антиген и представлять его
Т-клеткам;
• проявление регуляторной активности при иммунном ответе.
Бблыпая часть перечисленных проявлений наблюдается и при акти-
вации нейтрофилов. Это относится, в частности, к кислородному взрыву,
некоторым изменениям метаболизма и повышению фагоцитарной актив-
ности.
Далее мы несколько детальнее рассмотрим механизмы кислородного
взрыва и генерации окиси азота в связи с исключительно важной ролью
этих процессов как в активации фагоцитирующих клеток, так и в реали-
зации бактерицидной функции последних.
Кислородный, или дыхательный, взрыв (рис. 29) — это процесс об-
разования продуктов частичного восстановления кислорода, свободных
радикалов, перекисей и других продуктов, обладающих высокой анти-
микробной активностью. Образование этих метаболитов в своей основе
имеет усиление потребления глюкозы и ее расщепление с участием
NADP+ по механизму гексозомонофосфатного шунта, что сопровождает-
ся накоплением NADPH. Взаимодействие NADPH с молекулой кислоро-
да в клеточной мембране при участии NADPH-оксидазы приводит к
генерации супероксид-ан ион а (О2“). NADPH-оксидаза представляет
собой мультиферментный комплекс, включающий флавопротеин, убихи-
нон, цитохром Ь558, а также пептиды — мембранные (р22 и gp91) и ци-
топлазматические (р47 и р67). В активации этой системы участвуют
фосфолипазы и протеинкиназа С, активируемые теми же пусковыми
агентами.
При последующих реакциях, в которые вовлекаются ионы водорода,
образуются другие продукты с бактерицидной активностью — перекись
водорода, синглетный кислород (!О2) и гидроксил-радикал ( ОН). Обра-
зование перекиси водорода (дисмутация супероксид-радикала) происхо-
дит как спонтанно, так и с участием супероксиддисмутазы. При участии
a
Г люкозомонофосфатный
шунт
Глюкоза + NADP*------► Пвнтозофосфат+NADP.H
Цитохром Ь245
NADP.H + О2----------► NADP.H + О2~
Спонтанная дисмутация
2О2- + 2Н+ ------------► Н2О2 + 1О2
О2“ + Н2О2--------------► НО + ОН“ + 1О2
Миелопероксидаза
Н2О2 + С1“-------------► ОСГ + Н2О
ОСГ + Н2О-------► ’О2 + СГ + Н2О
Супероксиддисмутаза
2О2- + 2Н*------------► О2 + Н2О
2Н2О2
Каталаза
2Н2О + О2
б
Рис. 29. Кислородзависимые процессы в фагоцитах, приводящие к образованию
бактерицидных субстанций.
а — основные стадии превращений продуктов «кислородного взрыва», б — хими-
ческие реакции, составляющие их основу.
миелопероксидазы, активность которой существенно возрастает, из пере-
киси водорода с участием ионов галогенов формируются дополнитель-
ные бактерицидные продукты. Для предотвращения ущерба собственным
клеткам от накопления этих продуктов, цитотоксичных не только в отно-
шении микроорганизмов, срабатывают механизмы их инактивации путем
превращения в воду и кислород с участием супероксиддисмугазы и ката-
лазы. Впрочем, эти же защитные механизмы могут проявлять и микроб-
ные клетки.
7 70
Рассмотренные выше процессы развиваются в течение нескольких
секунд, что и определило их обозначение как «взрыв». Место генерации
бактерицидных продуктов точно не установлено, в конечном счете они
оказываются в фаголизосоме и могут секретироваться во внеклеточное
пространство. Кислородный взрыв вызывают все активирующие и прай-
мирующие агенты, ряд хемоаттрактантов, цитокинов, препараты, разру-
шающие микротрубочки (колхицин), и т.д. При действии различных
агентов может проявляться определенное своеобразие, касающееся, на-
пример, выраженности отдельных составляющих реакции. Обнаружены
определенные различия в генерации кислородного взрыва при активации
нейтрофилов и макрофагов: в первом случае реакция более кратковре-
менна, но более интенсивна, она приводит к большему накоплению
перекиси водорода и не зависит от синтеза белков, во втором случае она
длится дольше и подавляется ингибитором синтеза белка циклогекси-
мидом.
Поскольку рассмотренные процессы сопровождаются переходом
электронов с более высокоэнергетических орбит на менее высокоэнерге-
тические, они сопровождаются и излучением квантов энергии, что реги-
стрируется как люминесценция. Хемилюминесценция клеточных мемб-
ран с использованием усилителей (легко окисляемых веществ типа лю-
минола, люцигенина) широко используется для оценки кислородного
взрыва в активированных клетках.
Большое внимание в настоящее время привлекает NO-зависимый
механизм бактерицидности фагоцитов. Окись азота образуется в резуль-
тате расщепления аргинина до цитруллина, катализируемого NO-синте-
тазой при участии Са2+, лейкотриена В4 и NADP. Существует консти-
тутивная и индуцибельная формы NO-синтетазы. Первая содержится в
активной форме в покоящихся клетках, вторая — iNO-синтетаза — акти-
вируется при участии провоспалительных цитокинов. ИЛ-10, ФНОа и
особенно интерферон у усиливают, а продукты 1Ъ2-клеток ИЛ-4, 10 и 13
подавляют эти процессы.
2.1.2. Фагоцитоз
Открытие фагоцитоза И.И.Мечниковым в конце прошлого века было
одним из самых впечатляющих достижений молодой тогда иммунологии.
Оно сильно повлияло на направление исследований и теоретических
построений по крайней мере на полвека вперед. Еще И.И.Мечников
разделил фагоцитирующие клетки на микрофаги и макрофаги. К первым
он отнес нейтрофильные гранулоциты, которые рано мобилизуются при
развитии воспаления (через минуты, часы), но обладают умеренной спо-
собностью к поглощению микробных и иных чужеродных частиц. Мак-
рофаги (в отличие от первого этот термин сохранился до наших дней)
мобилизуются позже (через часы, сутки), но обладают более значитель-
ным фагоцитарным потенциалом и разнообразным спектром иных эф-
фекторных функций.
Тем не менее основные этапы фагоцитарной реакции сходны для
клеток обоих типов, хотя в их феноменологии и механизмах имеются оп-
1ЭП
Таблица 30. Стадии фагоцитоза
Стадия Событие Факторы клетки-ми- шени и ее окружения Факторы фагоцита
Хемотаксис Сближение фагоцита и объекта Хемотаксины: бак- териальные, СЗа, С5а, хемокины Рецепторы хемотакси- нов, цитоскелет, лей- котриены и др.
Прилипание Установление контакта Опсонины (анти- тела, компоненты комплемента, фиб- ронектин), моле- кулы адгезии Соответствующие рецепторы, интегрины
Активация мембраны Подготовка к погружению Липополисахариды, лиганды рецепто- ров фагоцита Интегрины, рецепторы, липиды, Са2+, протеин- киназа С
Инициация фагоцитоза Обволакивание объекта Молекулы адгезии Элементы цитоскелета, Са2+, интегрины
Формирование фагосомы Замыкание мем- браны и погру- жение объекта — Элементы цитоскелета
Формирование фагол изосомы Слияние фагосом и лизосом Блокирующие агенты (подавляют фагоцитоз) Компоненты мембраны, цитоскелета
Киллинг и переваривание Гибель объекта фагоцитоза, его переваривание Компоненты кле- точной стенки (предотвращают фагоцитоз) Продукты кислородного и азотного метаболизма, галоидные производ- ные, гидролазы
Выброс продуктов деградации Выброс содержи- мого фаголизо- сомы из клетки — Цитоскелет, мембрана
ределенные различия. Реакция фагоцитоза может быть подразделена на
несколько стадий: хемотаксис, прилипание к объекту, активация участка
мембраны фагоцита, погружение частицы, формирование фагосомы, раз-
рушение объекта, освобождение продуктов деградации (табл. 30, рис. 30).
1.1.2.1. Хемотаксис
Хемотаксис — это направленное движение клеток, определяемое гради-
ентом химических факторов, хемотаксинов, или хемоаттрактантов. Наря-
ду с положительным (движение в сторону высокой концентрации хемо-
таксина) наблюдается отрицательный (удаление от хемотаксина) хемотак-
сис. В реакции фагоцитоза более важную роль играет положительный
хемотаксис. Хемотаксис следует отличать от хемокинеза — ненаправлен-
ного усиления подвижности клеток под влиянием химических агентов.
В случае фагоцитоза хемоаттрактантами служат, как правило, про-
121
2. Адгезия
3. Активация мембраны
4. Погружение
5. Образование
фагосомы
Рис. 30. Основные стадии фагоцитоза [по Ройт А., 1991].
дукты, выделяемые микроорганизмами и активированными клетками в
очаге воспаления (цитокины, лейкотриен В4, гистамин), а также продук-
ты расщепления компонентов комплемента (СЗа, С5а), протеолитичес-
кие фрагменты факторов свертывания крови и фибринолиза (тромбин,
фибрин), нейропептиды, фрагменты иммуноглобулинов, С-реактивный
белок, цАМФ и др. Среди микробных продуктов наиболее активен пеп-
тид N-формил — метионил — лейцил — фенилаланин (fMLP) или его
аналоги. Этот пептид участвует в инициации синтеза белка у бактерий;
он отсутствует у эукариот, его появление служит сигналом бактериальной
инвазии. Пептид fMLP часто используют в экспериментальной практике
в качестве хемотаксического фактора. Большинство названных хемоатт-
рактантов сами привлекают фагоциты (собственно цитотаксины), другие,
например бактериальные эндотоксины, индуцируют выработку цитотак-
синов другими клетками, в том числе самими фагоцитами.
К хемотаксическим продуктам фагоцитов и лимфоцитов относится
ряд цитокинов, например ИЛ-10 (привлекает нейтрофилы, моноциты,
лимфоциты) и ИЛ-2 (привлекает Т-клетки). Однако «профессиональны-
ми» хемотаксинами служат цитокины группы хемокинов. Они представ-
ляют собой довольно короткие полипептиды с молекулярной массой
8000—10 000. Хемокины разделяют на два семейства, отличающиеся по
взаиморасположению двух остатков цистеина вблизи N-конца молекулы.
В молекуле а-хемокинов эти остатки разделены другой аминокислотой
(последовательность Cys-X-Cys), тогда как в молекулах р-хемокинов они
располагаются рядом (Cys-Cys). Хемокины а, как правило, служат хемо-
аттрактантами для нейтрофилов, иногда для других клеток, а р-хемокины
привлекают преимущественно моноциты и макрофаги, а также Т-лимфо-
циты. Сведения об основных представителях этих семейств хемокинов
приведены в табл. 31.
122
Таблица 31. Основные проявления хемотаксической активности хемокинов
Название Клетки- продуценты Хемотаксическое действие в отношении клеток Активирующее действие с указанием типа клеток
Б м Т Н Э
a - х е м о к и г ы
ИЛ-8 М, NK, Т + + + (+) Н, Э, Б
IP-10 М, Ф, Энд, Кер, Т + +
PF4 Тромбоциты + + (+)
GROa, 0, у М + +
3 - х г м о к И F I ы
RANTES м + + т, м
МСР-1, 2, 3 м (+) + + + + Б
MIP-la М, Т, В, БОЭ + + (CD4+) Т, М
MIP-10 То же (+) + + + + (CD8+) т
Примечание. Н — нейтрофилы; Э — эозинофилы; Б — базофилы; М — моно-
циты и макрофаги; Т — Т-лимфоциты; В — В-лимфоциты; NK — NK-клетки; Ф — фибро-
бласты; Энд — эндотелиальные клетки; Кер — кератиноциты; БОЭ — белые отростчатые
эпидермоциты. Хемокины: IP-10 — индуцируемый интерфероном белок 10 (Interferone In-
ducible Protein 10); PF4 — тромбоцитарный фактор 4 (Platelet Factor 4); МСР-1 — 3 — мак-
рофагальные хемотаксические пептиды (Macrophage Chemotactic peptides 1—3); MIP-la,
MIP-lp — макрофагальные воспалительные белки la, ip (Macrophage Inflammatory Proteins
la, 1 p); RANTES — регулируемый активацией фактор, экспрессируемый и секретируемый
нормальными Т-клетками (Regulated upon Activation Normally T cell Expressed and Secreted).
В организме наряду с факторами, способствующими хемотаксису,
присутствуют ингибиторы хемотаксиса, подавляющие как активность хе-
моаттрактантов (например, а.2-макроглобулин), так и реакцию клеток
(некоторые гормоны, бактериальные продукты).
Для большинства упомянутых факторов на поверхности фагоцитов
найдены рецепторы, связывание которых служит пусковым сигналом на-
правленного движения клеток, а также ряда других реакций, связанных с
фагоцитозом и активацией клеток. Рецепторами хемокинов служат
белки, 7 раз пронизывающие мембрану (аналогично другим членам се-
мейства родопсинов, к которому они относятся). Известны 4 рецептора
а-хемокинов и 5 рецепторов 0-хемокинов, большая часть которых взаи-
модействует с несколькими представителями одного семейства. Лишь
один рецептор (CXCR1, или ИЛ-8рА) обладает высоким сродством толь-
ко к ИЛ-8; сродством к этому цитокину обладает еще один рецептор —
ИЛ-8РВ. Все эти рецепторы, а также рецепторы для fMLP и лейкотриена
В4 связаны с белком G, который служит передаточным фактором для за-
пуска сигнала в клетку и для ее активации. Синтез de novo белков и нук-
123
леиновых кислот при этом необязателен. Энергия для хемотаксиса по-
ставляется преимущественно за счет процессов гликолиза. При этом су-
щественно изменяется метаболизм фагоцитов, усиливается секреторный
процесс, повышается восприимчивость клеток к действию других акти-
вирующих агентов.
В основе направленного движения фагоцитов лежит реакция кон-
трактильных белков цитоскелета, прежде всего актина и миозина. Моби-
лизация компонентов цитоскелета происходит в процессе активации
клетки. Вследствие реорганизации цитоскелета клетка из округлой стано-
вится поляризованной (обычно треугольной). В сторону объекта хемо-
таксиса выдвигается ламеллоподиум — участок цитоплазмы, бедный
органеллами, но содержащий сеть микрофиламентов, в частности нитча-
тый (F) актин. Последний образуется в результате полимеризации G-ак-
тина. Ориентацию клетки в процессе хемотаксиса определяет полимери-
зация микротрубочек, а процесс движения — сокращение микрофила-
ментов.
Определенная часть мембранных гликопротеинов перемещается в
сторону полюса поляризации, на котором резко усиливается экспрессия
Р2-интегринов (CDlla, b, c/CD18). Аппарат Гольджи переориентируется
в направлении движения клетки. Происходит конформационная пере-
стройка (ремоделирование) фосфолипидов мембран. Одновременно
клетка секретирует эластазу, коллагеназу, катепсины, что способствует
преодолению преград в виде базальных мембран.
Как известно, ранее других клеток в очаг воспаления мигрируют ней-
трофилы, существенно позже сюда поступают макрофаги. Однако ско-
рость хемотаксического перемещения нейтрофилов и макрофагов
сопоставима (около 15 мкм/мин). Различия во времени их проникнове-
ния в очаг воспаления связаны, очевидно, с не вполне идентичным на-
бором факторов, служащих для них хемоаттрактантами, и с более
быстрой начальной реакцией нейтрофилов (запуск хемотаксиса), а также
присутствием нейтрофилов в пристеночном слое сосудов (т.е. их готов-
ность к проникновению в ткани).
2.1.2.2. Адгезия фагоцитов к объекту фагоцитоза
Адгезия фагоцитирующих клеток к своим мишеням обусловлена наличи-
ем на поверхности этих клеток рецепторов для молекул, представленных
на поверхности объекта (собственных или связавшихся с ней).
Когда объектом фагоцитоза служат клетки, рецепторная природа адге-
зии проявляется особенно ярко, хотя и в этом случае в основе адгезии
лежит взаимодействие, опосредованное рецепторами. При фагоцитозе
бактерий или старых клеток организма хозяина происходит распознавание
концевых сахаридных групп (глюкозы, галактозы, N-ацетилгалактозами -
на, фукозы, маннозы и т.д.), которые представлены на поверхности фаго-
цитируемых клеток. Распознавание осуществляется лектиноподобными
рецепторами соответствующей специфичности, в первую очередь манно-
зосвязывающим белком и селектинами, присутствующими на мембране
фагоцитов. Другим типом рецепторов, важных для распознавания объек-
124
тов фагоцитоза, служат интегрины (см. раздел 1.2.4). На поверхности мак-
рофагов, как отмечалось выше, имеются Рз-интегрины (LFA-1, Мас-1,
180/95), а также Pj-интегрины группы VLA. Они распознают такие мем-
бранные рецепторы клеток, как ICAM-1, 2 и 3, а также фибронектин, ла-
минин, коллаген и другие белки межклеточного матрикса, особенно те,
которые содержат характерные последовательности. Из последних наибо-
лее изучена последовательность Arg—Gin—Asp (в однобуквенном коде
RGD; распознающие ее структуры обозначают как RGD-рецепторы). По-
скольку эти последовательности присутствуют на поверхности различных
клеток и на клеточном матриксе, их распознавание фагоцитами наряду с
действием хемоаттрактантов способствует передвижению фагоцитов.
В тех случаях, когда объектом фагоцитоза являются не живые клетки,
а кусочки угля, асбеста, стекла, металла и т.д., фагоциты предварительно
делают объект поглощения «приемлемым» для осуществления реакции,
окутывая его собственными продуктами (в частности, компонентами
межклеточного матрикса, который они продуцируют). Хотя фагоциты
способны поглощать разного рода «неподготовленные» объекты, наи-
большей интенсивности фагоцитарный процесс достигает при условии
опсонизации — фиксации на поверхности объектов таких молекул, для
которых на поверхности фагоцитов имеются специфические рецепторы.
Наибольшую роль в распознавании опсонизированных клеток играют
Fc-рецепторы и рецепторы для компонентов комплемента.
Интактные компоненты комплемента практически не фиксируются
на микробных клетках и не распознаются фагоцитами. Однако многие
микроорганизмы способны вызывать активацию комплемента по альтер-
нативному пути и продукты расщепления компонентов этой системы
часто фиксируются на бактериальных клетках. Комплемент, активируе-
мый по классическому пути, сорбируется на бактериальных клетках, оп-
сонизированных IgG-антителами. Распознавание таких опсонизирован-
ных клеток осуществляется с помощью соответствующих рецепторов для
компонентов комплемента на поверхности фагоцитов (см. разделы 1.1.2
и 2.3.1). В процессе развития иммунного ответа на бактериальные анти-
гены на поверхности микробных клеток фиксируются антитела и фраг-
менты компонентов комплемента, активированных по классическому
пути. Наиболее важным опсонизирующим фактором в этой группе явля-
ется СЗЬ, который образуется при обоих путях активации комплемента и
рецепторы к которому имеются на поверхности как макрофагов, так и
Нейтрофилов. Несколько меньшую роль играет С4Ь, образующийся толь-
ко при классической активации комплемента и имеющий рецепторы
лишь на макрофагах, а также С5Ь, фактор Н и т.д.
Но наиболее значимы в качестве опсонизирующих агентов иммуно-
глобулины — антитела, распознаваемые разнообразными Fc-рецептора-
Ми фагоцитов. Как правило, условием опсонизации такого рода служит
Присутствие в организме или предобразованных антител (естественных,
ранее индуцированных этим микроорганизмом, или посторонних, пере-
крестно реагирующих с ним), или антител, сформировавшихся de novo в
Процессе иммунного ответа на данный возбудитель. Наконец, опсонизи-
рующим фактором могут служить неспецифические иммуноглобулины
125
(чаще их агрегаты), которые могут фиксироваться на объектах фагоцито-
за. Наибольшую роль в качестве опсонизирующих агентов играют IgG-
антитела (особенно IgGl), для Fc-порции которых имеются рецепторы
на поверхности как макрофагов (FcyRI, FcyRII, FcyRIII), так и нейтро-
филов (FcyRII, FcyRIII; подробнее см. разделы 1.1.2 и 3.1.1). Однако оп-
сонинами могут служить и иммуноглобулины других классов. IgM
обладают не меньшей опсонизирующей активностью, чем IgG, но их со-
держание в сыворотке, как правило, ниже, чем IgG, и рецепторы для них
имеются лишь на макрофагах.
Процессы адгезии играют основную роль при миграции фагоцитиру-
ющих клеток в очаг воспаления, особенно при преодолении преград в
виде сосудистой стенки, базальной мембраны и т.д.
2.1.2.3. Активация фагоцитов при адгезии и распластывании
Выше уже рассматривались основные проявления и механизмы активации
фагоцитов. Адгезия фагоцитирующих клеток к субстрату является одним
из факторов их активации, необходимой для осуществления последующих
событий фагоцитоза, начиная от распластывания фагоцита на поверхнос-
ти клетки-мишени и кончая перевариванием убитой клетки-мишени.
Решающая роль в процессе запуска активации клеток под влиянием
хемотаксических агентов, иммунных комплексов и молекул адгезии при-
надлежит белку G, который, как уже отмечалось, связан с рецепторами
для большинства этих агентов. При взаимодействии с ними клеточных
рецепторов происходит диссоциация белка G, что приводит к активации
фосфолипазы С. Она в свою очередь катализирует расщепление фосфои-
нозитидов до диацилглицерина и инозитол-3-фосфата. Первый активиру-
ет протеинкиназу С, второй обусловливает мобилизацию ионов Са2+ из
внутриклеточных депо (подробнее см. раздел 3.5.1).
Активация клетки сопровождается деполяризацией мембраны со
снижением ее отрицательного заряда, изменением трансмембранного по-
тока ионов (усилением поступления в клетку Са2+, К+, Na+), активацией
сериновой эстеразы, изменениями в системе циклических нуклеотидов с
преходящим повышением уровня цАМФ, усилением трансметилирова-
ния белков.
Мембранные структуры, взаимодействующие при контакте фагоци-
тов с клетками-мишенями (в частности, опсонины на поверхности мик-
робной клетки и их рецепторы на поверхности фагоцита), расположены
на поверхности взаимодействующих клеток равномерно. Это создает ус-
ловия для последовательного охвата частицы псевдоподиями, что обеспе-
чивает, с одной стороны, тотальное вовлечение в процесс всей поверх-
ности фагоцита, с другой — поглощение частицы вследствие замыкания
мембраны по принципу застежки «молния». Условием распластывания
фагоцита и охвата им частицы служат активация протеинкиназы С и мо-
билизация Са2+. Процесс распластывания может быть смоделирован в
обход адгезии — путем действия на клетку сочетания форболовых эфиров
и ионофоров Са2+.
Связующим звеном между активацией протеинкиназы С и мобилиза-
126
цией Са2+, с одной стороны, и распластыванием клетки — с другой, яв-
ляются перемещение белков цитоскелета к рецепторам адгезии, особенно
к интегринам, и их сосредоточение у поверхности клетки (происходящее,
в частности, под влиянием взаимодействия молекулы CD14 с бактери-
альными липополисахаридами). В событиях, происходящих в мембране
фагоцита при его адгезии на клетках, большая роль принадлежит актоми-
озиновой системе, а также переходам гель — золь в системе клеточных
коллоидов. Сокращение актиновых волокон и разжижение коллоидов
обеспечивают инвагинацию мембраны и формирование фагосомы.
Указанные процессы сопровождаются другими проявлениями акти-
вации фагоцитирующих клеток, такими как кислородный взрыв, а кроме
того, в случае мононуклеарных фагоцитов — экспрессией мембранных
1а-антигенов, Fc- и СЗ-рецепторов и секрецией монокинов, в случае
нейтрофилов — экспрессией Fcy-рецептора, секрецией гранул.
2.1.2.4. Погружение частицы
Как упоминалось выше, прямым следствием контактной активации фа-
гоцита является изменение состояния цитоскелета и физико-химической
структуры цитоплазмы. Относительно низкомолекулярный G-актин пре-
вращается в нитевидный полимеризованный F-актин. Последний входит
в состав цитофиламентов, которыми богата псевдоподия, формируемая
фагоцитом при контакте с частицей. Псевдоподия вытягивается в направ-
лении частицы и прилипает к ней. Вследствие сокращения актиновых
волокон и изменения вязкости цитоплазмы (желатинизации) частица
полностью охватывается мембраной фагоцита, которая «застегивается»
над частицей.
Желатинизация представляет собой процесс сшивки нитей филамен-
тов актиногелином (MARCKS) — белком, перекрестно связывающим
актин, в результате F-актин переходит в состояние геля. Сокращение геля
происходит при участии миозина, служащего источником энергии. Этот
процесс регулируется Са2+ и белком гельсолином, препятствующим геле-
образованию. Зона повышенной жесткости цитоплазмы возникает внача-
ле в месте контакта частицы с клеткой, что и обеспечивает образование
локального вдавления цитоплазмы. По мере расширения зоны адгезион-
ного контакта распространяется область желатинизации цитоплазмы.
В конечном счете в результате упомянутых процессов частица, а
вместе с ней часть мембраны фагоцита (до 50 % общей ее поверхности)
погружаются внутрь клетки в виде везикулы, называемой фагосомой.
2.1.2.5. Формирование фаголизосомы
Фагосома, погруженная внутрь клетки, сливается с лизосомами, в резуль-
тате чего формируется фаголизосома — гранула, в которой существуют
оптимальные условия для бактериолиза и расщепления убитой микробной
клетки. В нейтрофилах фагосома сначала (через 30 с) сливается с вторич-
ными, несколько позже (через 1—3 мин) — с азурофильными гранулами.
Механизмы сближения и слияния фагосом и лизосом неясны. По-види-
127
мому, имеют место активное движение лизосомных гранул к фагосоме,
их адгезия и слияние на основе гидрофобных взаимодействий.
Предполагают, что слиянию мембран способствуют локальное закис-
ление в фаголизосоме, сопровождающееся нарушением гидрофобных
связей в мембранах, а также перекисное окисление полиненасыщенных
жирных кислот в липидах мембран под влиянием восстановленного кис-
лорода.
2.1.2.6. Лизис и расщепление фагоцитированных клеток
В фаголизосоме существует несколько систем факторов бактерицидности:
• факторы, требующие участия кислорода для своего формирования
(зависящие и не зависящие от миелопероксидазы);
• азотистые метаболиты;
• активные субстанции, в том числе ферменты;
• локальное закисление.
Кислородзависимые механизмы формирования факторов бактери-
цидности рассмотрены выше и иллюстрированы рис. 29. Среди промеж-
уточных форм восстановленного кислорода и продуктов переокисления
бактерицидную активность в фаголизосоме проявляют перекись водоро-
да, гидроксил-радикал и синглетный кислород, по-видимому, суперок-
сид-анион сам по себе не обладает бактерицидной активностью: токсич-
ны его продукты.
Бактерицидность этих факторов усиливается под влиянием галогенов
(особенно иодида), некоторых ионов металлов, витамина С. Иодид и дру-
гие ионы галоидов вовлекаются в процесс бактериолиза при участии мие-
лопероксидазы, катализирующей образование при участии упомянутых
ионов из перекиси водорода синглетного кислорода и продуктов окисле-
ния галоидов типа ионов 01”. Последние обладают токсичностью в отно-
шении не только бактерий, но также грибов и микоплазм. Полагают, что
кислородзависимые факторы, генерируемые при участии миелоперокси-
дазы, обладают наибольшей эффективностью при бактериолизе. Они реа-
лизуют свою активность в нейтрофилах и моноцитах, но не обнаружены в
резидентных макрофагах. Основной эффекторной молекулой бактериоли-
за в макрофагах считается перекись водорода. Все упомянутые бактери-
цидные продукты лишены какой-либо специфичности в отношении
микроорганизмов. Они обладают также туморицидной и вообще цитоток-
сической активностью (отсюда — необходимость формирования в активи-
рованных макрофагах защитных механизмов их инактивации).
К весьма активным факторам бактерицидности относятся продукты
азотного метаболизма, в частности окись азота и радикал NO-, образую-
щиеся под влиянием NO-синтетазы, особенно при действии на фагоци-
тирующие клетки интерферона у или его сочетания с ФНОа. Эти метабо-
литы особенно важны при разрушении микобактерий, устойчивость к
которым коррелирует с активностью NO-синтетазы.
Среди кислород- и азотнезависимых факторов повреждение микроб
139
ной мембраны вызывают дефензины (низкомолекулярные, а также более
высокомолекулярные катионные белки, в частности р25, р37 и р57), ка-
тепсин G, белок ВР1, усиливающий проницаемость бактериальной стен-
ки, и аргиназа. Определенный вклад в лизис микробной стенки вносит
лизоцим (мурамидаза), расщепляющий пептидогликаны. Лактоферрин
проявляет свой эффект через связывание ионов железа и активацию сис-
темы кислородзависимого киллинга.
Закисление внутренней среды фаголизосом (pH 4,5—6,5) может ока-
зывать бактериостатическое или бактерицидное действие, поскольку при
pH, близком к 4,5, затрудняется поступление в микробную клетку пита-
тельных веществ вследствие снижения ее электрического потенциала.
Кроме того, кислая среда способствует активации большего количества
ферментов фаголизосом, в том числе участвующих в бактериолизе или
обеспечивающих его. Продукты жизнедеятельности микроорганизмов
сами могут способствовать усилению локального закисления в фаголизо-
соме.
Процесс разрушения фагоцитированных клеток завершается благо-
даря активности протеаз, нуклеаз, липаз и ферментов, расщепляющих уг-
леводы (всего в лизосомах обнаружено более 60 разновидностей фермен-
тов). Активность этих ферментов оптимальна как раз при кислых значе-
иях pH, имеющихся в фаголизосоме.
Продукты разрушения микроорганизмов вместе с содержимым фаго-
изосом выбрасываются из клетки наружу в результате процесса, анало-
1ичного дегрануляции.
2.1.3. Секреторная активность фагоцитов
Расширение представлений о функциях фагоцитирующих клеток в пос-
ледние годы было в первую очередь связано с разработкой учения о
секреторной активности этих клеток. Такая активность свойственна пре-
имущественно активированным фагоцитирующим клеткам, однако по
крайней мере макрофаги выделяют ряд субстанций (например, лизоцим
и простагландин Е2) спонтанно. Секреторная активность выражается по
меньшей мере в двух формах — выбросе содержимого гранул (для макро-
фагов — лизосом), т.е. дегрануляции, и секреции с участием эндоплазма-
тического ретикулума и аппарата Гольджи. Дегрануляция свойственна
всем основным типам фагоцитирующих клеток — нейтрофилам, эозино-
филам и макрофагам, тогда как второй тип секреции присущ в основном
или исключительно макрофагам.
Процесс дегрануляции особенно подробно изучен на нейтрофилах.
Хотя он тесно связан с фагоцитозом и даже составляет основу последнего
его этапа (выброса переваренных частиц), это автономные процессы.
В присутствии цитохалазина В, разрушающего микрофиламенты, подав-
ляется фагоцитоз, но осуществляется дегрануляция. Стимуляторами де-
грануляции нейтрофилов служат иммунные комплексы, фрагменты
компонентов комплемента СЗа и С5а, некоторые регуляторные пептиды,
цитокины, метаболиты арахидоновой кислоты (гидроксиэйкозотетраено-
вые кислоты — ГЭТЕ), ионофоры Са-+, цГМФ (цАМФ подавляет дегра-
729
нуляцию). Освобождение специфических гранул происходит быстрее и
интенсивнее, чем азурофильных.
Состав гранул нейтрофилов уже рассматривался выше (см. раздел
1.1.2). Основу секретируемого содержимого гранул составляют предобра-
зованные ферменты, способные вызвать гибель микробов, паразитов,
опухолевых клеток, а также переварить компоненты этих клеток. Часть
этих ферментов (содержащихся преимущественно в специфических гра-
нулах) проявляет активность при нейтральных и щелочных значениях
pH, другая (содержащаяся в азурофильных гранулах) представляет собой
кислые гидролазы. Наиболее важны для проявления активности вне
клетки нейтральные ферменты — преимущественно протеиназы (катеп-
син G, эластаза, коллагеназа), активные при нормальных значениях pH
внеклеточной среды. Кислые протеиназы активны в условиях закисле-
ния, создающихся при высокой активности процессов лизиса тканей и
формирования гноя.
Протеолитические ферменты участвуют также в формировании вазо-
активных пептидов и опосредуют, таким образом, развитие сосудистой
компоненты воспалительной реакции. Так, под влиянием нейтральных и
кислых протеиназ образуются кинины, влияющие на сократимость и про-
ницаемость мелких сосудов (см. раздел 2.3.2). Под действием сериновой
протеиназы, производимой нейтрофилами, ангиотензиноген плазмы пре-
вращается в ангиотензин II, сужающий сосуды и повышающий кровяное
давление. Низкомолекулярные катионные белки обусловливают высво-
бождение вазоактивных аминов и гистамина из тучных клеток и тромбо-
цитов, вызывают агрегацию последних. Фермент, сходный по специфич-
ности с протеиназами системы комплемента и способный отщепить вазо-
активный пептид С5а от молекулы С5 (см. раздел 2.3.1), содержится в спе-
цифических, а ферменты, вызывающие деградацию пептида, — в азуро-
фильных гранулах. Часть вазоактивных пептидов образуется в гранулах
нейтрофилов и выделяется непосредственно при дегрануляции.
Важную роль в развитии воспаления и его регуляции играют эйкоза-
ноиды — липидные продукты расщепления арахидоновой кислоты (см.
раздел 2.3.2). Среди последних нейтрофилы выделяют простагландин Е2,
лейкотриен В4, 5-ГЭТЕ, в меньшем количестве — тромбоксан А2, лей-
котриен С4 и ряд других соединений этой группы. Их выделение длится
10—15 мин, причем сами метаболиты разрушаются ферментами, выделя-
ющимися при дегрануляции нейтрофилов. К липидным продуктам, вы-
деляемым нейтрофилами и играющим определенную роль в развитии
воспалительной реакции, относится фактор, активирующий тромбоциты.
Важную группу субстанций, выделяемых нейтрофилами, составляют
бактерицидные продукты дыхательного взрыва и переокисления — пере-
кись водорода, синглетный кислород, гидроксил-радикал, а также миело-
пероксидаза и галоидсодержащие продукты, образующиеся при участии
последней (галиды и гипогалиты, особенно производные йода). Секрети-
руемый нейтрофилами лизоцим обусловливает разрушение пептидоглика-
нов бактериальной стенки, а лактоферрин связывает ионы железа, необхо-
димые для жизнедеятельности бактерий. Продукты, секретируемые ней-
трофилами, токсичны для бактерий, грибов, микоплазм, вирусов.
Таблица 32. Секреторная активность макрофагов
Группы факторов Факторы Условия секреции Функциональная значимость
Компоненты комплемента С1-9, СЗа, СЗЬ, С5а, ВЬ, пропердин, факторы В, D, I, Н Спонтанно, усилена при активации Эффекторные реакции иммунитета, бактерио- лиз, цитолиз
Факторы свертывания крови Факторы V, VII, IX, X, протромбиназа То же Свертывание крови и смежные процессы
Белки матрикса, интегрины Фибронектин, тромбо- спондин, протеогликаны: гепарин-и хондроитин- сульфаты м »• Формирование межкле- точного матрикса, меж- клеточные контакты
Транспорт- ные белки, ингибиторы Трансферрин, «2-макро- глобулин, авидин, транс- кобаламин II, ингибито- ры протеиназ Спонтанно и при актива- ции Регуляция транспорта и метаболизма белков, раз- витие воспаления
Метаболиты арахидоно- вой кислоты Простагландин Е2, лей- котриены В и С, тром- боксан А2, 5-НЕТЕ, 15-НЕТЕ То же Регуляция воспаления, иммунного ответа и дру- гих процессов, ауторегу- ляция
Продукты «кислород- ного взрыва» О2~, Н2О2, ОН и др. При актива- ции Бактерицидное, тумори- цидное, цитотоксическое действие
Ферменты, их ингибиторы Нейтральные протеина- зы, кислые гидролазы, лизоцим, лактоперокси- даза При актива- ции, лизо- цим — спонтанно Бактерицидное, тумори- цидное действие, разру- шение тканевого детрита
Цитокины ИЛ-1, ФНОа, ИЛ-6 и 8, ИФНа и Р, ГМ-, Г- и М-КСФ, ТФРр, эритропоэтин и др. При актива- ции Обеспечение воспалитель- ной и иммунной реакций, пролиферации, гемопоэза, межсистемных коммуни- каций, авторегуляция, туморицидность
Гормоны, регулятор- ные пептиды СТГ, АКТГ, р-эндорфи- ны, бомбезин В основном при актива- ции Регуляция активации и функционирования кле- ток, развития воспаления
Примечание. ИЛ — интерлейкин, ИФН — интерферон, ФИО — фактор некроза
опухоли, ТФР — трансформирующий фактор роста, К.СФ — колониестимулирующий фак-
тор: Г — гранулоцитарный, М — макрофагальный, ГМ — гранулоцитарно-макрофагальный.
Во многом аналогичны проявления секреторной активности эозино-
филов. Их главная особенность — преимущественная способность уби-
вать внеклеточных паразитов и относительно слабая бактерицидная
активность. Хотя эозинофилы способны секретировать продукты, обра-
зующиеся при дыхательном взрыве, а также метаболиты арахидоновой
131
кислоты, специфика их действия связана, по-видимому, с секрецией
продукта их гранул — главного щелочного белка (мол. масса 21 000), ток-
сичного для паразитов (например, шистосом). Секреты эозинофилов бо-
гаты лизофосфолипазой, расщепляющей фосфолипиды мембран погиб-
ших клеток, особенно лизолецитин. Продукты эозинофилов токсичны
также для некоторых клеток организма-хозяина, а также для опухолевых
клеток. Они участвуют в отрицательной регуляции воспаления и реакций
гиперчувствительности.
Сведения о продуктах, секретируемых моноцитами и макрофагами,
обобщены в табл. 32. Главные особенности моноцитов/макрофагов в
сравнении с нейтрофилами и эозинофилами состоят в значительной вы-
раженности процессов секреции, не связанных с дегрануляцией, а также
способность клеток к синтезу секретируемых белков и пептидов и фор-
мированию гранул de novo. Это обусловливает большую длительность и
интенсивность секреторной деятельности этих клеток, а также возмож-
ность спонтанной секреции некоторых продуктов. Если секреторная ак-
тивность нейтрофилов и эозинофилов связана преимущественно с их
бактерицидной и киллерной активностью, то секреция моноцитов/мак-
рофагов наряду с этой функцией в значительной степени направлена на
выполнение регуляторной роли в развитии воспалительной реакции и
иммунного ответа.
Процесс секреции, не связанной с дегрануляцией, не зависит от мик-
ротрубочек: их разрушение колхицином препятствует дегрануляции с ос-
вобождением кислых гидролаз, но усиливает секрецию макрофагами элас-
тазы, коллагеназы, активатора плазминогена. Циклические нуклеотиды в
большей степени влияют на дегрануляцию (цГМФ усиливает, а цАМФ ос-
лабляет ее), чем на истинную секрецию ферментов макрофагами.
Макрофаги спонтанно секретируют ряд продуктов: лизоцим, компо-
ненты комплемента, ряд ферментов (например, эластазу), фибронектин,
аполипопротеин А и липопротеиновую липазу. Последние два продукта
имеют отношение к липидному обмену. Поскольку липопротеиновая ли-
паза способствует образованию из липопротеинов низкомолекулярных
липидных метаболитов, способных проникать в стенки артерий, ее ак-
тивность имеет отношение к развитию атеросклероза. К этому процессу
причастны и макрофаги как таковые в связи со способностью этих кле-
ток (в частности, поглотивших частицы липидов) проникать в стенку со-
судов. Вырабатывая фибронектин и родственные белки, макрофаги
участвуют в формировании межклеточного матрикса, который служит
важнейшим компонентом микроокружения клеток иммунной системы.
Нормальное содержание в сыворотке крови и биологических жидкостях
компонентов комплемента поддерживается благодаря их секреции мак-
рофагами и клетками печени.
Активация макрофагов по-разному влияет на секрецию указанных ве-
ществ. Образование липопротеиновой липазы и эластазы при этом умень-
шается. Синтез компонентов комплемента, кроме С2, С4 и С5, изменяется
мало. Синтез С5 модифицируется на посттрансляционном уровне. В то же
время происходит истинное усиление выработки и секреции С2, С4, кис-
лых гидролаз, фибронектина, активатора плазминогена, включается син
тез цитокинов (ИЛ-1, 6 и 8), ФНОа, интерферонов аир, гормонов и дру-
гих пептидных факторов (АКТГ, СТГ, p-эндорфина и т.д.).
Активация макрофагов приводит также к процессам дегрануляции
лизосом и фагосом с выделением продуктов, аналогичных тем, которые
выделяются при дегрануляции нейтрофилов, — продуктов дыхательного
взрыва, миелопероксидазы и галоидных производных, многочисленных
ферментов-протеиназ (сериновой, аспартатной, металлозависимых и
т.д.), кислых гидролаз и др. Комплекс этих продуктов обусловливает вне-
клеточный бактериолиз и цитолиз, а также переваривание компонентов
разрушенных клеток. Однако внеклеточная бактерицидная активность у
макрофагов выражена несколько слабее, чем у нейтрофилов. Макрофаги
не вызывают и массированного аутолиза, приводящего к формированию
гноя. Это связано с особенностями выделяемых ферментов (миелоперок-
сидазы, протеиназ, гидролаз), а также с их количеством и особенностями
динамики процесса, который никогда не бывает столь бурным и «кон-
центрированным» во времени, как реакция нейтрофилов. Другая особен-
ность секреции этих продуктов макрофагами состоит в ее регулируемос-
ти, в осуществлении которой важная роль принадлежит метаболитам ара-
хидоновой кислоты.
В то же время продукты секреции моноцитов/макрофагов очень
важны для регуляции развития воспаления и иммунных процессов.
В этом отношении особенно значимы простагландины, лейкотриены, ре-
гуляторные пептиды и особенно цитокины. Секреция этих веществ, как
правило, не связана с освобождением гранул, а является классическим
секреторным процессом, происходящим при участии аппарата Гольджи.
Из простагландинов (см. раздел 2.3.2) макрофаги образуют PGE2, ко-
торый является важным регулятором активности (в том числе секретор-
ной) самих макрофагов и других клеток, преимущественно подавляя
процессы, связанные с развитием воспаления и иммунного ответа. Про-
дукты липооксигеназного пути также влияют на функции макрофагов, в
основном усиливая их (в частности, хемотаксическую и секреторную).
Эти продукты являются важными медиаторами реакции гиперчувстви-
тельности немедленного типа. Из веществ этой группы макрофаги обра-
зуют лейкотриены В и С, тромбоксан А2, 5-ГЭТЕ и 15-ГЭТЕ.
К регуляции биохимических процессов в воспаленных тканях имеют
отношение разного рода ингибиторы, выделяемые макрофагами, — ин-
гибиторы протеаз (а2-макроглобулин, а-антитрипсин, ингибитор плаз-
мина), фосфолипазы (липомодулин), ингибитор активатора плазмино-
гена, ингибиторы компонентов комплемента (факторы I и Н).
Важнейшими регуляторами воспалительных и иммунных процессов
являются монокины — цитокины, выделяемые активированными моно-
цитами и макрофагами. Стимуляторами выработки ИЛ-1, 6 и ФНОа слу-
жат бактериальные липополисахариды, полигликаны, а также другие
Цитокины, регуляторные пептиды и множество иных разнообразных суб-
станций. С индукцией синтеза цитокинов сопряжены не любые формы
активации макрофагов: например, частицы зимозана и латекса не инду-
цируют, а частицы кремния индуцируют секрецию ИЛ-1, хотя все они
активируют макрофаги. Включение генов ИЛ-1 регистрируется в преде-
133
лах 1—2 ч после действия активаторов по экспрессии цитоплазматичес-
кой мРНК, белковый продукт появляется в цитоплазме через 3—4 ч, а
через 4—6 ч цитокин выявляется в среде. Максимум секреции ИЛ-1 до-
стигается через 24—48 ч; через 48 ч новая мРНК уже не образуется. Сек-
реция ФНОа развертывается еще быстрее и достигает максимума через
3 ч после действия активирующего агента, однако условием такого бы-
строго реагирования служит праймирование животных бактериальными
клетками (у непраймированных животных секреция очень кратковремен-
на и слаба). Если ФНОа и ряд других цитокинов секретируются при
участии аппарата Гольджи, то ИЛ-1, не имеющий сигнальной последова-
тельности, секретируется иным путем. В цитоплазме молекула — пред-
шественник ИЛ-1 расщепляется протеиназой, конвертирующей ИЛ-1
(ICE — IL-1-converting enzyme). Этот фермент, специфически гидролизи-
рующий пептидную цепь около остатков аспартата, играет, кроме того,
ключевую роль в реализации апоптоза.
Таким образом, секреторная активность свойственна всем фагоцити-
рующим клеткам. Она часто сопряжена с их активацией, хотя механизмы
запуска этих процессов не идентичны. Секреция осуществляется путем
высвобождения содержимого клеточных гранул или путем выделения
синтезируемых de novo веществ. Секреторный процесс связан с выполне-
нием бактерицидной (шире — цитотоксической) и, особенно для макро-
фагов, регуляторной функций фагоцитирующих клеток.
2.1.4. Киллерная активность фагоцитов
Киллерный эффект макрофагов, столь важный для проявления противо-
опухолевой активности этих клеток, не сводится ни к их фагоцитарной
активности, ни к внеклеточному цитолизу, обусловленному секретируе-
мыми продуктами (хотя оба этих процесса могут участвовать в реализации
цитотоксического действия макрофагов). Более важную роль в его осу-
ществлении играют механизмы, требующие прямого клеточного контакта.
Для достижения контакта используются по меньшей мере три меха-
низма:
• неспецифический контакт, основанный на взаимодействии адге-
зивных молекул типа интегринов (например, LFA-1 — ICAM-1);
• взаимодействие Fc- и CR-рецепторов макрофага с опсонирующи-
ми субстанциями на поверхности клетки-мишени (с антителами,
компонентами комплемента), при этом макрофаг приобретает
способность к антителозависимому цитолизу;
• специфическое взаимодействие с клетками-мишенями макрофа-
гов, «армированных» путем связывания с их поверхностнымг
Fc-рецепторами антител к клеткам-мишеням. Поскольку при этол
активные центры антител направлены наружу, макрофаг приобре
тает способность распознавать специфические антигенные марке
ры клетки-мишени и целенаправленно «находить» эту клетку
В формировании «армированных» макрофагов важная роль при
надлежит Т-клеткам и их продуктам, в частности интерферону у.
13 А
Эффективность цитолиза в этом ряду последовательно повышается;
«армированные» макрофаги являются, по-видимому, наиболее эффек-
тивными из известных киллерных клеток. Природа киллерного эффекта
макрофагов не раскрыта. Вероятно, как и в случае киллерных лимфоци-
тов, в основе киллерного действия макрофагов лежит сочетание различ-
ных механизмов: индукции апоптоза, внедрения в мембрану клетки-ми-
шени цитолитических молекул, продуцируемых макрофагом, выделения
цитокинов с цитолитической активностью (например, ФНОа). Очевид-
но, что продукты, образующиеся при дыхательном взрыве, а также гало-
идные производные и некоторые ферменты, секретируемые в межклеточ-
ную среду активированными макрофагами, также вносят вклад в опосре-
дованный ими цитолиз. Допускается возможность «инъекции» в клетку-
мишень лизосом макрофагов.
Киллерной активностью обладают также гранулоциты. Если для эо-
зинофилов это исключительно внеклеточный цитолиз, обусловленный
секретируемыми продуктами, то для нейтрофилов природа цитотокси-
ческой активности не установлена. По-видимому, как и в случае с мак-
рофагами, она связана с действием нескольких механизмов — контакт-
ной индукцией апоптоза, токсичностью секретируемых продуктов и, воз-
можно, передачей в клетки-мишени токсического материала.
Таким образом, клетки рассмотренной группы выполняют ряд важ-
нейших функций, направленных на разрушение и удаление из организма
чужеродных и потенциально вредных для него, а также устаревших эндо-
генных компонентов. Это достигается путем фагоцитоза, а также меха-
низмов внеклеточного киллинга с участием контактных взаимодействий
и секретируемых продуктов. Опознание объектов атаки этих клеток осу-
ществляется независимо от их антигенной специфичности — вследствие
отсутствия элементов защиты клеточной поверхности (как результат де-
сиалирования) или опсонизации антителами или компонентами компле-
мента. Существенно, что активация клеток, опосредующих естественную
защиту организма, происходит быстро и не требует развития иммунного
ответа. В то же время некоторые из рассмотренных клеток (особенно
макрофаги) участвуют в иммунном ответе.
Факторы естественного иммунитета формируются в организме до
внедрения чужеродных агентов и независимо от него. В условиях
биологической агрессии происходят мобилизация и активация этих
факторов в процессе развития воспалительной реакции. Источни-
ком активации служат сами патогены и поврежденные клетки орга-
низма. Условием развития местной защитной реакции является
поступление в очаг поражения циркулирующих лейкоцитов. Это
происходит благодаря повышению адгезивности клеток эндотелия
мелких сосудов в очаге поражения, а также наличию хемотаксичес-
кого сигнала, исходящего из этого очага. Активация лейкоцитов
(нейтрофилов, моноцитов/макрофагов и т.д.) заключается в усиле-
нии метаболических процессов, что приводит к образованию бак-
терицидных субстанций (продуктов метаболизма кислорода и
135
азота, ферментов). Уничтожение агрессивных агентов реализуется в
форме внеклеточного, внутриклеточного и контактного цитолиза.
Внеклеточный цитолиз осуществляется секретируемыми бактери-
цидными продуктами. Условием реализации внутриклеточного ци-
толиза, наиболее эффективного при защите от микроорганизмов,
является фагоцитоз — поглощение и переваривание микроорганиз-
мов лейкоцитами. Контактный цитолиз основан на индукции
апоптоза клеток-мишеней в результате поступления сигналов с
мембраны или проникновения внутрь клетки сигнальных молекул.
2.2. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ КИЛЛЕРОВ
Система естественных киллеров представляет собой компонент первой
линии защиты, в то же время имеющий некоторые черты, свойственные
адаптивному звену иммунитета. С одной стороны, для реализации актив-
ности естественных киллеров не требуется их предварительного контакта
с индуцирующим агентом и развития иммунного ответа. С другой сторо-
ны, типичные естественные киллеры представляют собой лимфоциты и,
хотя они лишены антигенраспознающих рецепторов, им свойственны
некоторые примитивные распознающие функции и ряд особенностей,
сближающих их скорее с Т-лимфоцитами, чем с фагоцитирующими клет-
ками. В фило- и онтогенезе эта система появляется раньше, чем факторы
антигенспецифической иммунной защиты. Данная система ответственна
за противоопухолевую и противовирусную резистентность. Кроме того,
естественные киллеры выполняют регуляторную функцию, контролируя
(через проявление цитотоксичности и выделение цитокинов) пролифера-
цию гемопоэтических клеток-предшественников костного мозга, лимфо-
цитов, вовлекаемых в иммунный ответ, а также других активно делящихся
клеток. Это те же функции, которые выполняют Т-лимфоциты, но в
отличие от них NK-лимфоциты убивают клетки-мишени быстро (1—2 ч),
используя упрощенный механизм без распознавания индивидуальных
антигенов и подготовки в виде иммунного ответа.
Таблица 33. Типы активации естественных киллеров
Тип активации Факторы Проявления
Подготови- тельная Продукты активированных мак- рофагов: ИЛ-12, интерфероны Усиление адгезивности, индук- ция секреции интерферона у
Контактная Контакт с клетками-мишенями, опосредованный интегринами, селектинами и CD16, 57 и 2 Освобождение гранул, секреция цитокинов, индукция гибели клеток-мишеней
Цитокиновая ИЛ-2, кофакторы: ИЛ-1, 7, 12, 3 и 6, интерфероны Расширение спектра клеток- мишеней, повышение цитоли- тической активности
Рис. 31. Стадии активации NK-
клеток и цитокины, которые обу-
словливают эти стадии.
Хотя NK-клетки реализуют цитотоксическую реакцию без разверну-
того иммунного ответа, они все-таки нуждаются в предварительной акти-
вации (табл. 33, рис. 31). В условиях целостного организма проявлению
их активности обычно предшествуют инфицирование вирусами, форми-
рование воспалительного или опухолевого процесса, а в условиях экспе-
римента — введение интерферонов или их индукторов (среди которых
двуспиральная РНК, свойственная вирусам). Индуцируемая при этом ак-
тивация NK-клеток обусловлена выделением макрофагами интерферо-
нов а и р и особенно ИЛ-12, который способен 100-кратно увеличить
активность естественных киллеров. При этом усиливается адгезивность
NK-клеток, изменяется экспрессия некоторых мембранных молекул, ин-
дуцируется секреция интерферона у. Другой уровень активации естест-
венных киллеров достигается при их взаимодействии с клетками-мише-
нями, о чем будет сказано далее. Наконец, существенную перестройку
свойств и функций NK-клеток вызывают продукты воспалительных Т-
хелперов (Thl) — ИЛ-2 в сочетании с другими лимфокинами. В резуль-
тате существенно повышается цитолитический потенциал NK-клеток и
они превращаются в лимфокинактивированные (ЛАК) клетки.
Взаимодействия естественных киллеров и клеток-мишеней, веду-
щие к гибели последних, можно условно разделить на несколько стадий
(рис. 32).
Распознавание мишеней и установление межклеточного контакта (рис.
33). Рецептор NK-клеток, предназначенный для распознавания клеток-
237
Опосредуется рецепторами
NKR, KAR, возможно,
CD56 и др.
Опосредуется молекулами
адгезии, в частности
02-интегрином LFA-1,
с участием Мд2*, участием
микрофиламентов
Перестройка гранул,
секреция цитокинов,
взаимная ориентация клеток
Формирование перфори-
новых пор в клетке-мишени,
передача гранзимов,
активация каспаз
Деградация ДНК и другие
проявления апоптоза.
Формирование пор в
мембранах и проявления
некроза. Фагоцитоз
Рас. 32. Стадии осущест-
вления цитолиза клеток-
мишеней естественными
киллерами.
NK-клетка
Ингибиция Активация Костимуляция
Усиление адгезии
KIR:
Лектин KAR: NKH1 HNK-1 FcyRIII LFA-2 LFA-1
Клетка-мишень
Рис. 33. Мембранные молекулы, участвующие в адгезивном взаимодействии ес-
тественных киллеров с клетками-мишенями.
KIR — ингибиторные рецепторы киллеров; KAR — активирующие рецепторы
киллеров; МСБ — белки, содержащие концевую маннозу; фиксир. АТ — антите-
ла, опсонизирующие клетки-мишени.
Г ЭР
мишеней (см. раздел 1.1.1), представляет собой С-лектин (т.е. белок, рас-
познающий углеводные остатки при участии ионов Са2+) NKR-P1
(CD161). Он распознает концевые остатки маннозы на молекулах мем-
бранных гликопротеинов и гликолипидов. В норме эти остатки на боль-
шинстве клеток, с которыми контактируют зрелые лимфоциты и макро-
фаги, блокированы остатками сиаловой кислоты. Это защищает их от
фагоцитоза макрофагами, которые тоже имеют рецепторы, связывающие
маннозу, и от лизиса NK-киллерами. Свободная манноза присутствует на
поверхности юных и, наоборот, старых клеток, а также пролиферирую-
щих и трансформированных (инфицированных вирусами и злокачест-
венно перерожденных) клеток. Еще недавно считалось, что все эти
клетки могут служить мишенями для естественных киллеров.
Однако было известно, что NK-клетки способны убивать клетки
очень ограниченного числа опухолевых линий и практически не убивают
свежевыделенные опухолевые клетки. Природа ограничений в проявле-
нии активности естественных киллеров в основном прояснилась в ре-
зультате открытия рецепторов, ограничивающих киллинг (KIR). Как уже
отмечалось, эти рецепторы (NKB-1, р58.1, р58.2) распознают аутологич-
ные молекулы МНС, экспрессированные на клетках-мишенях, и подают
в NK-клетку сигнал, который запрещает развитие дальнейших событий,
ведущих к цитолизу. В результате мишенями естественных киллеров
могут стать клетки, на поверхности которых присутствуют гликоконъю-
гаты со свободными остатками маннозы и не содержатся молекулы МНС
I класса. Наибольшую роль в ограничении активности NK-клеток играют
молекулы HLA-C (у мышей — H-2.D) и HLA-B, распознаваемые соответ-
ственно KIR-рецепторами р58 (CD158a и b) и NKB-1. В распознавании
NK-клетками молекул I класса существует много важных деталей, кото-
рые не до конца изучены. Так, пока непонятно значение распознавания
вместе с молекулами МНС пептидов, которые в них встроены, а также
некоего процесса, подобного обучению (селекции) NK-клеток этому рас-
познаванию.
При соблюдении условий, определяемых узнаванием углеводных
компонентов клеточной поверхности и отсутствием распознавания моле-
кул МНС, происходит сближение NK-клеток с их мишенями. Оно обу-
словлено не только связыванием рецептора с гликоконъюгатом, но (в
значительно большей степени) и сопутствующими адгезивными взаимо-
действиями. В качестве участников этого взаимодействия рассматрива-
ются различные адгезивные молекулы — CD57 (HNK1), ганглиозиды,
P-цепь ламинина (р48), CD2, а также различные типы интегринов, осо-
бенно р2-интегрин LFA-1, распознающий молекулы ICAM-1, 2 и 3.
Предполагают, что распознающие и распознаваемые молекулы при уста-
новлении контактов NK-клеток и клеток-мишеней могут меняться мес-
тами, поскольку и те и другие могут присутствовать как на киллерах, так
и на их мишенях. Это должно способствовать упрочению контактов
между клетками. Особое место в этом отношении занимает молекула Fc-
рецептора типа Fcylll (CD16), которая экспрессируется на значительной
части (75 %), но не на всех NK-клетках. Поскольку эти рецепторы рас-
познают Fc-порции иммуноглобулинов (IgG3 и IgGl), они обусловлива-
139
NK-клетка
Экзоцитоз
перфорина и гранзимов
Клетка-мишень
О
Гранзимы
Активация
каспаз
Реализация
апоптоза
Рис. 34. Иллюстрация основного механизма индукции апоптоза клеток-мишеней
при их контакте с NK-клетками.
Микрополость в области контакта NK-клеток и клеток мишеней, в которую из
клеток-киллеров путем экзоцитоза поступают молекулы мономерного перфорина
и гранзимов. Перфорин встраивается в мембрану клетки-мишени и, полимеризу-
ясь, формирует пору, через которую в клетку-мишень поступают молекулы гран-
зимов. Гранзимы активируют сериновые протеазы (каспазы), которые запускают
заключительные этапы апоптоза клеток-мишеней.
ют распознавание клеток, опсонизированных антителами соответствую-
щих классов. Конечным результатом такого распознавания является ци-
толиз, обозначаемый как антителозависимый клеточно опосредованный
цитолиз. Клетки-эффекторы, которые его осуществляют, называют К-
клетками (следовательно, К-клетки — это разновидность NK-клеток). Во
всем, кроме механизмов распознавания клеток-мишеней, реакции кил-
линга, обусловленные NK- и К-клетками, не отличаются друг от друга.
Фаза сближения складывается из двух этапов, дифференцируемых по
участию микрофиламентов цитоскелета (подавляется цитохалазином А) и
зависимости от ионов Mg2+. Она предполагает переориентацию элемен-
тов цитоскелета и цитоплазматических гранул с реорганизацией участков
мембраны киллеров.
1ЛП
Программирование лизиса (рис. 34). Фаза включает основные собы-
тия, осуществляющиеся в клетке-киллере и подготавливающие после-
дующие стадии цитолиза. Несмотря на отсутствие видимых поврежде-
ний, клетка-мишень уже на этой стадии оказывается обреченной на ги-
бель даже после ее отделения от киллера.
Еще недавно считалось, что механизмы цитолиза, обусловленного
цитотоксическими Т-лимфоцитами и NK-клетками, практически иден-
тичны. Однако выяснилось, что если Т-клетки используют несколько ме-
ханизмов для разрушения клеток-мишеней (см. раздел 4.1.5), то в основе
цитолиза, обусловленного естественными киллерами, по-видимому,
лежит единственный — перфоринзависимый — механизм. Оказалось, что
у мышей с удаленным геном перфорина может осуществляться Т-клеточ-
ный цитолиз, но невозможен цитолиз, обусловленный NK-клетками.
Контакт NK-лимфоцитов и клеток-мишеней приводит к активации
NK-клеток, выражающейся в освобождении гранул и секреции ряда ци-
токинов в локализованном участке, обращенном в сторону клетки-ми-
шени. В гранулах содержится два типа субстанций — перфорин и
гранзимы (фрагментины). Перфорин представляет собой белок с моле-
кулярной массой 66 000—70 000. В присутствии ионов Са2+ он изменяет
свою конформацию; при этом открываются гидрофобные участки, спо-
собствующие внедрению белка в мембрану клетки-мишени. Акцепто-
рами перфорина в мембране являются молекулы фосфорилхолина.
Погрузившись в мембрану, перфорин полимеризуется. Соединения 3—
4 мономеров уже достаточно для формирования функционирующего
канала, однако обычно формируется канал больших размеров, состоя-
щий из 10—20 молекул перфорина. Его диаметр равен 10—20 нм (в
среднем 16 нм). Такой канал создает возможность для прохождения не
только ионов, но и молекул белка. Его образование, казалось бы, долж-
но служить условием, достаточным для осуществления лизиса клетки
вследствие нарушения изоляции внутренней среды клетки от ее окру-
жения.
Однако анализ с использованием клеток с инактивированными гена-
ми перфорина и гранзимов показал, что в действительности для реализа-
ции «перфоринового» лизиса необходимо участие гранзимов, для кото-
рых перфориновый канал служит проводником. Гранзимы представляют
собой сериновые протеиназы/эстеразы трипсин/хемотрипсинового типа.
Имеется по меньшей мере три их варианта. При проникновении в клетку
гранзимы активируют другие сериновые протеиназы — каспазы. Каспазы
включают процессы, которые завершаются активацией эндонуклеазы и
деградацией ДНК вследствие разрывов нитей ДНК между нуклеосомами,
т.е. реализацией апоптоза (см. раздел 3.5.3). Как уже отмечалось, другие
механизмы лизиса и индукции апоптоза естественными киллерами не ис-
пользуются: это относится как к Fas-зависимым процессам, так и к про-
явлению действия лимфотоксина, секретируемого NK-клетками при их
контакте с мишенями.
Таким образом, суть программирования лизиса в случае NK-клеток
заключается в формировании в мембране клеток-мишеней перфорино-
вых пор и проникновении через них гранзимов, запускающих в клетке
141
процесс, который приводит к развитию апоптоза. После программирова-
ния лизиса NK-клетка отделяется от клетки-мишени; при этом сохраня-
ется возможность повторного участия в цитолизе (рециклинга) естест-
венных киллеров.
Реализация лизиса. В цитолизе клеток-мишеней сочетаются проявле-
ния апоптоза и некроза (см. раздел 3.5.3). Основой этого служат описан-
ные выше процессы программирования. В клетке включаются механиз-
мы апоптоза, но путь, который для этого используется (формирование
пор), неизбежно приводит к проявлениям некроза (осмотические явле-
ния, сопровождающиеся изменением работы ферментов и т.д.). В целом
в клетках-мишенях преобладают признаки апоптоза, прежде всего смор-
щивание клеток и конденсация хроматина.
Общая продолжительность цитолиза, обусловленного NK-клетками,
составляет 1—2 ч. Из этого времени на установление контакта между
клетками тратится 0,5—1,5 мин (при этом температура не имеет значе-
ния). Для стабилизации контактов и взаимной ориентации клеток требу-
ется 5—15 мин, для программирования лизиса — от нескольких минут до
часа (эта фаза осуществляется при 37 °C), столько же времени расходует-
ся на реализацию лизиса.
Гуморальные факторы, выделяемые NK-клетками и действующие на
них. В процессе взаимодействия с клетками-мишенями и реализации
цитолиза естественные киллеры выделяют цитокины — интерфероны а,
Р и у, ИЛ-1 и 2, ФНОа и р, колониестимулирующие и хемотаксические
факторы, а также простагландины, p-эндорфин, серотонин, адреналин
и мелатонин. Возможно, некоторые из них выступают в качестве ко-
факторов цитолиза. Однако, по-видимому, их главная роль состоит в
иммунорегуляции. NK-клетки, испытывающие активирующее действие
макрофагов (о чем говорилось выше), оказывают на них ответное вли-
яние, которое также способствует активации этих клеток. Особенно это
относится к основному продукту естественных киллеров — интерферо-
ну у. В сочетании с ФНОа он повышает активность NO-синтетазы,
обеспечивая генерацию окиси азота — одного из основных факторов
бактерицидности макрофагов. Этот цитокин является, кроме того, ау-
токринным активатором естественных киллеров. В его присутствии на-
блюдается 5-кратное ускорение лизиса. Он усиливает экспрессию
мембранных протеиназ и, по-видимому, других эффекторных факторов
цитолиза. Кроме того, интерферон у обеспечивает условия для осущест-
вления повторного проявления цитолитической активности естествен-
ных киллеров.
Факторами, способствующими осуществлению NK-опосредованного
лизиса, являются лейкотриен В4 и тромбоцитактивирующий фактор.
Факторами, угнетающими активность естественных киллеров, служат
ингибиторы протеиназ, простагландины, кортикостероиды, адреналин,
норадреналин, прогестерон, эстрадиол, циркулирующие иммунные ком-
плексы. Любые факторы, действующие на NK-клетки через р-адренерги-
ческие рецепторы и приводящие к повышению уровня внутриклеточного
цАМФ, подавляют киллерную активность этих клеток. Ингибиторами ес-
тественных киллеров служат Т-супрессоры, активированные макрофаги
142
и гранулоциты, причем подавляющее действие этих клеток связано в ос-
новном с выделением указанных субстанций. Имеются сведения о само-
регуляции активности NK-клеток по механизму обратной связи. Воз-
можно, она реализуется через ингибирующий эффект повышенных кон-
центраций интерферона у, достигающихся при чрезмерной активации ес-
тественных киллеров. Не исключено, что авторегуляторные NK-клетки
идентичны так называемым естественным супрессорным клеткам — суп-
рессорным лимфоцитам, лишенным маркеров как Т-, так и В-клеток.
Образование ЛАК-клеток. Особого рассмотрения заслуживает дейст-
вие ИЛ-2 на естественные киллеры и обусловленный ими цитолиз (см.
табл. 33 и рис. 31). Большие гранулярные лимфоциты непосредственно
(без предварительной активации) реагируют на действие ИЛ-2 пролифе-
рацией, повышением цитолитической активности и расширением спект-
ра клеток-мишеней, хотя они не экспрессируют CD25 — a-цепи высоко-
аффинного рецептора для ИЛ-2. Действие ИЛ-2 обусловлено присутст-
вием на поверхности этих клеток р- (CD 122) и у- (CD 132) цепей, форми-
рующих рецептор с промежуточным сродством к ИЛ-2. Весьма сущест-
венно, что под влиянием активации ИЛ-2 естественных киллеров пос-
ледние приобретают способность лизировать in vitro свежевыделенные
опухолевые клетки, к чему, как правило, не способны обычные NK-клет-
ки. Это означает, что, помимо повышения литической активности есте-
ственных киллеров, ИЛ-2 снимает ингибирующий эффект распознава-
ния аутологичных молекул МНС I класса, которые часто присутствуют
на клетках опухолей.
NK-клетки, активированные ИЛ-2, составляют основную фракцию
так называемых ЛАК-клеток (лимфокинактивированных киллеров), ко-
торые образуются в процессе 3—5-дневного культивирования мононук-
леаров крови в присутствии ИЛ-2. Эту фракцию ЛАК-клеток иденти-
фицируют по наличию мембранных маркеров NK-клеток — CD 16 и 56.
Определенный вклад в популяцию ЛАК-клеток вносят активируемые Т-
лимфоциты, которые определяются по экспрессии CD3. Методология
получения ЛАК-клеток разработана в процессе поиска методов лечения
злокачественных опухолей. Формированию ЛАК-клеток под влиянием
ИЛ-2 способствуют ИЛ-1 и 7, ГМ-КСФ, интерфероны. ИЛ-4, действую-
щий в комплексе с ИЛ-2, снижает активирующее действие ИЛ-2, но сам
в определенных ситуациях может вызвать образование ЛАК-клеток.
Роль естественных киллеров в иммунной защите. Естественным кил-
лерам всегда отводилась большая роль в опосредовании защиты организ-
ма от опухолей и внутриклеточных инфекций. Однако мнение об их
месте в иммунной защите было существенно пересмотрено в связи с вы-
явленным «запретом» на лизис этими киллерами клеток-мишеней, несу-
щих аутологичные молекулы МНС I класса. В настоящее время полага-
ют, что мишенями естественных киллеров служат клетки, утратившие
молекулы МНС I класса. Известно, что некоторые вирусы (аденовирусы
и т.д.) ингибируют экспрессию этих молекул. Утрата последних наблюда-
ется и при росте некоторых опухолей (см. раздел 4.3.2). Это явление рас-
сматривается как способ избежать распознавания СО8+-клеток Т-килле-
рами (их рецепторы, как известно, специфичны к чужеродным пептидам,
143
представляемым молекулами I класса). В таком случае NK-клетки, выяв-
ляющие и разрушающие мишени, которые «избежали» действия иммун-
ных механизмов второй линии защиты, могут рассматриваться как
факторы не первой, а третьей линии защиты, если таковая существует.
Накопленные данные свидетельствуют о том, что содержание и функци-
ональное состояние естественных киллеров коррелируют с резистентнос-
тью к опухолям, особенно к лейкозам. До сих пор не решен вопрос о
возможности формирования в организме-опухоленосителе ЛАК-клеток и
их реальной роли в защите от опухолей.
Значение NK-клеток в противоинфекционной защите прояснилось
благодаря наблюдению за редкими случаями дефицита NK-клеток.
У таких больных чрезвычайно бурно протекают ранние этапы заражения
вирусами герпеса. Однако спустя 7—10 дней процесс сдерживается, на-
ступает выздоровление. Аналогично у мышей, лишенных NK-клеток (но
не Т- или В-лимфоцитов), очень тяжело протекает листериозная инфек-
ция, которая часто приводит к гибели в первые дни заболевания. Эта фе-
номенология объясняется следующим образом. При заражении внутри-
клеточными агентами (вирусами, листериями и т.д.) решающая защитная
роль на ранних этапах инфекции, когда не сформировались механизмы
адаптивного иммунитета, принадлежит естественным киллерам. Поэтому
в их отсутствие начальные этапы инфекции протекают очень тяжело. Но
позже срабатывают иммунные механизмы (связанные с активностью Т-
клеток) и происходит выздоровление, вклад в которое NK-клеток не-
велик.
Основная функция естественных киллеров — контактный цитолиз
клеток-мишеней, пораженных вирусом или трансформированных.
NK-клетки распознают свободные углеводные остатки на поверх-
ности клеток-мишеней. При контакте из киллера в клетку-мишень
поступают сигнальные молекулы, включающие процесс ее про-
граммированной гибели (апоптоза). В случае присутствия на по-
верхности клетки-мишени продуктов МНС I класса реакция цито-
лиза блокируется (мера против повреждения собственных клеток
организма).
23. ГУМОРАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ИММУНИТЕТА
В сыворотке крови присутствуют белки, являющиеся компонентами сис-
тем факторов, которые каскадно активируются в ответ на воздействия,
возмущающие гомеостаз. Это системы комплемента, кининов, свертыва-
ния крови и фибринолиза. Существуют и другие белковые факторы,
участвующие в первой линии защиты организма. Указанные факторы и
системы факторов при определенной автономии их выработки и функци-
онирования связаны между собой звеньями, обусловливающими включе-
ние одной системы при активации другой. Среди них система комп-
744
Таблица 34. Компоненты комплемента человека
Компонент 1 Мол. масса, хЮОО Цепи (мол. масса, х1000, число цепей) Продукты расщепления Концентрация в сыворотке крови, мкг/мл
Клас сический пут Ь
Clq 459 18 (по 6 цепей 3 типов) 80
С1г 190 95 х 2 60; 35 34-50
Cis 85 1 цепь 59; 28 30-50
С2 ПО 1 цепь 87(a); 30(b) 15-25
С4 200 93 780 и 33 6(a); 197(b) 350-500
Альте рнативный п) т ь
Фактор В 95 1 цепь 63(b); 30(a) 200
Фактор D 25 1 цепь 1-5
Пропердин 220 47,5 х 4 25
Общие компонент ы
СЗ 190 110 и 75 185(b); 10(a) 1200
сзь 185 100 и 75 40(d); 145(c) —
С5 190 а, Р 15(а); 185ф) 75
С6 128 1 цепь — 60
С7 120 1 цепь — 60
С8 160 а, Р> У — 60
С9 79 1 цепь — 60
Р е г у л я т оры и ингибиторы
C1EI 105 1 цепь 1 1- 180
С4Ьр 560 70 х 8 250
Фактор Н 150 1 цепь — 500
Фактор I 90 40 и 50 — 25-35
Белок S (витронектин^ 89 J1 цепь — 500
лемента имеет наиболее длительную историю изучения и исследована
наиболее полно.
2.3.1. Система комплемента
Характеристика основных компонентов системы комплемента дана в
табл. 34. Это белки, которые представлены в сыворотке крови, главным
145
Классический путь
Альтернативный путь
C1q,r,s
АГ-АТ —
C1qrs —
СЗ(Н2О)
--------ф.В,Ц
СЗ(Н2О)ВЬ
С2
•СЗ
I
сзьв
h—D
сзьвь
-—р
С5
С4Ь2аЗЬ—--------C3bnBb(P) С5-конвертазы
С5Ь
С5Ь6
С5Ь67
С5Ь678
I
С5Ь6789
Лизис
Рис. 55. Активация системы комплемента по классическому и альтернативному
путям (объяснение см. в тексте).
образом во фракции р-глобулинов. Они вырабатываются преимуществен-
но макрофагами и клетками печени. В норме компоненты комплемента
неактивны.
Пусковые события их активации зависят от продуктов, формирую-
щихся при иммунном ответе или содержащихся в микроорганизмах.
Дальнейшее функционирование системы состоит в последовательной ак-
тивации большого числа компонентов при постоянном отрицательном
контроле со стороны регуляторных факторов, сдерживающих реакцию.
Схема активации комплемента приведена на рис. 35, основное содержа-
ние этапов активации — на рис. 36. Первый этап реакции, завершаю-
щийся формированием СЗ/С5-конвертаз, связанных с клеточными мем-
бранами, может реализоваться двумя различными путями, обозначаемы-
ми как классическая и альтернативная активация. Следующий этап,
146
Стадии
Классический путь
Альтернативный путь
Результаты
Рис. 36. Основные этапы активации комплемента и их результаты (объяснение
см. в тексте).
общий для обоих путей, приводит к атаке мембран и лизису клеток, на
поверхности которых осуществляется каскад реакций комплемента.
2.3.1.1. Классическая активация комплемента
Эта форма активации включает фазы узнавания (инициации) и усиления
(амплификации). В первую фазу вовлечены молекулы Cl — Clq, С1г и
Cis, во вторую — С4, С2 и СЗ.
Образование комплекса Clqrs. Пусковым этапом каскада классичес-
кой активации комплемента является формирование иммунного ком-
плекса. При этом важно, чтобы в состав комплекса входили антитела,
принадлежащие к определенным классам и подклассам иммуноглобули-
нов, — IgM, IgGl, IgG3, в меньшей степени — IgG2. В составе их кон-
747
Рис. 37. Строение комплекса Clqrs.
стантных доменов (Сц4, Су2)
имеется участок, обладающий
сродством к Clq. Этот участок
становится доступным для свя-
зывания лишь после взаимодей-
ствия антитела с антигеном, т.е.
в составе иммунного комплекса.
Clq связывается не менее чем с
двумя Сн2-доменами одной и
той же молекулы IgM и с Сн2-
доменами одновременно двух
молекул IgG (это обусловливает
существенно более низкую ком-
плементактивирующую актив-
ность IgG по сравнению с та-
ковой IgM). В последние годы
установлено, что активаторами
классического пути могут быть
также некоторые компоненты
бактерий (в том числе липопо-
лисахарид, точнее липид А, вхо-
дящий в его состав), холесте-
ринсодержащие липиды, комплексированный С-реактивный белок, не-
которые ретровирусы. Однако основными активаторами служат все-таки
иммунные комплексы.
Clq представляет собой большую молекулу, состоящую из 18 поли-
пептидных цепей — по 6 цепей трех типов А, В и С. Белки такого типа
называются коллектинами. Каждая из этих цепей имеет вблизи N-конца
коллагеноподобный участок (78 остатков), тогда как С-концевая часть
(103—108 остатков) имеет глобулярную структуру. В собранном виде мо-
лекула Clq напоминает букет тюльпанов (рис. 37): «ствол» букета образо-
ван переплетенными спиралями коллагеноподобных структур, а расходя-
щиеся «ветви» и их бутонообразные завершения — глобулярными частя-
ми молекул. Этими концевыми структурами Clq взаимодействуют с ком-
плементсвязывающими участками антител. Связывание приводит к
активации Clq, состоящей в приобретении Clq активности сериновой
протеиназы (эстеразы).
Субстратом для действия Clq-протеиназы служат гомодимерные мо-
лекулы С1г и Cis. Каждая цепь этих молекул расщепляется при действии
Clq-протеиназы на контактный и каталитический фрагменты, которые
«удерживаются» в составе комплекса благодаря наличию внутримолеку-
лярных связей. Расщепление сопровождается активацией каталитическо-
го фрагмента. Первым активируется С 1г, который участвует в расщеп-
лении — активации Cis. В результате попарного взаимодействия кон-
тактных и каталитических фрагментов^ 1г и Cis и их встраивания в мо-
лекулу Clq образуется комплекс Clqrs (точнее Clqr2s2), обладающий
активностью трипсиновой протеиназы (эстеразы). Активации способст-
вует сближение активных центров С1г и Cis. Формированием комплекса
1ЛО
Clqrs завершается фаза узнавания. Специфичность Clqrs складывается
из специфичностей С 1г и Clq. Субстратом эстеразной активности С1г
является Cis, субстратом аналогичного действия Clq — С4 и С2. Ком-
плекс Clqrs может существовать в растворимой и мембранной формах.
Последняя образуется, когда иммунный комплекс локализован на по-
верхности клетки, и на ней же фиксируются компоненты комплемента.
Процесс формирования комплекса Clqrs подавляется сывороточным
ингибитором С1-эстеразы Clinh, который обладает способностью отщеп-
лять С 1г и Cis. Ингибитор входит в систему факторов, ограничивающих
активацию комплемента. Известен наследственный дефицит С ljnh, обо-
значаемый по своему главному проявлению как ангионевротический
отек. Причина развития отека, иногда представляющего угрозу жизни,
состоит в накоплении анафилактогенных фрагментов компонентов ком-
племента (см. ниже). Чрезмерная активация факторов комплемента при
этом не происходит, поскольку их образование ограничивается другими
регулирующими факторами.
Формирование СЗ-конвертазы. Следующая стадия активации заклю-
чается в образовании СЗ-конвертазы. Clqrs-эстераза обусловливает рас-
щепление С4 и С2 на тяжелые (С4Ь и С2а) и легкие (С4а и С2Ь) фраг-
менты. С4Ь взаимодействует с комплексом Clqrs и затем связывает С2а
при участии ионов Са2+. Комплекс С4Ь2а обладает СЗ-конвертазной ак-
тивностью. Возможно, он включает также фрагмент С2Ь, который упро-
чивает комплекс С4Ь2а. Собственно СЗ-конвертазная активность комп-
лекса определяется ферментативной специфичностью С2а.
Недавно описан вариант классической активации комплемента, ко-
торый можно трактовать и как самостоятельный — лектиновый — путь
активации. Его запуск связан с маннозосвязывающим белком (МСБ), кото-
рый присутствует в сыворотке крови (0,1—5 мкг/мл). Он имеет структуру,
очень сходную со структурой Clq («букет тюльпанов»), хотя и не гомоло-
гичен ему. МСБ является лектином С-типа (т.е. Са2+-зависимым лекти-
ном), обладает сродством к маннозе, которая в свободной форме при-
сутствует на микробных клетках, но не на клетках организма. Связав-
шись с клеткой, МСБ приобретает способность, подобно Clqrs, активи-
ровать С4 и С2 (черта над обозначением комплексов означает наличие
ферментной активности). Все дальнейшие этапы лектинового и класси-
ческого путей совпадают.
При активации комплемента проявляется закономерность: каждый
очередной продукт расщепления компонентов комплемента имеет два
активных центра — для связывания с предобразованным комплексом
(контактный) и для активации очередного компонента (каталитический).
При этом больший по размерам компонент (обозначаемый обычно бук-
вой «Ь»; исключение составляют продукты расщепления С2) обладает ак-
тивностью трипсиноподобной сериновой протеиназы/эстеразы. Легкие
фрагменты (обычно обозначаемые буквой «а») лишены ферментативной
активности, но обладают собственной активностью, как правило, связан-
ной с развитием воспаления (хемотаксические факторы) или реакций ги-
перчувствительности (анафилактогены). Так, С4а обладает хемотакси-
ческой и кининовой (сосудорасширяющей) активностью.
149
I
СЗ
Рис. 38. Расщепление компо-
нента комплемента СЗ.
Слева — типы мембранных ре-
цепторов клеток, с которыми
взаимодействуют соответст-
вующие фрагменты. В скоб-
ках — молекулярная масса.
В случае формирования комплекса Clqrs2a4b на поверхности клеточ-
ной мембраны он ковалентно иммобилизуется на ней благодаря наличию
в структуре С4а тиосложноэфирной связи между остатками цистеина и
глутамина. Если по той или иной причине комплекс остается в растворе,
то он быстро инактивируется. На этой стадии может проявляться актив-
ность инактиваторов — С4Ь-связывающего белка (С4Ьр), мембранного
рецептора CR1 и мембранного фактора, ускоряющего распад, DAF (от
англ. Decay-activating factor, CD55); все они обладают способностью вы-
теснять С2 из комплекса.
Активация СЗ. Мишень комплекса С2а4Ь — молекула СЗ является уз-
ловым компонентом системы, общим для ее классической и альтернатив-
ной составляющих. Комплекс представляет собой а-глобулин, сос-
тоящий из двух полипептидных цепей с молекулярной массой 120 000 (а)
и 75 000 (Р) (рис. 38). При действии конвертазы С4Ь2а (а также конвертазы
альтернативного пути СЗЬВЬ, см. ниже) в присутствии двухвалентных
ионов a-цепь СЗ расщепляется, в результате чего образуются комплекс р-це-
пи с остатком а-цепи — фрагмент СЗЬ, в составе которого сохраняются
2 полипептидные цепи, соединенные дисульфидной связью (молекуляр-
ная масса 185 000), и фрагмент а-цепи — СЗа (молекулярная масса 10 000).
Фрагмент СЗа остается в жидкой фазе, обладает выраженной хемотакси-
ческой и более слабой анафилактогенной активностью, действует на лим-
фоциты, нейтрофилы, тучные и эндотелиальные клетки. СЗЬ связывается
с иммобилизованным на мембране комплексом Clqrs4b2a. При этом на
клетке фиксируется значительно больше молекул СЗЬ (до 1000), чем тре-
буется для насыщения комплекса. Часть молекул СЗЬ формирует кова-
лентную связь непосредственно с мембранными молекулами клетки. Это
осуществляется, как и при фиксации С4Ь, с участием тиоэфирной связи.
Иммобилизованный комплекс С14Ь2аЗЬ способен расщеплять С5, т.е. об-
ладает активностью С5-конвертазы, которая связана с С2а. Таким обра-
зом, СЗ- и С5-конвертазы представляют собой фактически один фермент
(часто они так и обозначаются — СЗ/С5-конвертаза). Однако в разные пе-
риоды формирования С2а-содержащего комплекса создаются оптималь-
ные условия для связывания сначала СЗ, затем С5. В связи с этим по
традиции и для удобства часто используют раздельные обозначения кон-
вертазы — СЗ- и С5-типов.
Оставаясь в жидкой фазе, фрагмент СЗЬ быстро расщепляется в двух
точках фактором I в присутствии фактора Н с образованием фрагмента
iC3b. Фактор I способен действовать (хотя и слабее) и на иммобилизо-
ванный СЗЬ. Фрагмент iC3b затем расщепляется на фрагменты C3d (ос-
тающийся на мембране) и СЗс (выделяющийся в жидкую фазу). Как
iC3b, так и C3d неактивны. На некоторых фагоцитирующих клетках (в
частности, макрофагах) имеются рецепторы для iC3b и C3d. Присутствие
СЗЬ на мембране обусловливает опсонизацию клеток (поскольку фагоци-
ты несут на поверхности рецепторы для СЗЬ), повышает их адгезивность,
определяет их участие в регуляции иммунного ответа, а также связь сис-
тем комплемента и свертывания крови.
2.3.1.2. Альтернативная активация комплемента
Начальная активация СЗ. Как и в случае активации комплемента по
классическому пути, ключевым событием альтернативной активации яв-
ляется формирование С5-конвертазы (см. рис. 35 и 36). Чтобы это про-
изошло, необходимо присутствие активированного фактора В и компо-
нента СЗЬ. Однако их образованию предшествует несколько иной про-
цесс, составляющий содержание фазы инициации альтернативного пути.
Суть его состоит в следующем. Уже говорилось о наличии в составе СЗ
(как и в составе С4) тиоэфирной связи, которая активируется при взаи-
модействии с водой или компонентами мембраны. Обычно эта связь
недоступна для растворителя. Однако небольшая часть молекул СЗ имеет
развернутую конформацию (в силу статистических закономерностей), при
которой и происходит взаимодействие упомянутой связи с водой. При
этом связь гидролизуется и развернутая (денатурированная) конформация
стабилизируется. Эта спонтанная активация СЗ происходит редко, но при
этом образуется небольшое количество активного СЗЬ-подобного продук-
та СЗ(Н2О), достаточное, чтобы включить последующие события.
Включение усиливающего звена. Молекула СЗ(Н2О) взаимодействует
в присутствии ионов Mg2+ с фактором В. Фактор В — сывороточный зи-
моген, по структуре сходный с компонентом классического пути С2 (во-
151
обще прослеживается очевидный структурный и функциональный парал-
лелизм между некоторыми факторами классического и альтернативного
путей). В результате связывания фактор В становится доступным для рас-
щепления предсуществующей сывороточной трипсиноподобной серино-
вой протеиназой (эстеразой) — фактором D — на фрагменты Ва (молеку-
лярная масса 33 000) и ВЬ (60 000). Образуется комплекс СЗ(Н2О)ВЬ, ко-
торый представляет собой СЗ/С5-конвертазу. Ее ферментативная актив-
ность связана с фрагментом ВЬ, а СЗ(Н2О) играет вспомогательную роль.
Этот вариант конвертазы, образующийся в следовых количествах, запус-
кает фазу амплификации: в результате расщепления СЗ образуется СЗЬ,
который, связываясь с ВЬ, формирует комплекс СЗЬВЬ — амплифици-
рующую СЗ-конвертазу, под влиянием которой конверсия СЗ идет зна-
чительно быстрее. СЗЬ, образующийся при классической активации,
усиливает альтернативную активацию комплемента, действуя на этом
этапе. ____
Находясь в растворе, комплекс СЗЬВЬ быстро инактивируется путем
ускорения диссоциации под влиянием фактора Н (он вытесняет ВЬ из
комплекса), а также расщепления a-цепи СЗ при действии фактора I.
Последний проявляет активность при условии предварительного связы-
вания фактора Н с атакуемым комплексом. Стабилизация комплекса
СЗЬВЬ происходит при его иммобилизации за счет упомянутой выше
тиосложноэфирной связи, находящейся в составе СЗЬ. Мембранносвя-
занный комплекс СЗЬВЬ может быть доступен для фактора Н (и, сле-
довательно, инактивирован) только при наличии на поверхности клетки
остатков сиаловых кислот. Мембранные рецепторы CR1 и DAF высту-
пают в качестве кофакторов фактора I и способствуют разрушению
комплекса.
Стабилизация комплекса. Все эти условия (наличие CR1, DAF, сиа-
ловых кислот) выполняются в случае фиксации комплексов на собствен-
ных клетках организма, но не на бактериальных клетках. Таким образом
предотвращается спонтанная активация комплемента по альтернативно-
му пути, но допускается ее осуществление при бактериальной агрессии.
Более того, некоторые бактериальные продукты выступают в качестве
стабилизаторов факторов альтернативного пути активации комплемента.
Это относится к липополисахариду (его стабилизирующий эффект связан
с полисахаридной частью молекулы) и полисахаридным токсинам, а
также зимозану, полиэлектролитам, агрегированным иммуноглобулинам,
которые предохраняют комплекс СЗЬВЬ (СЗ-конвертазу) от деградации
под действием фактора Н. Принципиально, что эти агенты должны при-
сутствовать на поверхности частиц (в частности, бактерий). Таким обра-
зом, альтернативная активация служит примитивным способом атаки
против чужеродных клеток.
Другим фактором, обеспечивающим стабилизацию СЗЬВЬ за счет ос-
лабления его спонтанной диссоциации, является пропердин (фактор Р).
Он же ускоряет сборку этого комплекса и предотвращает действие на него
фактора Н. Активностью, сходной с действием пропердина, обладает СЗ-
нефритический фактор — естественные аутоантитела, специфичные к
комплексу СЗЬВЬ. Пропердин способен связываться с поверхностью бак-
Мембрана
Рис. 39. Литический комплекс комплемента.
термальной клетки и ини-
циировать при этом фикса-
цию на ней СЗ-конвертазы.
В этих условиях к комплек-
су могут присоединяться
дополнительные молекулы
СЗЬ (т.е., как и при класси-
ческой активации, СЗЬ
фиксируются на поверх-
ности клетки в избытке).
Комплекс состава Р(СЗЬ)ВЬ
выполняет функцию С5-конвертазы (при этом ферментативная актив-
ность связана с С2а, как и при расщеплении СЗ).
Таким образом достигается результат, аналогичный тому, к которому
приводит классическая активация комплемента. Однако альтернативный
путь является менее мощным и продуктивным, чем классический, и при
его реализации вероятность возникновения ошибок больше.
2.3.1.3. Атака клеточной мембраны
Формиро вание^С 5-кон вертаз классического (C14b2a3b) или альтернатив-
ного [P(C3b)nBb] пути служит предпосылкой для осуществления терми-
нальных стадий каскада, завершающегося лизисом клетки. Результаты
действия обеих С5-конвертаз идентичны: расщепление фактора С5 на
более крупный (С5Ь) и мелкий (С5а) фрагменты, из которых первый
связывается с комплексом компонентов комплемента на клеточной мем-
бране, а второй остается в жидкой фазе и реализует свою хемотаксическую
активность, сходную с активностью СЗа. В отличие от СЗа С5а обладает
высокой анафилактогенной активностью. Как и другие малые фрагменты
компонентов комплемента (СЗа и С4а), С5а инактивируется карбокси-
пептидазой N, хотя и обладает несколько большей стабильностью, чем
С4а и СЗа. Ферментативная активность С5-конвертаз связана с фрагмен-
тами ВЬ и С2а, роль СЗЬ состоит в обеспечении связывания нативного
компонента С5 и поддержании ферментативной активности комплексов.
С5Ь в составе мембранного комплекса быстро инактивируется.
Активация С5 «открывает» терминальный этап активации компле-
мента — формирование литического комплекса (рис. 39). Как на мембра-
не, так и в растворе С5Ъ обладает способностью связывать компонент С6
с образованием комплекса С5Ь6, в свою очередь быстро связывающего
компонент С7, а затем — С8. С5Ь и Сб обладают довольно слабым срод-
ством к фиксированной на мембране С5-конвертазе, поэтому значитель-
ная часть комплекса С5Ь6 оказывается в жидкой фазе и инактивируется.
На терминальной стадии каскада не происходит повышения фермента-
тивной активности очередных факторов; связывание факторов, начиная
с С6, увеличивает сродство комплекса к очередным компонентам.
Связывание С7 делает связь комплекса с мембраной более прочной
благодаря наличию у этого компонента гидрофобного участка. С8 огра-
ничивает образование комплекса С5Ь67 и его прикрепление к мембране,
153
т.е. является регулятором поздних этапов действия комплемента. Ком-
плекс С5Ь678 уже насквозь прошивает мембрану, поскольку гидрофоб-
ный домен в составе С8 имеет достаточную протяженность. Этот комп-
лекс способен формировать поры диаметром 3 нм, что обеспечивает про-
никновение в клетку низкомолекулярных веществ. При этом происходит
и ограниченный лизис (в случае эритроцитов), однако он реализуется
очень медленно и его функциональная значимость не выяснена. О том,
что эта форма лизиса может иметь значение в защите организма, свиде-
тельствует факт, что при наследственном дефиците факторов С5—С8
страдает защита от нессерий, тогда как дефект последующей стадии не
имеет клинических проявлений.
Завершающий этап формирования литического комплекса состоит в
присоединении 12—20 молекул С9, который повышает в 1000 раз лити-
ческую активность комплекса. С9 представляет собой белок, гомологич-
ный перфорину. Как и перфорин, С9 способен полимеризоваться при
контакте с фосфолипидами мембраны. В результате формируется ци-
линдрический комплекс, встраивающийся в мембрану как ее интеграль-
ный компонент, который может быть извлечен только с помощью
детергентов. Его молекулярная масса составляет 1—1,7 х 106. Высота ци-
линдров — 15 нм, внутренней диаметр — 8—12 нм. Цилиндры образуют
поры, которые нарушают целостность мембраны и создают возможность
для поступления в клетку ионов Н+, Na+ и воды (но не белков), что и
приводит к разрыву мембраны и гибели клетки. При формировании
поры комплекс С5Ь678 выполняет механическую роль «строительного
каркаса», на котором «монтируется» литическая конструкция из молекул
С9. Наружная поверхность этого комплекса образована гидрофобными, а
внутренняя (трансмембранный канал) — гидрофильными участками.
Комплекс С5Ь6789 может присутствовать и в жидкой фазе, однако
при этом он не активен, что связывают с присутствием в его составе сы-
вороточного белка S. Полагают, что этот белок препятствует формирова-
нию литически активного димера С5Ь6789. Аналогичной активностью
обладают липопротеины низкой плотности. Некоторые ингибирующие
субстанции (протектин, DAF, С8Ьр, гликофорин) взаимодействуют с ата-
кующим комплексом в составе мембран и препятствуют осуществлению
лизиса клеток, в частности аутолиза клеток хозяина.
2.3.1.4. Роль комплементзависимых процессов в иммунной защите
Комплементзависимый лизис бактериальных клеток является одним из
факторов противоинфекционной защиты. В то же время он обусловливает
гемолиз при переливании несовместимой крови и анемии аутоиммунного
генеза, служит фактором повреждения микроорганизмов при инфекци-
онных процессах и ядросодержащих клеток при аутоиммунной патологии.
Впрочем, роль литической функции комплемента в отношении ядросо-
держащих клеток в настоящее время склонны ограничивать вкладом в
защиту от небольшого числа патогенов, в частности нессерий, поскольку,
как уже отмечено, при наследственном дефекте факторов, определяющих
мембранную атаку, снижается резистентность именно к этим возбудите-
ISA
Таблица 35. Рецепторы для компонентов комплемента на клетках человека
Название Лиганды Молекулярная масса, xlOOO Экспрессирующие клетки Биологические функции
CR1 (CD35) C4b, C3b, iC3b 160-250 Эр, Мон/Мф, Нф, Эо, В Опсонизация, расщепление СЗЬ, клиренс ИК
CR2 (CD21) iC3b, C3d, C3dg 140 В, Т, NK Иммунорегуляция, связывание ВЭБ
CR3 (CDllb/ CD 18) iC3b 170/95 Мон/Мф, Нф Опсонизация, расщепление iC3b
CR4 (CD 11с/ CD18) C3b, iC3b, C3dg 150/95 Мон/Мф, Нф Опсонизация
C3aR C3a ТК, Бф, Эо, Мон/Мф, Нф, гладкомышечные при аллергии Освобождение медиаторов
C4aR C4a ТК, Бф То же
C5aR C5a ТК, Бф II II
C3eR Нф Выброс Нф из депо
Примечание. Эр — эритроциты, Мон — моноциты, Мф — макрофаги, Нф —
нейтрофилы, Эо — эозинофилы, Бф — базофилы, ТК — тучные клетки, Т — Т-лимфоциты,
В — В-лимфоциты, NK — NK-клетки, ИК — иммунные комплексы, ВЭБ — вирус Эпштей-
на — Барр.
лям. При этом значимость вклада С9 и, следовательно, полномасштабного
цитолиза подвергается сомнению вследствие полной «безнаказанности»
инактивации его гена с клинической точки зрения.
Роль системы комплемента в защите от патогенных факторов сводит-
ся, по-видимому, в первую очередь к опсонизации клеток-мишеней, кото-
рые становятся доступными для проявления активности эффекторных
клеток, несущих на своей поверхности рецепторы для этих компонентов,
прежде всего фагоцитирующих клеток — макрофагов и нейтрофилов.
Наиболее распространены рецепторы для СЗЬ и его фрагментов C3d, iC3b
(табл. 35), что свидетельствует об особой функциональной значимости ги-
перфиксации СЗЬ на поверхности клеток. Эти рецепторы служат инстру-
ментами адгезии фагоцитирующих клеток к клеткам, опсонизированным
компонентами комплемента. Лимфоциты также имеют рецепторы для
фрагментов СЗЬ (CR2); более того, CR2 (CD21) в качестве корецептора
входит в состав рецепторного комплекса В-лимфоцитов (см. раздел 1.1.1).
Полагают, что распознавание опсонизированных клеток лимфоцитами
(особенно В-клетками) является одним из факторов, определяющих акти-
вацию клеток и их участие в регуляции иммунных процессов. Иммуноре-
гуляторная роль компонентов комплемента состоит также в их участии в
солюбилизации (переводе в растворимую форму) иммунных комплексов.
155
Как уже упоминалось, освобождающиеся при активации комплемен-
та фрагменты С4а, СЗа и С5а являются активными хемотаксическими и
сосудорасширяющими факторами, а С5а и в более слабой степени СЗа
обладают анафилактогенной активностью и участвуют в реакциях воспа-
ления и гиперчувствительности (отсюда их название — анафилатокси-
ны). Рецепторы для этих фрагментов присутствуют на поверхности
фагоцитирующих клеток, что обусловливает проявление хемотаксическо-
го эффекта названных фрагментов, а также на поверхности тучных кле-
ток и базофилов, что связано с функционированием СЗа и С5а в качестве
анафилатоксинов. Они занимают особое положение в системе компле-
мента в том отношении, что отсутствуют специальные факторы, ограни-
чивающие их действия (у всех остальных компонентов системы компле-
мента имеются ингибиторы). Иными словами, СЗа и С5а не имеют соб-
ственных ингибиторов, и их гиперпродукция контролируется общими
стадиоспецифическими ингибиторами. По этой причине удается наблю-
дать последствия бесконтрольного накопления данных пептидных фак-
торов при «ангионевротическом» отеке, который развивается при
наследственном дефиците инактиватора Clq.
Система комплемента взаимодействует с другими гуморальными сис-
темами, активируемыми при воспалительных процессах, и при актива-
ции способствует вовлечению этих систем в реакцию иммунного
воспаления. Наконец, отложение компонентов комплемента в составе
иммунных комплексов на биологических мембранах является иницииру-
ющим фактором для развития иммунопатологии в силу их способности
привлекать в очаг поражения макрофаги и другие эффекторы иммунного
воспаления.
2.3.2. Медиаторы воспаления
2.3.2.1. Воспалительные цитокины
Ключевая роль в реализации воспалительной реакции и в целом реакций
первой линии иммунной защиты принадлежит цитокинам, выделяемым
активированными макрофагами и моноцитами (табл. 36). Среди них
выделяют воспалительные цитокины — три тесно взаимосвязанных по
своим функциям и эффектам цитокина: ИЛ-1 (в его а- и 0-формах), ИЛ-6
и ФНОа. Хотя общей характеристике цитокинов и функциональной сис-
темы, которую они образуют, а также описанию индивидуальных цито-
кинов посвящен специальный раздел (3.4.2), приведем основные сведения
о вкладе названных цитокинов в развитие воспалительной реакции и
связанных с ним процессов.
Все три указанных цитокина вырабатываются большим числом раз-
личных клеток организма. Однако в условиях воспаления наиболее суще-
ственно их продуцирование макрофагами, а также некоторыми локаль-
ными клетками в очаге воспаления, например синовиальными клетками
суставов. Естественными индукторами выработки этих цитокинов явля-
ется действие микробов и их токсинов, а в условиях эксперимента —
форболовых эфиров. Выше (см. раздел 2.1.3) уже говорилось о кинетике
156
Таблица 36. Вкладу цитокинов в развитие воспаления
Цито- кин Клетки- продуценты Участие в воспалительной реакции
ИЛ-1 М, Эн, Эп, СК, ДК, ТЕ, В Усиление прокоагулянтной активности, расширение сосу- дов, усиление экспрессии молекул адгезии, хемотаксис М,Н и Т, активация М и Н, усиление образования супероксид- радикалов и оксида азота, монокинов и PGE2, костимуля- ция Т и В, резорбция кости и хряща. Стимуляция миелопо- эза (нейтрофильный лейкоцитоз), повышение температуры тела, усиление синтеза белков острой фазы
ФНОа М, Эн, ТЫ, СК Расширение сосудов, усиление экспрессии молекул адгезии, стимуляция ангиогенеза, усиление катаболизма липидов, ак- тивация М и Н, усиление выработки монокинов и PGE2, образования супероксидрадикалов и оксида азота, гибель клеток (апоптоз), костимуляция Т, регуляция миелопоэза. Вызывает септический шок
ИЛ-6 Ф, Эн, М, Th2, СК, ТК Усиление синтеза белков острой фазы, костимуляция Т и В. Активирует М, усиливает выработку супероксид-радикалов, экспрессию молекул адгезии. В то же время оказывает про- тивовоспалительное действие, подавляя выработку провос- палительных монокинов и PGE2
а-хемо- кины М, Эн, Ф, ТК Хемотаксис и активация Н, стимуляция ангиогенеза, усиле- ние выработки окиси азота и супероксид-радикалов, хемо- таксис, М, Эн, Ф, ТК
Р-хемо- кины М, Эн, Ф Хемотаксис и активация М, Эо, лимфоцитов, усиление ан- гиогенеза, пирогенный эффект
ГМ- КСФ Ф, Эн, М, Т Стимуляция миелопоэза, активация Н, М, костимуляция Т. Усиливает ангиогенез, выработку острофазных белков, хе- мотаксис Н и М
Г-К СФ Ф, Эн, М, Т Стимуляция гранулоцитоза, активация Н, усиление выра- ботки супероксид-радикалов
М-КСФ Ф, Эн, М,Т Стимуляция моноцитопоэза, активация М
ИЛ-12 М,дк Способствует образованию ТЫ и переключению на иммун- ное воспаление с вовлечением Т (ГЗТ)
ИФНу ТЫ, NK Мощная активация М, усиление экспрессии молекул МНС обоих классов и молекул адгезии, стимуляция образования супероксид-радикалов и окиси азота (главный стимулятор) Главный фактор иммунного воспаления
ИЛ-4 Th2, ТК Усиление экспрессии молекул адгезии и МНС. Усиливает образование окиси азота, способствует развитию аллерги- ческого воспаления, главный его фактор, подавляет ГЗТ
ИЛ-1ра М, Эн Противовоспалительное действие, отмена эффектов ИЛ-1, в то же время индукция лихорадки и острофазной реакции
Примечание. М — моноциты и макрофаги, Н — нейтрофилы, Т — Т-лимфоциты,
В — В-лимфоциты, NK — NK-клетки, Эо — эозинофилы, Эн — эндотелиальные клетки,
Эп — эпителиальные клетки, Ф — фибробласты, ТК — тучные клетки, СК — синовиальные
клетки, ДК — дендритные клетки, PG — простагландины.
157
выработки этих цитокинов. Напомним лишь, что экспрессия генов про-
исходит в пределах 1—2 ч после активации, а сами цитокины появляются
в среде через 3—4 ч, причем их выработка на уровне индивидуальной
клетки продолжается немногим долее 2 сут. Значительная часть ИЛ-1а
продуцируется в мембранной форме, т.е. сохраняет связь с клеткой, про-
являя при этом функциональную активность. На мембране присутствует
также молекула — предшественник ФНОа. Продукция ИЛ-6 может по
времени несколько отставать от секреции ИЛ-1 и ФНОа. Известно, что
выработка всех трех рассматриваемых цитокинов стимулируется под дей-
ствием ГМ-КСФ, интерферона у, ИЛ-2. ИЛ-1 и ФНОа взаимно усилива-
ют секрецию друг друга и ИЛ-6, тогда как последний подавляет
продукцию ИЛ-1 и ФНОа, участвуя в ограничении воспалительной реак-
ции (см. рис. 63).
Воспалительные цитокины обладают исключительной широтой дей-
ствия и многочисленными мишенями. Остановимся на эффектах, имею-
щих отношение к формированию воспалительной реакции. В комплексе
эти эффекты способны обеспечить развитие воспаления и воспроизвести
практически все его локальные и общие симптомы.
ИЛ-1 действует на эндотелиальные клетки сосудов, усиливая экс-
прессию на их поверхности молекул адгезии и повышая их прокоагулянт-
ную активность, а также проницаемость капилляров. Тем самым созда-
ются условия для развития местной гиперемии, тромбозов и стаза, выхо-
да жидкой части крови и форменных элементов в ткани с формировани-
ем отека и клеточных инфильтратов. Последнему способствуют некото-
рые влияния, оказываемые ИЛ-1 на клетки крови: хемотаксическая ак-
тивность ИЛ-1 по отношению к нейтрофилам, макрофагам и В-лимфо-
цитам, усиление экспрессии молекул адгезии, а также участие в качестве
костимулятора в индукции пролиферации Т- и В-лимфоцитов. ИЛ-1 по-
вышает активность клеток, мигрировавших в очаг воспаления: увеличи-
вает кислородный метаболизм нейтрофилов, освобождение ими фермен-
тов, выработку макрофагами и фибробластами простагландинов, макро-
фагами и Т-клетками — цитокинов. ИЛ-1 обусловливает проявление
ряда общих симптомов воспаления. Действуя на гипоталамус, он вызы-
вает развитие лихорадки, стимулируя клетки печени, обусловливает вы-
работку белков острой фазы, проникая в костный мозг, усиливает грану-
лоцитопоэз, что проявляется в нейтрофильном лейкоцитозе и омоложе-
нии популяции нейтрофилов. ИЛ-1 опосредует также действие остео-
кластов, вызывая резорбцию костей, стимулирует протеолитические
процессы в миоцитах.
Обе формы ИЛ-1 взаимодействуют с одними и теми же рецепторами
и поэтому практически не различаются по физиологической активности.
Известно две разновидности рецепторов ИЛ-1 — CD121a (рецептор
I типа, представленный на Т-клетках, фибробластах и эндотелиальных
клетках) и CD 121b (рецептор II типа, представленный на В-клетках, мак-
рофагах и моноцитах); функциональная значимость последнего подвер-
гается сомнению. С теми же рецепторами взаимодействует рецепторный
антагонист ИЛ-1 (ИЛ-1ра), который, однако, не подает в клетку активи-
рующих сигналов и таким образом блокирует действие ИЛ-1. ИЛ-1ра вы-
14я
рабатывается под влиянием тех же сигналов, что и ИЛ-1, но с несколько
иной (замедленной) кинетикой. Соотношение их концентраций в значи-
тельной степени определяет баланс про- и противовоспалительных фак-
торов при местных воспалительных процессах (например, в суставах при
ревматоидном артрите). Известны и другие ингибиторы ИЛ-1, например
растворимый рецептор II типа, который связывает свободный ИЛ-1.
ФНОа также синтезируется клетками многих типов, включая макро-
фаги/моноциты и их производные в тканях (звездчатые ретикулоэндоте-
лиоциты, астроциты и др.), Т- и В-лимфоциты, NK-клетки, и обладает
столь же разнообразными эффектами. Действие ФНОа и ИЛ-1 во многом
перекрывается. Он усиливает экспрессию ряда молекул адгезии на эндоте-
лиальных клетках и лейкоцитах, активирует нейтрофилы и макрофаги,
участвует в качестве кофактора в индукции пролиферации лимфоцитов,
усиливает выработку макрофагами и Т-клетками цитокинов. Но ФНОа
вызывает также некоторые эффекты, отличающие его от ИЛ-1. Так, он
способен активировать в клетках-мишенях липопротеиновую липазу, что
обусловливает расходование запасов жира и приводит к развитию кахек-
сии (один из синонимов ФНОа — кахексии). ФНОа является основным
гуморальным фактором, обусловливающим развитие септического шока.
В сочетании с интерфероном ФНОа повышает активность NO-синтетазы
и наработку активных метаболитов азота, чем способствует осуществле-
нию защиты от ряда микроорганизмов, особенно от микобактерий.
Имеется две разновидности рецепторов для ФНО (общих с ФНОр,
или лимфотоксином): форма I (р55; CD121a), представленная на клетках
самых разнообразных типов, и форма II (р75; CD121b), содержащаяся на
клетках миелоидного происхождения. Рецепторы обоих типов гомоло-
гичны рецептору Fas, принимающему сигналы к развитию апоптоза. Од-
нако лишь рецептор р55 содержит цитоплазматический домен, свойст-
венный также рецептору Fas. Этот домен служит для проведения сигнала
к включению апоптоза («домен смерти»). И действительно, ФНОа может
вызывать апоптоз клеток, особенно опухолевых; этот эффект проявляет-
ся и при воспалении.
ИЛ-6 вырабатывается клетками стромы (фибробластами и эндотели-
альными клетками), макрофагами, активированными Т-лимфоцитами и
рядом других клеток. Его эффекты реализуются в значительной степени
помимо воспалительной реакции. Однако ИЛ-6 одновременно является
важным фактором воспаления, объединяющим функции про- и противо-
воспалительного агента. С одной стороны, ИЛ-6 служит основным акти-
ватором синтеза гепатоцитами белков острой фазы, способствует вовле-
чению в воспалительный процесс мезангиальных клеток почки, В- и Т-
лимфоцитов и участвует в индукции пролиферации последних (особенно
в случае В-клеток и плазмоцитов). Он действует также на гемопоэз, сти-
мулируя его ранние этапы, на нейроэндокринную систему, способствует
развитию лихорадки и секреции АКТГ. С другой стороны, ИЛ-6, как уже
отмечалось, подавляет выработку ИЛ-1, ФНОа и простагландина Е2 мак-
рофагами, тем самым способствуя завершению воспалительной реакции.
Ограничительные сигналы ИЛ-6 частично реализуются через централь-
ные механизмы. Стимулируя выработку АКТГ, ИЛ-6 участвует в развер-
159
тывании стрессорных реакций, в том числе связанных с ингибирующим
действием глюкокортикоидов. Очевидно, альтернативные эффекты ИЛ-6
в отношении воспалительной реакции реализуются на разных этапах ее
развертывания и в значительной степени определяются наличием в очаге
воспаления соответствующих клеток-мишеней и их чувствительностью к
ИЛ-6, а также различной скоростью реализации про- и противовоспали-
тельного действия.
Исключительно велика роль в развитии воспаления хемокинов, уже
рассматривавшихся в связи с хемотаксисом клеток, вовлекаемых в воспа-
лительный процесс (см. раздел 2.1.1). Помимо проявления хемотаксичес-
кой активности, хемокины способны активировать клетки, имеющие для
них рецепторы. Таковыми являются нейтрофилы, взаимодействующие с
а-цитокинами, макрофагами, моноциты и Т-лимфоциты, несущие ре-
цепторы для р-хемокинов.
Третья важнейшая группа цитокинов, участвующих в первой линии
защиты, — это интерфероны. В отличие от рассмотренных выше воспа-
лительных цитокинов они вырабатываются в ответ на стимуляцию виру-
сами или свойственной им двуспиральной РНК, а не бактериями и их
продуктами. Группа из 20 интерферонов, обозначаемых как интерфероны
а, вырабатывается макрофагами, интерферон р — фибробластами и мак-
рофагами, интерферон у (который существенно отличается от интерфе-
ронов а и Р) — активированными Т-хелперами (ТЫ), цитотоксическими
Т-лимфоцитами и NK-клетками.
В соответствии с природой индукторов назначение интерферонов а
и р состоит в противовирусной защите. Это достигается двумя путями: с
помощью подавления репликации вирусов в клетках и воздействием на
инфицированные клетки, делающим их доступными для проявления им-
мунной защиты. Под влиянием интерферонов в клетках индуцируется
синтез 2'5'-олигоаденилатсинтетазы, которая активирует эндорибонук-
леазу, расщепляющую вирусную РНК. Кроме того, интерфероны активи-
руют серинтреониновую протеинкиназу (Pl-киназу), которая подавляет
репликацию вируса, действуя на фактор инициации белкового синтеза
eIF2. При реализации этого защитного механизма в клетке появляется
белок Мх. У мышей, мутантных по этому белку, повышена чувствитель-
ность к заражению вирусом гриппа.
Под влиянием интерферонов на клетках усиливается экспрессия мо-
лекул МНС I класса и, следовательно, повышается вероятность появле-
ния на мембране этих молекул, несущих пептидные фрагменты вирусных
(или опухолевых) белков, распознаваемых Т-киллерами. Реализации
Т-клеточного механизма защиты способствует активация ТЫ под влия-
нием ИЛ-12, вырабатываемого макрофагами, и интерферона у. Комплекс
цитокинов, продуцируемых «воспалительными» ТЫ-хелперами (в пер-
вую очередь интерферон у), стимулирует активность антигенпредставля-
ющих клеток (усиливается экспрессия на их поверхности молекул МНС
II класса) и макрофагов. Интерфероны всех типов повышают активность
NK-клеток, участвующих в противовирусной защите при условии подав-
ления экспрессии на клетках-мишенях молекул МНС I класса.
Таким образом, интерфероны а и р, не являясь провоспалительными
160
факторами, обеспечивают защиту организма от вирусов. Интерферон у,
также выполняющий эту функцию, кроме того, реализует связь между
первым и вторым уровнями защиты: являясь продуктом Thl-клеток, он
стимулирует активность макрофагов, включает секрецию ими цитоки-
нов, опосредующих развитие воспаления. В этом смысле интерферон у
может быть назван провоспалительным цитокином. Связь между макро-
фагами и лимфоцитами в обратном направлении опосредует продукт
макрофагов ИЛ-12, ответственный за дифференцировку ТЫ.
Четвертую группу цитокинов, участвующих в реакциях первой линии
защиты, образуют колониестимулирующие факторы — ГМ-КСФ, Г-КСФ
и М-КСФ. Являясь гемопоэтинами, они сохраняют способность стиму-
лировать активность зрелых миелоидных клеток: ГМ-КСФ активен в от-
ношении моноцитов, макрофагов и гранулоцитов; Г-КСФ стимулирует
развитие и проявления активности нейтрофильных гранулоцитов, а МК-
КСФ — моноцитов и макрофагов. Эти факторы способствуют активации
указанных типов клеток, осуществлению ими защитных функций, секре-
ции цитокинов. Кроме того, ГМ-КСФ и Г-КСФ обусловливают развитие
нейтрофильного лейкоцитоза, являющегося одним из важнейших сис-
темных проявлений воспалительной реакции.
2.3.2.2. Белки острой фазы
Известно, что существуют реакции врожденного иммунитета, которые по
своему назначению и конечным результатам аналогичны реакциям адап-
тивного иммунитета и являются, очевидно, их эволюционными предше-
ственниками. Некоторые такие реакции клеточного типа были рассмот-
рены выше. Однако существуют и гуморальные реакции, воспроизводя-
щие по ряду параметров гуморальный иммунный ответ, но, с одной
стороны, они развертываются быстрее, а с другой — лишены иммуноло-
гической специфичности. Обладая некоторыми преимуществами перед
специфическими иммунными процессами (прежде всего быстрота разви-
тия), эти реакции не были вытеснены в процессе эволюции более совер-
шенными реакциями адаптивного иммунитета, и сосуществуют с ними.
Гуморальной реакцией такого рода, во многих отношениях сходной
с процессом антителообразования, является реакция острой фазы воспа-
ления. Как известно, клетки печени продуцируют разнообразные белки,
в частности являются основным источником белков сыворотки крови.
При действии на них воспалительных цитокинов ИЛ-6 и в меньшей сте-
пени ИЛ-1 и ФНОа под влиянием внутриклеточного процесса, анало-
гичного процессам активации клеток иммунной системы, изменяется
спектр экспрессируемых генов гепатоцитов. В результате синтез некото-
рых белков подавляется, а продукция других усиливается (иногда на не-
сколько порядков за сутки). Последние белки называются белками
острой фазы. К ним относятся фибриноген, С-реактивный белок, манно-
зосвязывающий белок и сывороточный амилоидный протеин. Если фиб-
риноген имеет отношение к сосудистым реакциям при воспалении, то
остальные белки, будучи полифункциональными, «задействованы» в реа-
лизации иммунных процессов.
161
С-реактивный белок и сывороточный амилоидный протеин родст-
венны по структуре; они относятся к семейству пентраксинов, для ко-
торого характерен комплекс из 5 дискообразных субъединиц. Их моле-
кулярная масса в молекуле С-реактивного белка составляет 23 000, а
молекулярная масса всего белка — ПО ООО—115 000. Если в норме кон-
центрация С-реактивного белка в сыворотке крови составляет около
1 мкг/мл, то при острофазной реакции она быстро возрастает до 1—
2 мг/мл.
Оба названных пентраксина обладают свойствами С-лектинов, т.е.
связывают углеводные группы. Другими их лигандами являются фосфо-
рилхолин, ДНК,, полиэлектролиты, белки межклеточного матрикса. Они
не взаимодействуют с фосфолипидами собственных клеток организма,
но связываются с фосфорилхолином грамположительных микроорганиз-
мов. При связывании с ним С-реактивного белка в структуре фосфорил-
холина открываются новые участки молекулы, которые ранее были
замаскированы. Эти участки способны взаимодействовать с компонента-
ми комплемента и активировать его классический и альтернативный
пути. С другой стороны, связанный С-реактивный белок служит хемоатт-
рактантом для нейтрофилов, а участки его молекулы, обнажающиеся при
связывании с микроорганизмами, распознаются фагоцитирующими
клетками, т.е. С-реактивный белок может играть роль опсонина. Эти
следствия связывания С-реактивного белка позволяют рассматривать его
как своеобразное «протоантитело» (тем более что между ним и иммуно-
глобулинами существует некоторая гомология). После расщепления фа-
гоцитирующими клетками могут освобождаться фрагменты молекулы
С-реактивного белка, активирующие моноциты и индуцирующие секре-
цию ими цитокинов; такими же свойствами обладает мономерная форма
этого белка.
С-реактивный белок способен связываться с рецепторами Т-лимфо-
цитов. Кроме того, эти клетки в небольшом количестве синтезируют его,
причем часть белка продуцируется в мембранной форме. В результате на
поверхности 16—24 % Т-клеток определяется С-реактивный белок (свя-
занный или собственный). Полагают, что этот белок играет определен-
ную роль в регуляции иммунных процессов.
Маннозосвязывающий белок относится к семейству коллектинов, к
которому принадлежит Clq. Его исходная концентрация в сыворотке
крови составляет 0,1—1 мкг/мл, но в острой фазе повышается в 5—10 раз.
Практически не обладая гомологией по первичной структуре, молекулы
маннозосвязывающего белка и Clq имеют сходную конфигурацию («бу-
кет тюльпанов», см. рис. 36). Как и Clq, маннозосвязывающий белок со-
держит 18 пептидных цепей трех типов, каждый из которых имеет колла-
геноподобную структуру и С-лектиновый домен. Как отмечалось выше,
связываясь с остатками маннозы, фукозы, глюкозамина, белок изменяет
свою конформацию, приобретая активность сериновой протеиназы/эсте-
разы, активирует сериновую протеиназу, ассоциированную с маннозо-
связывающим белком. Эта протеиназа гомологична С1гиС1$и, подобно
им, способна расщеплять С4 и С2, что обусловливает включение класси-
ческого пути активации комплемента.
162
Таким образом, рассмотренные белки обтрой фазы выполняют функ-
ции по элиминации патогенов. Эти функции во многом сходны с теми,
которые выполняют антитела, особенно принадлежащие к IgM.
2.3.2.3. Другие медиаторы воспаления. Эйкозаноиды
Помимо цитокинов, в реализации воспаления участвует ряд факторов,
происходящих из различных клеток и определяющих в основном сосудис-
тую составляющую воспалительной реакции. Большинство из этих фак-
торов участвует в реализации аллергического воспаления. Как правило,
они изучаются в контексте патологической физиологии, и мы здесь лишь
кратко охарактеризуем их в самых общих чертах.
Нонапептид брадикинин является основным представителем семей-
ства кининов. Он образуется из высокомолекулярного кининогена путем
его расщепления протеиназой — плазменным калликреином. Последний
образуется из предшественника прекалликреина (циркулирующего в
крови) при действии на него фактора Хагемана. Этот фактор относится к
свертывающей системе (фактор ХПа) и активируется в процессе коагуля-
ции крови. Такая взаимосвязь с другими патофизиологическими систе-
мами весьма характерна для функционирования белков, участвующих в
развитии воспаления. Другой представитель семейства кининов — калли-
дин (лизилбрадикинин) образуется из низкомолекулярного кининогена
после его расщепления тканевым калликреином. Последний образуется
из прокалликреина под влиянием плазмина или плазменного калликреи-
на; этот процесс включается при повреждении тканей. Образование ки-
нинов ограничивают ингибитор С1 (Clinh), Рг-макроглобулин и ai-анти-
трипсин. Кинины расщепляются карбоксипептидазами, как и некоторые
другие медиаторы воспаления, например фрагменты компонентов ком-
племента СЗа и С5а.
Кинины участвуют в реализации местных проявлений воспаления,
действуя в основном на уровне мелких сосудов. Кинины значительно
расширяют венулы, снижают давление в микроциркуляции, повышают
проницаемость сосудистой стенки, тем самым способствуя формирова-
нию отека и эмиграции лейкоцитов. Кроме того, они вызывают спазм
гладкой мускулатуры, усиливают синтез арахидоновой кислоты и образо-
вание эйкозаноидов.
Некоторые активные медиаторы аллергического воспаления содер-
жатся в гранулах тучных клеток и базофилов, освобождающихся под вли-
янием связывания IgE и перекрестного сшивания его мембранных ре-
цепторов, а также ряда других стимулов (см. разделы 1.1.2 и 5.2.1).
К этим медиаторам относятся гистамин, серотонин, гепарин, гепарин-
сульфат и некоторые ферменты. Все они предсуществуют в гранулах до
активирующего воздействия.
Гистамин (5-р-имидазолилэтиламин) среди этих субстанций играет
наиболее важную роль в развитии аллергических реакций. Поскольку
процесс дегрануляции тучных клеток происходит быстро, гистамин и со-
путствующие факторы очень рано появляются в очаге аллергического
воспаления, причем сразу в достаточно больших концентрациях, чтобы
163
6*
вызвать ранние проявления гиперчувствительности немедленного типа.
Они столь же быстро метаболизируются (95 % за 1 мин), уступая место
эйкозаноидам, которые образуются клетками de novo под действием тех
же стимулов.
Гистамин действует преимущественно на гладкие мышцы и эндоте-
лий сосудов, связываясь с их Н1-рецепторами. Через эти рецепторы
включается активационный процесс, опосредованный превращениями
фосфоинозитидов с образованием диацилглицерина и мобилизацией
Са2+. Это по-разному проявляется в различных клетках, но конечный
эффект сводится к расширению сосудов с усилением локального крово-
тока и повышением проницаемости капилляров. Указанные эффекты
частично связаны с образованием в клетках окиси азота и простациклина
(см. ниже). Действуя на нервные окончания, гистамин обусловливает
ощущение зуда, свойственное проявлениям аллергии в коже.
У человека гистамин играет важную роль в развитии кожной гипере-
мии и аллергического ринита. Менее очевидно его участие в развитии
общих аллергических реакций и бронхиальной астмы. В то же время
через Н2-рецепторы гистамин и родственные субстанции реализуют ре-
гуляторные воздействия, иногда уменьшающие проявления воспаления
путем ослабления хемотаксиса нейтрофилов и выброса ими лизосомных
ферментов, а также освобождения самого гистамина. Через Н2-рецептор
гистамин действует на сердце, секреторные клетки желудка, подавляет
пролиферацию и цитотоксическую активность лимфоцитов, секрецию
ими цитокинов. Бблыцая часть этих эффектов опосредована активацией
аденилатциклазы и повышением уровня внутриклеточного цАМФ. Зна-
ния об относительной роли различных гистаминовых рецепторов в реа-
лизации их конкретного действия очень важны, поскольку значительная
часть антиаллергических препаратов представляет собой блокаторы Ш-
(но не Н2-)рецепторов гистамина.
Роль серотонина (5-гидрокситриптамина) в патогенезе аллергичес-
ких реакций более сомнительна, его влияние сильно варьирует в зависи-
мости от вида животных. Вероятно, он имеет значение в системной
анафилаксии у кроликов, а также в гиперчувствительности замедленного
типа у мышей.
Протеогликан гепарин, освобождающийся из гранул тучных клеток и
общеизвестный как антисвертывающий фактор, оказывает определенное
регулирующее воздействие на пролиферативную и миграционную актив-
ность клеток иммунной системы, на активацию эндотелиальных клеток.
Он усиливает фагоцитарную реакцию, подавляет некоторые проявления
цитотоксичности клеток, регулирует гиперчувствительность замедленно-
го типа.
Свойства малых фрагментов СЗа и С5а, образующихся в процессе ак-
тивации комплемента, рассматривались выше (см. раздел 2.3.1). Эти пеп-
тиды обладают выраженным сосудорасширяющим и хемотаксическим
действием по отношению к нейтрофилам, макрофагам, эозинофилам и
способны активировать их. В то же время значительная часть эффектов
указанных пептидов опосредована усилением выброса гистамина тучны-
ми клетками. Самостоятельные воздействия, в частности способность
164
Рис. 40. Метаболизм арахидоновой кислоты.
Использованы международные сокращенные обозначения простагландинов
(PG), лейкотриенов (LT) и тромбоксанов (Тх).
вызывать бронхоспазм, в наибольшей степени свойственны С5а. Он яв-
ляется очень сильным хемоаттрактантом; по способности повышать про-
ницаемость сосудов и вызывать сокращение гладкой мускулатуры С5а в
10—100 раз превосходит СЗа и в тысячи раз — С4а.
Фактор, активирующий тромбоциты (ФАТ, PAF), представляет
собой продукт липидной природы. Он синтезируется de novo из лизогли-
церинового эфира фосфорилхолина тучными клетками, базофилами,
нейтрофилами и моноцитами при их активации. Вызывая агрегацию
тромбоцитов, этот фактор способствует выбросу содержащихся в них
ферментов и активных факторов. Он повышает проницаемость сосудов
путем сокращения эндотелиальных клеток, активирует нейтрофилы, вы-
зывает спазм гладкой мускулатуры бронхов и расслабляет гладкие мыш-
165
Таблица 37. Биологические эффекты эйкозаноидов
Группы и названия Клетки- продуценты Действие на сосуды Действие на бронхи Хемотаксис Активация
D4, С4, М, ТК Л е й к Расширяют, э т р и е н ы Сильный спазм + Подавляют
Е4 В4 ТК, Н повышают проницаемость Сильно Спазм (±) Активируют
Е2 М, Н расширяет Проста Расширяют, гландины Спазм (на фоне (Н, М, Э, 1) + М, Н, Э, Т Подавляет
F2a, D2 М,ТК усиливая эффект гистамина Расширяют действия LT) или расшире- ние Спазм (усиливает эффект LT, С5а) ± М, Т, подав- ляет агр. тромб. Подавляет
12 Эндо- Сильно расши- агр. тромб. Подавляет
А2 телий Тромбо- ряет, повышает проницаемость Т р о м Суживает б о к с а н ы Спазм агр. тромб. Вызывает
(проста- циклин) 5-НЕТЕ циты, М ТК, Н — — агр. тромб. Активирует Н, ТК, Э
Примечание. М — моноциты/макрофаги; Н — нейтрофилы; ТК — тучные клет-
ки; Т — Т-лимфоциты; агр. тромб. — агрегация тромбоцитов; Э — эозинофилы; LT — лей-
котриены.
цы сосудистой стенки. В связи с коротким сроком жизни PAF его роль в
развитии аллергических реакций подвергается сомнению.
Эйкозаноидами называют продукты метаболизма арахидоновой кис-
лоты (жирной ненасыщенной кислоты, молекула которой содержит
20 атомов углерода и 4 ненасыщенные связи). Арахидоновая кислота обра-
зуется из мембранных фосфолипидов как прямой продукт проявления ак-
тивности фосфолипазы А или косвенный продукт превращений, опосре-
дованных фосфолипазой С. Это происходит при активации различных
типов клеток, особенно тех, которые участвуют в развитии воспаления, в
частности аллергического: эндотелиальных и тучных, базофилов, моноци-
тов/макрофагов. Схема превращений арахидоновой кислоты представле-
на на рис. 40, а характеристика образующихся при этом продуктов — в
табл. 37. Наиболее принципиальным является раздвоение путей превра-
щения арахидоновой кислоты, катализируемых двумя ферментами — цик-
локсигеназой и 5'-липооксигеназой. Циклооксигеназный путь приводит к
166
образованию простагландинов и тромбоксанов из нестабильных промежу-
точных продуктов — эндоперекисных простагландинов G2 и Н2, а липок-
сигеназный — к образованию лейкотриенов и 5-ГЭТЕ (5-гадроксиэйкоза-
тетраеноат) через промежуточные этапы — 5-ГПЭТЕ и лейкотриен А4.
Простагландины и лейкотриены во многих отношениях альтернатив-
ны по своим физиологическим эффектам, хотя и внутри этих групп су-
шествуют значительные различия в активности. Общим их свойством •»
являются преобладание действия на сосудистую стенку и гладкие мыш-
цы, а также хемотаксический эффект. Эти воздействия реализуются в ре-
зультате взаимодействия эйкозаноидов со специфическими рецепторами
на поверхности клеток. Некоторые представители семейства эйкозанои-
дов усиливают действие других вазоактивных и хемотаксических факто-
ров (например, анафилактоксинов) в большей степени, чем проявляют
собственное влияние.
Лейкотриены С4, D4 и Е4 представляют собой Сзо-жирные кислоты,
молекула которых в положении 5 содержит ОН-группу, а в положении
6 — боковые серосодержащие цепи (например, глутатион). Эти лейко-
триены образуются и выделяются в среду в течение 5—10 мин после ак-
тивации тучных клеток или базофилов. LTC4 присутствует в среде 3—
5 мин, в течение которых он превращается в LTD4; последний преобла-
дает в последующие 15 мин, медленно превращаясь в LTE4. Эти лейко-
триены (особенно LTD4) вызывают спазм гладкой мускулатуры и регу-
лируют локальный кровоток, снижая артериальное давление. Активность
LTD4 в отношении гладких мышц в 100 раз выше, чем гистамина, и в
2—10 раз выше, чем LTC4 и LTE4. Последние оказывают хемотаксичес-
кое действие, но более слабое, чем LTD4. Лейкотриены этой группы яв-
ляются медиаторами аллергических процессов, в частности медленной
фазы бронхоспазма при бронхиальной астме. Ранее комплекс этих фак-
торов (LTC4, LTD4 и LTE4) называли медленно реагирующей субстан-
цией А. Кроме того, они подавляют пролиферацию лимфоцитов и
способствуют их дифференцировке. LTB4 (дигидроксиэйкозотетраеновая
кислота) в большей степени проявляет хемотаксическое и активирующее
действие в отношении моноцитов, макрофагов, нейтрофилов, эозинофи-
лов и даже Т-клеток. Еще один продукт липоксигеназного пути, 5-ГЭТЕ,
менее активен, чем лейкотриены, но тем не менее и он может служить
хемоаттрактантом и активатором нейтрофилов и тучных клеток.
Простагландины представляют собой Сзо-жирные кислоты, молекула
которых содержит циклопентановое кольцо. Варианты, отличающиеся по
типу и положению замещающих групп (окси-, гидрокси-), обозначают раз-
личными буквами, цифра в обозначении — число двойных связей в моле-
куле. Простагландины накапливаются в очаге воспаления позже таких
агентов, как кинины и гистамин, несколько позже лейкотриенов и одно-
временно с монокинами (через 6—24 ч). Помимо вазоактивного и хемо-
таксического воздействия, достигаемого в кооперации с другими фак-
торами, простагландины (особенно PGE2) проявляют регулирующее дей-
ствие при воспалительных и иммунных процессах. Экзогенный PGE2 вы-
зывает некоторые проявления воспалительной реакции, но подавляет
иммунный ответ и аллергические реакции. Так, PGE2 снижает цитотокси-
167,
ческую активность макрофагов, лимфоцитов и нейтрофилов, пролифера-
цию лимфоцитов, продукцию цитокинов. Он способствует дифференци-
ровке незрелых лимфоцитов и клеток других кроветворных рядов. Некото-
рые его эффекты связаны с повышением уровня внутриклеточного цАМФ.
PGE2 и PGD2 подавляют агрегацию тромбоцитов. PGF2 и PGD2 вызыва-
ют сокращение мускулатуры бронхов, тогда как PGE2 расслабляют ее.
Тромбоксан А2 (ТХА2) — С2о-жирная кислота; в его молекуле есть
6-членное кислородсодержащее кольцо. Это очень нестойкая субстанция
(время полужизни 30 с), которая превращается в неактивный тромбоксан
В2. ТХА2 вызывает сужение сосудов и бронхов, агрегацию тромбоцитов
с освобождением их ферментов и других активных факторов, способству-
ет митогенезу лимфоцитов. Еще один продукт циклогеназного пути,
PGI2 (простациклин), также нестоек. Он реализует свое действие через
цАМФ, сильно расширяет сосуды, увеличивает их проницаемость, инги-
бирует агрегацию тромбоцитов. Наряду с брадикинином простациклин
обусловливает ощущение боли при воспалении.
Таким образом, часть медиаторов воспаления (кинины, анафилатокси-
ны) формируется в жидкой фазе вследствие повреждения тканей и индук-
ции свертывания крови, активации комплемента и других процессов,
сопровождающихся активацией протеиназ. Роль основных медиаторов вос-
паления выполняют цитокины, продуцируемые преимущественно макро-
фагами. Небелковые медиаторы воспаления, вырабатываемые макрофагами
и нейтрофилами (эйкозаноиды), играют вспомогательную и регуляторную
роль в развитии воспаления и дополняют эффект других факторов. Особое
место занимают продукты тучных клеток и базофилов, определяющие раз-
витие аллергического воспаления. Эти продукты выделяются в два приема:
практически мгновенно выбрасываются предобразованные медиаторы ко-
роткого срока действия (гистамина и др.) и несколько позже продуцируются
и секретируются эйкозаноиды (прежде всего — лейкотриены), которые оп-
ределяют медленную фазу аллергической реакции.
Существует несколько систем гуморальных факторов, участвующих в
первой линии иммунной защиты. Основная из них — система ком-
племента — работает по принципу каскада последовательно активи-
руемых факторов. Эта система запускается с участием иммунных
комплексов (классический путь) и без них (альтернативный путь). Ре-
зультатами активации комплемента являются опсонизация клеток
(что способствует их фагоцитозу), цитолиз вследствие образования
пор в мембране, образование пептидных фрагментов, обладающих хе-
мотаксическим и сосудорасширяющим действием. В первой линии
защиты участвуют цитокины, секретируемые моноцитами и макрофа-
гами (ИЛ-1, ФНОа, ИЛ-6, хемокины) и обладающие провоспали-
тельным действием. В обеспечении естественной резистентности иг-
рают роль также белки острой фазы, продукты расщепления арахидо-
новой кислоты (эйкозаноиды) — простагландины и лейкотриены,
факторы, секретируемые тучными клетками, воспалительные пептиды.
168
Молекулярные и клеточные основы
адаптивного иммунитета
3.1. АНТИГЕНРАСПОЗНАЮЩИЕ МОЛЕКУЛЫ
Основу иммунологических процессов составляют события, связанные с
распознаванием антигенов и реакцией на них клеток иммунной системы.
Способностью специфически распознавать антигены и их пептидные
фрагменты обладают две группы молекул — иммуноглобулины и Т-кле-
точные рецепторы. Они присутствуют на поверхности соответственно В-
и Т-лимфоцитов, выполняя роль антигенраспознающих рецепторов. Им-
муноглобулины существуют, кроме того, в свободной, растворимой, фор-
ме, представляя собой сывороточные антитела.
3.1.1. Иммуноглобулины (антитела)
Антитела, т.е. молекулы, специфически взаимодействующие с антигена-
ми, первоначально обнаружили во фракции у-глобулинов сыворотки
крови. Позже было идентифицировано семейство молекул, с которыми
связана активность антител, — иммуноглобулины. Было установлено, что
молекулы антител различной специфичности имеют аналогичную струк-
туру, но отличаются строением активного центра — антигенсвязывающего
участка. В середине 60-х годов были описаны мембранные иммуноглобу-
лины, составляющие основу антигенраспознающих рецепторов В-лимфо-
цитов. Наиболее интенсивные исследования структуры иммуноглобу-
линов и природы их сродства к антигену проводились в 60—70-е годы в
лабораториях, возглавлявших R.Porter и G.Edelman. Большой вклад в
изучение антител внесли работы C.Milstein, который ввел в научный
обиход использование моноклональных миеломных иммуноглобулинов и
был одним из создателей гибридомной технологии (G.Kohler, C.Milstein).
С помощью этих методов были получены моноклональные антитела
любой специфичности (см. раздел 4.1.2). Наконец, решающим достиже-
нием в изучении генетических и молекулярно-биологических основ фор-
мирования разнообразия антител явилось сделанное S.Tonegawa открытие
процесса перестройки (реаранжировки) V-генов иммуноглобулинов.
3.1.1.1. Сывороточные иммуноглобулины — антитела
Организация молекул иммуноглобулинов. Полипептидные цепи и домены.
Молекула иммуноглобулинов построена из цепей двух типов — тяжелых
(Н) и легких (L). Так называемый мономерный иммуноглобулин включает
169
a
Ate. 41. Строение молекулы IgGl человека.
a — расположение доменов, локализации углеводных остатков (ув), участков,
чувствительных к протеолизу папаином (пап) и пепсином (пеп); L, Н — соответ-
ственно обозначения легких и тяжелых цепей; VlVhClCh1—3 — обозначения до-
менов; S-S — дисульфидные связи; Fab, Fc — фрагменты, образующиеся при
действии папаина; a, F(ab')2, Fc' — при действии пепсина; I, II и III — гиперва-
риабельные участки, б — формирование доменами молекулы IgGl петель за счет
внутридоменных дисульфидных связей [по Дееву С.М., 1997] (обозначения те же;
цифры соответствуют номерам аминокислотных остатков).
170
две Н- и две L-цепи, соединенные дисульфидными связями. Каждая цепь
содержит от 2 до 5 гомологичных участков, состоящих примерно из
110 остатков аминокислот и имеющих сходную пространственную орга-
низацию. Эти участки образуют компактные, относительно изолирован-
ные пространственные структуры, скрепленные дисульфидной связью, и
обладают автономными функциями. Такие структуры называют доменами
(рис. 41).
Во всех цепях лишь N-концевой домен имеет отношение к распозна-
ванию антигена. Это связано с тем, что цепи индивидуальных молекул
иммуноглобулинов, как правило, отличаются первичной структурой дан-
ного домена (отсюда его название — вариабельный, или V-домен). Такая
структура является основой для формирования антигенсвязывающих
участков с индивидуальной, сильно варьирующей от молекулы к молеку-
ле специфичностью. Эти участки образуются в результате комбинирова-
ния V-доменов Н- и L-цепей. Структура остальных доменов постоянна в
молекулах конкретных типов, поэтому они называются константными,
или С-доменами. В L-цепях содержится один С-домен, в Н-цепях — 3—
4 С-домена. С С-доменами связаны некоторые функции иммуноглобули-
нов, не имеющих отношения к распознаванию антигенов: взаимодейст-
вие с рецепторами клеток, активация комплемента и др.
При действии на молекулы иммуноглобулинов папаина молекулы
расщепляются с образованием двух фрагментов — Fab (antigen-binding) и
одного Fc (cristallizable). Первый фрагмент содержит всю легкую цепь, V-
домен и первый С-домен Н-цепи; Fc-фрагмент включает остальные С-
домены Н-цепей. При воздействии пепсина разрыв Н-цепей происходит
ближе к С-концу. Образующиеся антигенсвязывающие фрагменты не-
сколько больше по размерам, чем Fab-фрагменты, и соединены дисуль-
фидной связью. Они обозначаются как Р(аЬ')2-фрагменты. Пепсиновый
Fc'-фрагмент короче папаинового Fc-фрагмента.
Строение С-домена L-цепей обусловливает принадлежность этих
цепей одному из двух изотипов — к и Л. Строение константных участков
Н-цепей определяет наличие нескольких изотипов этих молекул, кото-
рые первоначально были идентифицированы серологически (с помощью
антител). Существует 5 основных изотипов Н-цепей — ц, у, а, 5 и е. Каж-
дая молекула может содержать цепи лишь одного изотипа. В зависимости
от разновидностей Н-цепей различают 5 основных классов иммуноглобу-
линов: IgM, IgG, IgA, IgD и IgE (латинские буквы в обозначении классов
иммуноглобулинов соответствуют греческим буквам в обозначении Н-
цепей). На основе более тонких различий аминокислотной последова-
тельности Н-цепей среди IgG выделяют подклассы (субтипы) IgGl, IgG2,
IgG3 и IgG4 (у мышей IgGl, IgG2a, IgG2b, IgG3), среди IgA — IgAl и
IgA2. Иммуноглобулины всех классов могут относиться к К- или L-типу
в зависимости от присутствия в их составе к- или Х-цепей. У человека
соотношение К- и L-типов иммуноглобулинов составляет 3:2.
Данные о свойствах иммуноглобулинов разных классов и подклассов
и их содержании в сыворотке крови представлены в табл. 38. Как уже от-
мечалось, домены иммуноглобулинов весьма сходны по пространствен-
ной организации. Они представляют собой компактные глобулы, обра-
171
Рис. 42. Структура доменов иммуноглобулинов.
Характер укладки p-слоев полипептидных цепей в вариабельном (V) и констант-
ном (С) доменах. Буквенные обозначения отражают последовательность располо-
жения участков цепи («полос») в молекуле (от N- к С-концу, которые также
отмечены на схеме). Незаштрихованные и заштрихованные полосы относятся к
двум разным p-слоям, лежащим напротив друг друга. S-S — внутридоменная ди-
сульфидная связь. Следует обратить внимание на две полосы С' и С", которые
присутствуют в V-, но не в С-домене.
зованные двумя p-слоями, которые сформированы фрагментами поли-
пептидной цепи, свернутой в виде гармошки (в С-доменах 4 фрагмента с
одной стороны и 3 — с другой, в V-доменах — по 4 фрагмента). В центре
этой двуслойной структуры находится дисульфидная связь. Ориентация
слоев, состоящих из 4 и 3 фрагментов, в доменах противоположна (по-
вернута на 180е относительно друг друга). Противоположна также ориен-
тация слоев в прилегающих друг к другу доменах Н- и L-цепей. С-до-
мены Н- и L-цепей контактируют гидрофобными поверхностями слоев,
образованных четырьмя фрагментами. Структура V- и С-доменов в схе-
матической форме отражена на рис. 42.
V-домены. Антигенсвязывающие участки. V-домены содержат 4 участ-
ка (занимающих большую часть домена), для которых характерна отно-
сительная стабильность состава (каркас V-домена), и 3 участка с очень
высокой вариабельностью между индивидуальными молекулами (гипер-
вариабельные участки). Положение участков несколько варьирует в раз-
ных цепях и примерно соответствует аминокислотным остаткам 28—36,
49—68, 92—103. Поскольку эти участки играют ключевую роль в распо-
знавании и связывании антигена, их еще называют регионами, определя-
ющими комплементарность (CDR от англ, complementarity determining
regions).
V-домены Н-цепей одинаковы для иммуноглобулинов всех классов.
172
Рис. 43. Строение пентамера IgM.
Черные овалы — домены; прямоугольные выступы — углеводные цепи; линии,
соединяющие мономеры IgM, — межмолекулярные дисульфидные связи. J — со-
единительная цепь (см. с. 177).
По строению каркаса эти домены подразделяются на 3 подгруппы, V-до-
мены к-цепей — на 3 и Х-цепей — на 5 подгрупп. Каркасная последова-
тельность V-доменов весьма консервативна. Гомология между V-доме-
нами одной подгруппы составляет 85—90 %.
В пространственной структуре V-домена вариабельные последова-
тельности локализованы в зоне изгибов полипептидной цепи, направлен-
ной в сторону, противоположную С-доменам, навстречу соответствую-
щим участкам V-домена цепи другого типа (т.е. CDR Н- и L-цепей по-,
вернуты навстречу друг другу). При этом формируется гидрофильный
канал, соответствующий антигенсвязывающему участку (активному
центру) антител. Он представляет собой полость, которая, по данным
электронно-микроскопического изучения, имеет длину около 6 нм и
диаметр 1,2—1,5 нм. Площадь поверхности, предназначенной для кон-
такта с антигеном, составляет 7,2 нм2.
В формировании антигенсвязывающего сайта участвуют пространст-
венно разделенные остатки, входящие в состав Н- и L-цепей (см. рис. 41).
В структуру сайта входят гипервариабельные участки V-доменов, однако
не полностью: поверхность антигенсвязывающего участка захватывает
лишь около 30 % поверхности CDR. Структура антигенсвязывающего
173
сродству. В основе метода лежит использование гаптена (низкомолеку-
лярного соединения, связывающегося с активным центром антител), спо-
собного при взаимодействии с антителом устанавливать с ним кова-
лентную связь и, кроме того, несущего метку, с помощью которой это свя-
зывание может быть зарегистрировано. Позже многие детали структуры
активных центров антител и их взаимодействия с антигеном были уста-
новлены с помощью рентгеноструктурного анализа. Антигенсвязывающая
способность V-доменов Н- и особенно L-цепей в отдельности выражена
значительно слабее, чем активного центра, сформированного в результате
их комбинации. Поскольку молекулы мономерных иммуноглобулинов
имеют две пары Н- и L-цепей, формируется два антигенсвязывающих
участка. Это наглядно демонстрируется электронно-микроскопически,
когда при связывании антителами бифункциональных молекул образуют-
ся видимые кольцевые структуры.
Хотя строение V-доменов и связывающих участков в целом однотип-
но, вариации аминокислот, участвующих в формировании антигенсвязы-
вающей полости, приводит к изменению тонких деталей ее конфи-
гурации. Это служит основой огромной вариабельности данной части
молекул иммуноглобулинов, в результате чего почти каждая индивиду-
альная молекула иммуноглобулина-антитела уникальна по специфичнос-
ти в отношении связывания антигенов. Биологические основы формиро-
вания этой вариабельности рассмотрены ниже.
Идиотипня и аллотнпия. Отражением структурного разнообразия
антигенсвязывающего участка иммуноглобулинов-антител является их
идиотипическое многообразие. Если рассматривать антитела как молеку-
лы с антигенными свойствами, то естественно предположить, что анти-
генная специфичность их вариабельных участков будет практически уни-
кальна. Антигенные участки — эпитопы, локализующиеся в вариабель-
ных зонах, называют идиотопами, а соответствующие антигенные типы
иммуноглобулинов — идиотипами. Некоторые идиотипы свойственны
практически всем антителам данной специфичности, вырабатываемым в
организме генетически однородных животных. Таков идиотип Т15, свой-
ственный антителам к фосфорилхолину, которые продуцируются у
мышей линии C57DL/6. Конкретные антитела имеют повторяющиеся
(перекрестно реагирующие, или общие, идиотипы) и так называемые
частные идиотипы. Общие идиотипы характерны для антител к распро-
страненным эпитопам, например, IdX — идиотип антител к декстрану
мышей, имеющих аллель IgHa. Частные идиотипы являются уникальны-
ми маркерами антител. Активный центр антител к некоторым идиотипам
воспроизводит пространственную структуру антигена, против которого
направлены антитела, несущие идиотип; такие активные центры обозна-
чаются как внутренний образ антигена. Антиидиотипические антитела иг-
рают важную роль в регуляции гуморального иммунного ответа (см.
раздел 4.2.2).
Генетически обусловленная вариабельность константных доменов
или каркасных участков V-доменов проявляется в варьировании антиген-
ных свойств иммуноглобулинов, обозначаемом как аллотипия. Как пра-
174
Свойство IgM IgG IgA IgD IgE
Коэффициент седиментации 19S 7S 7S, 9S, 11S 7S 8S
Мол. масса, хЮОО 950 150-170 160; 380 185 85
Число мономеров 5 1 1 или 2 1 1
Изотип Н-цепи М У а 5 Е
Число С-доменов 5 4 4 • 4 5
Валентность 5 2 2 или 4 2 2
Число S—S-связей между Н-цепями 4 3-12* 4 или 5 1 3
Содержание углеводов, % 12 3 8 13 12
Содержание в сыворотке 0,5- 2 мг/мл 8—16 мг/мл 1,4— 4 мг/мл 0- 0,4 мг/мл 14- 450 нг/мл
% от общего уровня 1g 6 80** 13 0-1 0,002
Срок полужизни, сут 5,1 23 5,8 2,8 2,5
Скорость синтеза, мг/кг в сутки 6,7 33 24 0,4 0,016
Функции Первичный иммунный ответ Вторичный иммунный ответ, защи- та от бакте- рий и токсинов Секретор- ные анти- тела Мембран- ный ре- цептор Реагины, защита от паразитов
* IgGl - 3, IgG2 - 5, IgG3 - 13, IgG4 - 3.
" Среди IgG: IgGl - 65, IgGl - 23, IgG3 - 8, IgG4 - 4 %.
вило, аллотипические варианты обусловлены различиями по 1—2 амино-
кислотным остаткам. Описаны аллотипические системы для различных
цепей [к (Кт, или Inv), у (Gm; имеет 24 варианта, реализующихся в раз-
личных подклассах), а, ц], а также V-доменов; аллотипы тяжелых цепей
включают 2—3 варианта. Функциональная значимость аллотипии не
вполне ясна. Аллотипы используют в качестве генетических маркеров
молекул иммуноглобулинов в популяционных исследованиях.
С-домены. Изотипы иммуноглобулинов. При явном принципиальном
сходстве структуры различных константных доменов гомология их по
аминокислотной последовательности невелика: эта гомология составляет
25—30 % и лишь в отдельных случаях существенно превышает эту вели-
чину (например, для пары доменов Cyl и Cel — 45 %). Домены сущест-
175
Рис. 44. Строение секреторного IgA.
Обозначения см. в подписи к рис. 43. SP — секреторный белок. Остальные обо-
значения — названия доменов IgA.
венно различаются по функциям, которые не имеют отношения к связы-
ванию антигена, но важны для проявления биологических эффектов.
Так, в молекулах IgG в домене Су2 находится участок, ответственный за
связывание компонента комплемента С4Ь, а в домене СуЗ — за связыва-
ние Clq. В домене Су2 находятся участки связывания рецепторов FcyRI
и FcyRII, в доменах Су2 и СуЗ — последовательности, имеющие сродство
к FcyRIII. Структура домена Су2 определяет скорость метаболизма моле-
кулы. С этим доменом в молекуле IgG связаны углеводные цепи, величи-
на, число, состав и локализация которых неодинаковы в молекулах
иммуноглобулинов разных классов (табл. 38). Различия между классами
и подклассами иммуноглобулинов определяются в основном особеннос-
тями строения константных доменов, а также различиями в их числе
(4 — в IgM и IgE, 3 — в иммуноглобулинах остальных классов).
Помимо уже упоминавшихся внутрицепьевых дисульфидных связей,
стабилизирующих структуру доменов, имеются дисульфидные связи
между цепями (см. рис. 41). Единственная такая связь между Н- и L-це-
пями соединяет домены CL и С1н. Она расположена в области С-конца
L-цепи. Один из аллотипов молекулы IgA2 (Am2) сопряжен с утратой ос-
татка цистеина в a-цепи, следствием чего является отсутствие межцепье-
вой дисульфидной связи (Н- или L-цепи в молекулах этого иммуноглобу-
лина связаны нековалентно). В формировании связей между Н-цепями
особую роль играет шарнирный участок — особая часть полипептидной
цепи, не входящая в состав доменов и генетически не родственная им.
В этом гибком участке, доступном для протеолиза, локализуются остатки
цистеина, формирующие межцепьевые связи. Их число, как и протяжен-
ность шарнирного участка, варьирует в молекулах разных классов от
1 (IgD) до 12 (IgG3).
176
Структурные различия между классами иммуноглобулинов обуслов-
лены, помимо особенностей строения, числом и организацией Н-цепей.
Большинство классов иммуноглобулинов представляет собой «мономер-
ные» структуры. В то же время молекула сывороточного IgM — пентамер.
В нем мономерные субъединицы соединены дисульфидными цепями,
особенно чувствительными к восстановлению: при действии 2-меркапто-
этанола 198-молекула распадается на 78-мономеры. Мономеры располо-
жены в виде круга, причем их Fab-фрагменты ориентированы наружу, а
Fc-фрагменты — внутрь. В центральной части пентамера IgM локализу-
ется полипептидная цепь J (от англ, joint), ответственная за стабилиза-
цию полимера. Ее молекулярная масса составляет 15 000. Структурно эта
цепь не родственна Н- и L-цепям молекул иммуноглобулинов. Строение
IgM показано на рис. 43 (см. с. 173).
Существенными структурными особенностями обладает молекула
секреторного IgA. В отличие от сывороточного IgA, обычно представля-
ющего собой мономер, IgA, секретируемый плазматическими клетками
слизистых оболочек, — это димер, скрепленный дисульфидными связями
между С-концами Н-цепей, а также между Н- и J-цепью. Димер IgA вза-
имодействует с поли-Ig-penenTopoM (представитель суперсемейства им-
муноглобулинов, содержит 5 доменов) на поверхности эпителиальных
клеток слизистой оболочки кишечника. Комплекс подвергается эндоци-
тозу и транспортируется к поверхности клетки, обращенной к просвету
кишечника. Когда комплекс IgA с рецептором достигает мембраны, ре-
цептор подвергается протеолизу, а его часть вместе с димером IgA выхо-
дит в просвет кишки в результате экзоцитоза. Фрагмент рецептора,
секретируемый вместе с IgA, называется секреторным компонентом (S-
компонент). Его молекулярная масса составляет 60 000. S-компонент за-
щищает IgA от протеолиза в содержимом кишечника, богатом протеаза-
ми. Комплекс димера IgA с S-компонентом обозначается как секретор-
ный IgA. В такой форме IgA присутствует в просвете не только кишечни-
ка, но и других трактов (бронхиального, урогенитального), а также в
секретах экзокринных желез (молочных, слюнных, слезных, потовых).
Строение секреторного IgA показано на рис. 44.
Иммуноглобулины представляют собой гликопротеины. Различные
их классы существенно отличаются по содержанию углеводных остат-
ков — от 3 до 12 % (см. табл. 38). Углеводные цепи представляют собой
обычно 20-членные цепи, имеющие маннозил-хитобиозную основу и две
антенны. Ббльшая часть углеводов связана с остатками аргинина (N-гли-
козилирование). В молекуле IgG углеводные цепи локализованы преиму-
щественно в Ун2-домене (см. рис. 41), а в иммуноглобулинах других
изотипов они имеются во всех Сн-доменах (кроме Се4). Хотя углеводная
составляющая молекулы иммуноглобулинов не влияет на их специфич-
ность, дефекты гликозилирования могут существенно влиять на биологи-
ческие эффекты антител и обусловливать некоторые проявления им-
мунопатологии (см. раздел 5.3). Негликозилированные молекулы IgG об-
ладают меньшим сродством к FcyRI, FcyRII и Clq.
Роль иммуноглобулинов различных классов в иммунном ответе и за-
щитных функциях иммунной системы различна. В соответствии с после-
177
Рис. 45. Суперсемейство иммуноглобулинов.
Петли округлой формы соответствуют Ig-подобным доменам типов V, С1 или С2,
прямоугольные петли — домены, не родственные Ig. Внизу — обозначения моле-
кул.
довательностью локализации С-генов иммуноглобулинов ранее других в
процессе иммунного ответа начинают секретироваться IgM. С ними свя-
зана значительная часть антител при первичном иммунном ответе. Эти
антитела обладают высокой способностью связывать комплемент, агглю-
тинировать и лизировать клетки-мишени. В то же время им свойственно
относительно низкое сродство к антигену, причем это сродство не воз-
растает в процессе иммунного ответа (отсутствует «созревание» аффини-
тета — см. раздел 4.1.2). Fc-фрагмент IgM-антител относительно слабо
взаимодействует с клетками, что ограничивает биологическую актив-
ность последних. Это антитела экстренной иммунной защиты, предохра-
няющие организм от бактериемии.
Напротив, IgG-антитела, на долю которых приходится основная
часть антител (особенно при вторичном иммунном ответе), обладают
рядом преимуществ перед IgM-антителами по сродству к антигену, эф-
фекторным и регуляторным функциям. Они обеспечивают защиту орга-
низма от микроорганизмов и их токсинов. Ббльшая часть проявлений
защитной активности антител обусловлена именно IgG-антителами. Из-
вестны определенные различия биологических свойств IgG-антител раз-
личных подклассов. Так, IgG4 не связывает комплемент, не взаимодейст-
вует с белком А золотистого стафилококка; IgG2 плохо проникает через
плаценту, не сенсибилизирует кожу, антитела этого класса образуются в
ответ на действие углеводных антигенов. По сродству к FcyIR и FcyllR
подклассы IgG располагаются в следующей последовательности:
Gl > G3 > G4 > G2; с FcylllR взаимодействуют только IgGl и IgG3.
Классическим носителем свойств антител является IgGl, на долю кото-
рого приходится несколько более 50 % всего количества сывороточных
иммуноглобулинов.
IgA является основным иммуноглобулином секретов слизистых обо-
лочек и основным фактором их специфической защиты. Аналогичную
функцию выполняет IgE (особенно при паразитарных инфекциях). Этот
178
Рис. 46. Мембранные Fcy-рецепторы.
Внеклеточные домены изображены в форме овалов. Трансмембранные части ок-
рашены в черный цвет. Линия, соединяющая трансмембранные участки у-цепей
FcyRIIIA, соответствует дисульфидной связи. (А и В — см. в тексте с. 182.)
иммуноглобулин является главным фактором аллергических реакций ги-
перчувствительности немедленного типа, что связано с его сродством к
рецепторам тучных клеток. Функция сывороточного IgD не вполне ясна;
общеизвестна его роль в качестве одного из основных (наряду с IgM)
типов мембранных иммуноглобулинов.
Суперсемейство иммуноглобулинов. Структурное сходство различных
доменов молекул иммуноглобулинов дало основание предположить об-
щность их происхождения. Считают, что существовал некий ген-предше-
ственник, кодирующий первичный домен. От этого гена в результате
.Публикаций и мутационного процесса возникло все разнообразие V- и С-
генов иммуноглобулинов. Более того, оказалось, что домены, сходные с
иммуноглобулиновыми, входят в состав других молекул (например, Т-
клеточного рецептора), некоторых молекул адгезии, продуктов генов гис-
тосовместимости, Thy-1-антигена и других структур (рис. 45). Все они
объединяются в суперсемейство иммуноглобулинов, которому принадле-
жит ключевая роль в иммунных процессах.
3.1.1.2. Мембранные иммуноглобулины как основа рецептора
В-клеток для антигена
Существование на поверхности лимфоцитов рецепторов для антигенов
было предсказано Эрлихом; на этой же идее базировалась селекционно-
179
клональная теория Бернета. Обнаружение в середине 60-х годов мембран-
ных иммуноглобулинов на поверхности В-лимфоцитов послужило осно-
вой для понимания биохимической природы В-клеточных рецепторов для
антигена, в качестве которых и стали рассматривать мембранные имму-
ноглобулины (mlg). Недавно установлено, что рецептор В-лимфоцитов
для антигена представляет собой комплексную структуру, включающую,
помимо мембранного иммуноглобулина, несколько полипептидных це-
пей иной природы, а также некоторые ферменты (см. раздел 1.1.1 и рис. 5).
Преобладающим классом мембранных иммуноглобулинов является
IgM, который присутствует на поверхности всех зрелых В-лимфоцитов,
не контактировавших с антигенами. В-клетки, созревание которых уже
завершилось в костном мозгу, наряду с IgM, несут рецептор IgD. В про-
цессе иммунного ответа происходит смена изотипа рецептора на IgG, IgE
и IgA. Число молекул иммуноглобулиновых рецепторов на зрелой В-
клетке до ее контакта с антигеном составляет около 150 000. Все рецеп-
торы каждой клетки идентичны по специфичности, поскольку их Н- и
L-цепи имеют одинаковые V-домены. Молекулы идентичны также по
типу L-цепей и аллотипу. Генетические механизмы этой унификации, а
также переключения изотипов и смены экспрессии мембранных имму-
ноглобулинов на секреторные рассмотрены ниже.
Индивидуальные В-лимфоциты, как правило, различаются по специ-
фичности Ig-рецептора. Лишь потомки одной клетки-предшественницы
(клоны), если в их V-генах не произошло мутации, идентичны по специ-
фичности. Сумма всех клонов, образующих популяцию В-лимфоцитов,
обеспечивает возможность распознавания основных антигенных конфи-
гураций, что определяет ее антигенраспознающий репертуар.
По структуре мембранные иммуноглобулины несколько отличаются
от сывороточных. Мембранный IgM представлен мономерной 88-фор-
мой, а 50 % молекул мембранного IgD — полумолекулой (HL). Мембран-
ные иммуноглобулины обладают гидрофобностью и выходят в раствор
лишь с помощью детергентов. Это связано с наличием в С-концевой
части их Н-цепей трансмембранного домена, не гомологичного другим
доменам иммуноглобулинов. В ц-цепи этот участок включает 41 остаток
и имеет молекулярную массу 1700. В мембранных иммуноглобулинах
других классов величина трансмембранного и цитоплазматического
участков может быть больше: их молекулярная масса варьирует от 2000
до 8000.
Как уже отмечалось (см. раздел 1.1.1), В-клеточный рецептор для
антигена содержит в своем составе дополнительные молекулы, не связан-
ные с распознаванием, но важные для передачи сигнала (см. рис. 5;
табл. 39). Прежде всего это гомодимерные молекулы Iga и Igp (CD79a и
CD79b). Они сходны по величине и структуре, их молекулярная масса со-
ставляет около 40 000. К дополнительным молекулам относятся также
компоненты корецептора, который включает CD19, 22 и 81 (ТАРА-1).
С рецепторным комплексом связаны также молекулы CD20, 21 и Leu 13.
К цитоплазматическим доменам некоторых из дополнительных молекул
примыкают тирозинкиназы р561ск, р59^п, р561Уп, а также blk, обеспечи-
вающие включение активационного сигнала; с корецептором связана
180
Таблица 39. Молекулярные компоненты В-клеточного рецептора (BCR)
Молекула Мол. масса, X число цепей Субъеди- ничный состав Семейство Функция
IgM, мономер 200 2 ц- и 2 L-цепи Ig Связывание антигена
IgD, мономер 185 2 8- и 2 L-цепи То же
CD79a (Iga, димер) 35x2 2 а-цепи «1 Передача сигнала
CD79b (IgP, димер) 37 х 2 2 р-цепи 11 То же
CD19 95 1 цепь II Корецептор, часть комп- лекса CD19 — CD21 — CD81
CD21 (CR2) 145 1 цепь Контрольный белок компле- мента Рецептор для С 3d, корецеп- тор для антигена, часть комплекса CD 19 — CD21 — CD81
CD81 (ТАРА-1) 26 1 цепь 4-кратно про- низывает мем- брану Корецептор, часть комп- лекса CD19 — CD21 — CD81
CD20 33-37 1 цепь То же Регулирует активацию В-клеток
CD22 130/140 а- и Р-цепи Ig Адгезия на Т-клетках, моноцитах
Leul3 Нет данных Нет данных С-лектин Участвует в активации В-клеток
Р13-киназа. Механизмы передачи сигналов через рецепторы лимфоцитов
и роль указанных ферментов рассмотрены в разделе 3.4.
3.1.1.3. Fc-рецепторы
Решающую роль в реализации биологических функций антител принад-
лежит их взаимодействию с клетками организма (не только иммунной
системы). Это взаимодействие осуществляется благодаря присутствию на
поверхности клеток Fc-рецепторов, т.е. участков, обладающих сродством
к уже упоминавшимся фрагментам Сн2- и Сн3-доменов иммуноглобу-
линов.
Характеристика различных Fc-рецепторов представлена в табл. 40.
Мы уже неоднократно упоминали об этих рецепторах при рассмотрении
функций макрофагов и NK-клеток и еще много раз обратимся к ним в
дальнейшем.
181
Таблица 40. Характеристика Fc-рецепторов
Традиционное обозначение CD Мол. масса, xlOOO Экспрессия на клетках Сродство к изотипам Аффинитет, Ка (М-1)
FcyRI CD64 72-75 м, н, э G1>G3>G2>G4 108—109
FcyRII CD32 40-50 М,Н, В,Тр,КЛ,аТ Gl > G2, G4 > G3 2 - 106
FcyRIII CD16 50-65 М, Н, аТ, NK, аЭ Gl, G3 2 105
FceRI ТК, Б, М IgE 109-10Ю
FceRII CD23 45-50 В, аМ, Э IgE 107
FcaR CD89 55-75 Т, В, М IgA —
Примечание. М — моноциты/макрофаги, Н — нейтрофилы, Э — эозинофилы,
В _ В-лимфоциты, Т — Т-лимфоциты, NK — естественные киллеры, Тр — тромбоциты,
Б — базофилы, ТК — тучные клетки, а — активированные клетки.
Известны 3 типа Fcy-рецепторов, 2 — Fce-рецепторов (рис. 46, с. 179)
и 1 — Fca-рецептора. По-видимому, существует Fcp-рецептор, однако он
пока не идентифицирован. Преобладание среди Fc-рецепторов молекул,
специфичных к Fey, отражает основную роль субклассов IgG в осущест-
влении гуморального иммунного ответа и его регуляции. Высокоаффин-
ный рецептор FcyRI присутствует только на поверхности макрофагов и
моноцитов (они имеют Fcy-рецепторы всех 3 типов) и способен взаимо-
действовать с Су2-доменом IgG, как свободного, так и связанного с анти-
геном. Последнее относится и к высокоаффинному рецептору FceRI,
присутствующему на поверхности тучных клеток и базофилов. Осталь-
ные рецепторы обладают более низким сродством к иммуноглобулинам и
связываются только с иммуноглобулинами в составе иммунных комплек-
сов. Соответствующие константы сродства приведены в табл. 40.
Все разновидности Fcy-рецепторов, а также Fcal-рецептора постро-
ены однотипно: их Fc-связывающие цепи имеют два (FcyllR, FcylllR и
Fea) или три (Fcyl) внеклеточных домена, относящихся к суперсемейству
иммуноглобулинов. Причем эти домены у FcyRI и FcyRII сходны по пер-
вичной структуре. Все Fc-рецепторы, кроме одного из вариантов
FcyHIRB, имеют трансмембранный участок и цитоплазматический
домен, протяженность которого существенно варьирует: короткий — у
FcaR и FcyHIRA, промежуточный — у FcyIR и длинный — у FcyRII.
В последнем случае размер цитоплазматического участка может быть
различным; один вариант FcyRII присущ лимфоцитам, два сходных вари-
анта — моноцитам.
Имеются принципиальные различия в строении вариантов FcyRIII А
и В. Первый вариант представлен тримером, включающим уже упомяну-
тую иммуноглобулиноподобную трансмембранную цепь и две у-цепи,
родственные £-цепи Т-клеточного рецептора (см. раздел 3.1.2). Более
того, эта у-цепь входит в состав TCR во многих Т-клетках слизистых обо-
лочек. Она имеет цитоплазматический участок ITAM (см. раздел 3.5.1),
предназначенный для передачи внутриклеточного сигнала. Вариант В
182
б
Рис. 47. Строение рецепторного комплекса Т-клеток TCR—CD3.
а — доменная структура TCR—CD3; указаны названия цепей и молекулярных
комплексов и их расположение относительно клеточной мембраны; S-S — ди-
сульфидные связи; + и — заряд трансмембранной части полипептидных цепей,
б — взаиморасположение полипептидных цепей в рецепторном комплексе
TCRap—CD3 (см. с. 186).
лишен трансмембранного и цитоплазматического участков; он относится
к белкам, заякоренным в мембране через гликозилфосфатидилинозитол.
Как правило, такие белки легко смываются с поверхности клетки и обла-
дают ограниченной способностью генерировать внутриклеточный сиг-
нал. Указанные формы FcyRIII экспрессируются на разных клетках:
FcyRIIIA — на NK-клетках, моноцитах и макрофагах; FcyRIIIB — на
нейтрофилах.
Сложной четвертичной структурой обладает FceRI. В его состав, по-
мимо рассмотренной выше a-цепи, входят р-цепь (4 раза пересекающая
мембрану) и две у-цепи, идентичные у-цепям FcyRIIIA, которые участву-
ют в передаче сигнала (см. раздел 5.2.1). Низкоаффинный рецептор
183
FceRII (CD23) также является трансмембранным белком, но его внекле-
точный домен относится к суперсемейству не иммуноглобулинов, а С-
лектинов. Он легко смывается с поверхности клеток (прежде всего
В-лимфоцитов) и участвует в регуляции их активности, в частности, уси-
ливает синтез IgE.
3.1.2. Антигенраспознающий рецепторный комплекс
Т-лимфоцитов TCR — CD3
Природа антигенраспознающего рецептора Т-клеток оставалась неизвест-
ной до начала 80-х годов, когда совместными усилиями нескольких
исследовательских групп были идентифицированы две полипептидные
цепи (а и Р), входящие в состав рецептора Т-клеток вместе с ранее
описанной молекулой CD3. Для обнаружения цепей, образующих рецеп-
тор, были использованы клоноспецифические моноклональные антитела,
оказывающие на клетки соответствующих клонов антигеноподобное дей-
ствие, вызывая их пролиферацию и дифференцировку в киллеры. В конце
80-х годов было установлено существование второго типа рецептора
Т-клеток, образованного двумя другими полипептидными цепями (у и 5),
которые комплексированы с той же молекулой CD3. Если основным
назначением собственно рецептора (TCR) является связывание антиген-
ного пептида, комплексированного с продуктами главного комплекса
гистосовместимости (МНС), то функция CD3 заключается в передаче
антигенного сигнала в клетку. Структура и генетический контроль рецеп-
торов а₽- и уЗ-типов аналогичны.
Димеры ар и уЗ. Полипептидные цепи, образующие собственно ре-
цепторную часть антигенраспознающих комплексов, относятся к супер-
семейству иммуноглобулинов и имеют доменную структуру. Моле-
кулярная организация TCRap и TCRyS совершенно аналогична (за ред-
кими исключениями, которые будут упомянуты далее). Основные сведе-
ния о полипептидных цепях TCR приведены в табл. 41.
Гомология цепей TCR и молекул иммуноглобулинов невелика. Их
сходство в большей степени относится к доменной организации и осо-
бенностям вторичной и третичной структуры доменов, которая имеет
слоистый вид и стабилизирована дисульфидной связью, как и в цепях
молекул иммуноглобулинов. Каждая цепь TCR имеет по одному V- и С-
домену (в каждом домене содержится 87— 113 аминокислотных остат-
ков), трансмембранный (12—20 остатков) и очень короткий цитоплаз-
матический (3—5 остатков) домены. Структура TCR схематически пока-
зана на рис. 9.
В V-доменах TCR, как и в V-доменах молекул иммуноглобулинов,
имеется 4 участка с относительно постоянной аминокислотной последо-
вательностью (каркасные участки) и 3 гипервариабельных участка (участ-
ки, определяющие комплементарность, — CDR). Особенно высокая
степень вариабельности свойственна третьему гипервариабельному
участку. Гипервариабельные участки входят в состав полости, образую-
щей антигенсвязывающий участок рецептора (его активный центр). V-
домены TCR, как и молекул иммуноглобулинов, подразделяются на
184
Таблица 41. Характеристика полипептидных цепей, входящих в состав
рецепторного комплекса TCR — CD3
Цепь Мол. масса, xlOOO Число остатков Число остатков Cys Число участков гликозилирования
TCR a 27 (37-45) 250-270 5-6 3
Р 32 (52-54) 290-315 6 3
Y 35 (40-44) 300-315 8 3
8 45 (50-52) 400-425 6 3
CD3 у 25 160 3 3
8 20 150 4 3
£ 19 164 2 0
£ 16 142 1 0
И 22 1 0
несколько семейств со сходной каркасной последовательностью. Для не-
которых семейств V-домена p-цепи установлена связь с определенной
специфичностью в отношении суперантигенов или молекул МНС. На-
пример, Vp6 связан с распознаванием эндогенного суперантигена Mis-1а,
a Vpi7a — продуктов гена МНС I-Е. Гомология различных семейств V-
доменов составляет 15—60 % (для каркасной последовательности —
около 70 %), С-доменов — около 80 %.
Для распознавания антигенного пептида в комплексе с продуктами
МНС требуется сохранение целостности димера: антигенсвязывающий
участок TCR образован V-доменами обеих цепей, а изолированные цепи
практически лишены антигенсвязывающей способности. Несмотря на
различие цепей, формирующих антигенсвязывающие участки TCR и мо-
лекул иммуноглобулинов, иногда удавалось выявить перекрестную реак-
тивность их идиотопов, что отражает сходство их пространственной
структуры. Полипептидные цепи TCR соединены дисульфидными связя-
ми (исключение составляет одна из разновидностей уб-TCR, в которой
цепи связаны нековалентно). Эта связь находится в непосредственной
близости к мембране вне иммуноглобулиновых доменов, в гибком (шар-
нирном) участке. Обе цепи имеют по два участка гликозилирования.
Цепи TCR экспрессируются на мембране только в комплексе с CD3.
Для установления связи с ними в составе трансмембранного домена
цепей TCR имеется положительно заряженный остаток лизина, который
взаимодействует с отрицательно заряженным остатком аспарагиновой
кислоты в цепях CD3.
Доказана альтернативность экспрессии аР-TCR и уб-TCR. Как и в
случае иммуноглобулинов, каждая клетка может экспрессировать только
TCR, идентичные по составу и специфичности. В норме на поверхности
зрелых Т-клеток содержится 30 000—40 000 молекул TCR. Растворимые
185
молекулы рецептора в норме не определяются, они продуцируются лишь
клетками с мутациями по С-генам TCR.
На основе аналогий с иммуноглобулинами и данных кристаллогра-
фических исследований созданы модели активного центра TCR. Соглас-
но одной из них, участки CDR1 и 2 вовлекаются во взаимодействие с
наружными доменами молекул МНС, a CDR3 — с антигенным пепти-
дом. В пользу такого распределения свидетельствует ограниченное разно-
образие молекул МНС и высокое — антигенных пептидов, что соответст-
вует аналогичной вариабельности CDR, участвующих в их распозна-
вании.
Комплекс CD3. Комплекс полипептидных цепей, обозначаемый
CD3, выявлен в 1979 г. (т.е. раньше, чем цепи TCR) с помощью монокло-
нальных антител ОКТЗ. Оказалось, что эта структура включает молекулы
4—5 типов (рис. 47, с. 183). Все цепи комплекса CD3 (у, 6, е, т|) явля-
ются трансмембранными белками. Сведения о размерах и структуре
цепей CD3 приведены в табл. 41. Цепи у, 5 и е гомологичны между собой,
а также а- и 0-цепям В-клеточного рецептора; они относятся к суперсе-
мейству иммуноглобулинов. Эти цепи весьма консервативны по структу-
ре (межвидовая гомология составляет 85—90 % при 70—80 % для цепей
TCR). Цепи у, 5 и е соединены между собой, а также с TCR и ^-димером
нековалентно (уже упоминалось об их связывании с цепями TCR, через
заряженные остатки аминокислот в трансмембранной части молекул).
Четыре остатка цистеина в у- и 5-цепях используются для формирования
доменов.
Цепь С, представлена в рецепторном комплексе в виде димера, ко-
торый иногда рассматривают как автономную часть комплекса TCR —
CD3 благодаря его структурной обособленности и существенному отли-
чию £-цепи от других составляющих комплекса CD3: £-цепь не отно-
сится к суперсемейству иммуноглобулинов. Из 143 аминокислотных
остатков £-цепи лишь 9 располагаются внеклеточно и 22 — трансмем-
бранно; 112 остатков образуют цитоплазматический домен. Необычно
большой размер цитоплазматического участка связан с важной ролью
£-цепи в передаче сигнала внутрь клетки: эта цепь содержит так назы-
ваемую активационную последовательность, связанную с рецептором
(ITAM; подробнее см. в разделе 3.4.3). Через эту последовательность
формируется нековалентная связь цепи с тирозинкиназой ZAP-70,
что является ключевым звеном на начальном этапе передачи сигнала с
мембраны внутрь клетки (см. раздел 3.4). Молекула £-цепи не гликози-
лирована.
Около 10 % ^-цепей комплекса образуют не гомодимер, а гетероди-
мер с т|-цепью. Обе цепи являются продуктами одного гена; различия
обусловлены присутствием или отсутствием в молекуле продуктов пос-
леднего экзона. Как гомодимер, так и гетеродимер, содержащие £-цепь,
соединены дисульфидной связью. В составе TCR Т-клеток слизистых
оболочек наряду с £-цепыо имеется у-цепь, идентичная таковой FcyRIII
и FceRI (см. раздел 3.1.1).
Представления о четвертичной структуре комплекса TCR — CD3
окончательно не сложились. Его молекулярная масса при условии мяг-
186
Связывание ___
cgp120
ВИЧ-1 l( V
Рис. 48. Строение корецепторных и костимулирующих молекул Т-лимфоцитов.
Внизу названия молекул. Внутри кружков указан тип, к которому относятся со-
ответствующие иммуноглобулиноподобные домены S-S — дисульфидные связи;
прямоугольные выступы — углеводные остатки. В прямоугольных рамках назва-
ния киназ, с которыми связаны цитоплазматические участки молекул.
кой экстракции без применения восстанавливающих агентов составляет
300 000. Соотношение димера ар, е- и £-цепей составляет 1 : 1 : 1, а упо-
мянутых компонентов и у-, 5-цепей — 2 : 1. На этом основании сделан
вывод, что формула рецепторного комплекса такова: азРз, у, 5, ег> т е-
это двухвалентный комплекс (см. рис. 47).
Цепи CD3 синтезируются в избытке. Их сборка происходит в эндо-
плазматическом ретикулуме. При этом сначала формируется тетрамер
у5е2, затем к нему подсоединяются димеры ар или у5 (допускается, что к
комплексу CD3 цепи рецептора могут подсоединяться по отдельности).
В аппарате Гольджи происходит их гликозилирование, и полимер в со-
ставе (аР)2убЕ2 перемещается на мембрану, где к нему подсоединяется
димер ^2- Экспрессия становится возможной только при наличии всех
компонентов комплекса TCR — CD3 («узким местом» обычно оказыва-
ются компоненты TCR). До этого цепи CD3 присутствуют в цитоплазме
клеток. В состав TCRaP и TCRyS входят идентичные цепи CD3; органи-
зация комплексов обоих типов сходна.
С Т-клеточным рецептором ассоциировано несколько молекул про-
теинкиназ: помимо упомянутой тирозинкиназы ZAP-70, с ним некОва-
лентно связана тирозинкиназа fyn. Кроме того, функционирование
рецепторного комплекса связано с дополнительными адгезивными моле-
кулами, представленными на поверхности клетки.
CD4 и CD8. На зрелых Т-клетках присутствует один из двух вариан-
187
Таблица 42. Некоторые характеристики молекул CD4 и 8
Показатель CD4 CD8ap CD8aa
Хромосома 3 2/2 2
Мол. масса, хЮОО 55-59 34/32 34/34
Доменная структура V-C-C-C-TM-Cy V-S-TM-Cy/V- S-TM-Cy V-S-TM-Cy
Экспрессия на Т-клетках Т-хелперы Т-киллеры, развивающиеся в тимусе Т-киллеры, развивающие- ся вне тимуса
Распознаваемый класс МНС (в скобках — распознающий домен) П (Ср2) I (Са3) I (0,3)
функция Корецепция, передача сигнала, регуляция от- вета, индукция апо- птоза Корецепция, передача сигна- ла, регуляция ответа Вероятно, то же, что у CD8a0
Примечание. Сокращенные обозначения доменов: V — иммуноглобулиновый,
подобный вариабельному; С — иммуноглобулиновый, подобный константному; S — соеди-
нительный (спейсерный) участок; ТМ — трансмембранный; Су — цитоплазматический.
тов молекул, играющих вспомогательную роль при распознавании анти-
генных пептидов. Они различны для Т-клеток, распознающих антиген-
ный пептид в комплексе с разными типами молекул МНС (см. разделы
1.2.2 и 3.3.2) и выполняющих различные функции: на Т-хелперах, распо-
знающих антиген в молекулярном «контексте» молекул МНС II класса,
это CD4 (gp56), а на Т-киллерах, распознающих антиген в комплексе с
молекулами I класса, — CD8 (гетеродимер, содержащий а- и 0-цепи,
gp34/32 или гомодимер, состоящий из двух а-цепей). Подобная «приуро-
ченность» вспомогательных молекул к определенным типам молекул
МНС связана с их сродством к этим молекулам. Это обусловливает ос-
новную функцию CD4 и CD8, которая состоит в повышении сродства
рецепторного комплекса Т-клеток к комплексу молекулы МНС с анти-
генным пептидом, который представляют им антигенпрезентирующие
клетки. На поверхности «наивных» клеток эти вспомогательные молеку-
лы не связаны физически с комплексом TCR — CD3, физическое взаи-
модействие с последним возникает в процессе распознавания молекул
МНС, несущих пептиды. На основании косвенных данных предполага-
ют, что связь CD4 и CD8 с рецепторным комплексом сохраняется у ак-
тивированных Т-лимфоцитов и Т-клеток памяти.
Сведения о молекулах CD4 приведены в табл. 42 и на рис. 48. Эти
молекулы довольно сильно отличаются друг от друга, хотя основой обеих
являются внеклеточные иммуноглобулиновые домены и цитоплазмати-
ческая часть, связанная с тирозинкиназой p56Ick. Молекула CD4 имеет
4 внеклеточных домена. Из них N-концевой построен по типу V-доме-
188
Рис. 49. Локализация генетических сегментов неперестроенных генов Т-клсточ-
ного рецептора AD (кодирует а- и 8-цепи TCR), В (кодирует p-цепь) и G (коди-
рует у-цепь).
п.о. — пары оснований. Для всех трех регионов схема построена в одном масшта-
бе. Множественные вертикальные полоски в сегментах Va/V8 и Vp соответствуют
многочисленным кодирующим участкам (с. 191).
нов, а остальные по структуре аналогичны С-доменам. В наружном доме-
не сосредоточены важные в функциональном отношении участки, ответ-
ственные за связь с молекулой МНС II класса (точнее, с ее р2-доменом,
с которым соединяется V-домен CD3). Известно, что CD4 является ре-
цептором вируса СПИД — ВИЧ-1. Связывающий участок для него также
находится в V-домене; в него вовлечены аминокислотные остатки 31—57
и 81-94.
Обе цепи димера CD8 имеют по одному Ig-подобному внеклеточно-
му домену V-типа, который соединен с трансмембранной частью молеку-
лы с помощью длинного спейсерного («разъединительного») участка.
Последний содержит в а-цепи 50, а в р-цепи — 30 аминокислотных ос-
татков. Два участка, ответственных за взаимодействие с молекулой МНС
I класса, расположены в V-домене. Цепи соединены дисульфидной свя-
зью. С молекулой МНС I класса (ее аЗ-доменом) взаимодействует а-цепь
CD8. Гетеродимер CD8-ap присутствует на поверхности большинства
зрелых СП8+-Т-клеток, прошедших дифференцировку в тимусе, а гомо-
димер CD8-aa — на Т-клетках, дифференцирующихся вне тимуса. Био-
логический смысл использования гетеро- и гомодимеров CD8 разными
Т-клетками не установлен.
На поверхности кортикальных тимоцитов оба типа вспомогательных
молекул сосуществуют. Выбор одного из них происходит в процессе диф-
ференцировки на субпопуляции и неразрывно связан с селекцией (см.
раздел 1.1.1 и рис. 14). Полагают, что одна из функций вспомогательных
молекул состоит в обеспечении возможности использования одного и
того же рецептора (TCR) Т-клетками с различными функциями. Дейст-
вительно, функция клеток каким-то образом связана со способом распо-
189
1 а о л it ц я ларактеристика генов, оетерминирующих антигенраспознающие
молекулы
Цепь Хромо- сома Размер непере- строенного гена, тыс. п.о. Размер тран- скрипта, тыс. оснований Структура транскрипта Число генов (сегментов)
V D J с
Н 14q32 — — VDJC Около 500 15 4 9
к 2р12 — — VJC Около 200 — 4 1
22qll — — VJC 2 — 4 4
а 14qll 700-1000 1,7 VJC Около 100* — Около 80 1
Р 7q32— 35 Около 700 1,3 VDJC 50- 100” 4 17 2
Y 7р15 160 1,6 VJC 7 — 5 2
8 14ql 1 35 2,0 VDJC 7 3 2 4
* 22 семейства.
** 20 семейств.
знавания, который определяется типом молекул МНС, входящих в состав
распознаваемого комплекса. Распознавание молекул МНС в составе их
комплекса с антигенным пептидом лишь частично обусловлено специ-
фичностью TCR; значительный вклад в распознавание МНС вносят
вспомогательные молекулы (корецепторы) CD4 и 8.
Еще одна важнейшая функция молекул CD4 и 8а состоит в инициа-
ции передачи сигнала в клетку. Эта функция реализуется благодаря уста-
новлению связи данных молекул с тирозинкиназой src-типа (см. раздел
3.5.1) р561ск. Сродство киназы к CD4 и 8а повышается после того, как их
конформация изменяется под влиянием взаимодействия с молекулой
МНС. Когда происходит связывание р561ск с цитоплазматической частью
вспомогательных молекул, киназа активируется, результатом чего являет-
ся фосфорилирование нескольких белков, включая С,-цепь TCR — CD3
(см. раздел 3.5.1).
Помимо рассмотренных «положительных» функций молекул CD4
и 8, они играют определенную регуляторную роль. Изолированное пере-
крестное связывание этих молекул (без вовлечения рецептора) вызывает
подавление ответа при действии на TCR. В случае предварительного свя-
зывания CD4 последующая стимуляция через TCR вызывает апоптоз
клеток.
Можно заключить, что молекулы CD4 и 8 способствуют распознава-
нию комплекса антигенного пептида с молекулами МНС, повышая срод-
ство к нему рецептора Т-клеток, определяют специфику распознавания
антигена Т-хелперами и Т-киллерами, участвуют в запуске активацион-
ного сигнала благодаря контакту с тирозинкиназой р561ск и участвуют в
190
регуляции активности Т-клеток. Но ориентировочным данным, участие
вспомогательных молекул повышает примерно в 100 раз эффективность
стимуляции Т-клеток антигеном.
3.1.3. Формирование разнообразия антигенраспознающих
молекул лимфоцитов
Происхождение разнообразия антител и антигенраспознающих рецепто-
ров Т-клеток относится к центральным проблемам иммунологии, в ос-
новных чертах решенных лишь в последнее десятилетие.
Очевидно, что при раскрытии природы разнообразия антигенраспоз-
нающих структур антител и TCR неизбежно обращение к генетической
детерминации синтеза этих молекул. У человека имеется 7 генетических
кластеров, определяющих формирование к-, X- и Н-цепей иммуноглобу-
линов, а-, 0, у- и 5-цепей TCR. Сведения об их локализации и структуре
представлены в табл. 43. Принципиальна однотипность организации всех
этих генных участков (рис. 49, с. 189): они имеют некоторое (как прави-
ло, большое) количество зародышевых V-генов, соединительный сегмент
J (от англ, joint — соединение), а также один или несколько С-генов.
В случае Н-, 0- и 5-цепей между V-геном и J-сегментом имеется еще
один сегмент — D (от англ, diversity). В генах зародышевых и соматичес-
ких клеток (за исключением лимфоидных) V-, D- и J-сегменты про-
странственно разделены (расстояние между V- и С-генами составляет
обычно 700—1000 тыс. пар оснований). Число V-генов, которое теорети-
чески должно определять разнообразие V-доменов соответствующих
цепей, в ряде генных кластеров велико (100 или более), однако не на-
столько, чтобы полностью обеспечить это разнообразие. Вариабельность
антигенсвязывающих участков существенно увеличивается за счет ком-
бинации V-доменов цепей, которые формируют этот участок. Однако и с
учетом этого обстоятельства число вариантов антигенсвязывающих
участков в молекуле антител должно составлять около 100 000, а в моле-
куле TCR-aP — 3000 (см. табл. 44).
Обнаружены несколько дополнительных механизмов формирования
разнообразия антигенраспознающих структур. Основной из них связан с
перестройкой (реаранжировкой) генов, которая осуществляется при со-
зревании лимфоцитов (см. раздел 1.1.1 и см. рис. 5). Такая перестройка
также приводит к формированию «зрелого» V-гена на основе одного из
зародышевых V-генов и произвольно выбранных D- и J-сегментов. В со-
бранном таким образом «зрелом» V-гене участок, происходящий из заро-
дышевого V-гена, кодирует соответственно 95—96 аминокислотных
остатков, а происходящий из D- и J-сегментов — 12—14 остатков V-до-
мена. Этот процесс, родственный рекомбинации генов, осуществляется
при участии экзонуклеаз, кодируемых генами RAG-1 (его продукт гомо-
логичен бактериальным топоизомеразам — ферментам, обусловливаю-
щим пространственную реорганизацию геномной ДНК) и RAG-2,
которые экспрессируются непосредственно перед началом реаранжи-
ровки.
Последовательность событий реаранжировки приведена на рис. 50.
191
В процессе
перестройки
Образование
"шпилек"
До перестройки
Формирование
Р- и N-последо-
вательностей
После
перестройки
(-----Г
9
23
пвпваап
TdT
TdT
Т
IBHUHI
J
Ле. 50. Перестройка (реаранжировка) рецепторных зародышевых генов.
V,J — генетические участки. Цифры на двух верхних схемах (сверху) — число
нуклеотидов в отрезках генома, вовлекаемых в формирование петли. Цифры на
3- и 4-й схемах — участки, прилегающие к V- и J-генам, которые вовлекаются в
формирование P-последовательностей. Стрелками указаны места нематричной
подстройки нуклеотидов (N-вставок), катализируемой терминальной дезоксири-
бонуклеотидилтрансферазой (TdT).
192
Кратко ее суть можно свести к сближению комплементарных последова-
тельностей, содержащих 7 и 9 нуклеотидов (гептамеров и нонамеров).
Эти последовательности находятся между сближаемыми участками, кото-
рые застегиваются подобно застежке «молния» и формируют петлю, со-
держащую изымаемый материал (TCR-делетирующий, или TCRD-эле-
мент). Экзонуклеазы обусловливают разрыв двух нитей ДНК в гептаме-
рах. Нити на участках, прилежащих к сближаемым сегментам, воссоеди-
няются, формируя «шпильку». Затем эндонуклеазы катализируют разрыв
одной нити в области, прилежащей к «шпильке», что приводит к вы-
прямлению нити ДНК и достройке комплементарной нити (за счет до-
стройки формируется фрагмент Р). В это время активируется терми-
нальная дезоксирибонуклеотидилтрансфераза (TdT), которая обеспечи-
вает нематричную (и следовательно, случайную, не детерминированную
генетически) достройку олигонуклеотидного фрагмента в месте разрыва;
такие вставки называют N-фрагментами.
В реаранжировке участвует система ферментов, часть которых «за-
действована» также в процессах репарации любых разрывов ДНК (в том
числе продукты гена scid, мутация которого приводит к нарушению реа-
ранжировки генов рецепторов Т- и В-лимфоцитов и к развитию тяжелого
комбинированного иммунодефицита — см. раздел 5.1.1). В состав «зрело-
го» V-гена входит лишь один зародышевый V-ген, выбор которого про-
исходит случайно, но с определенным предпочтением V-генов, располо-
женных ближе к З'-концу занимаемого ими участка. Из нескольких J-cer-
ментов также произвольно выбирается один. Последовательность нуклео-
тидов в D-сегменте может транскрибироваться в трех рамках считыва-
ния, что также реализуется случайно. Все это служит дополнительным
источником разнообразия, которое определяет структуру 3-го гипервари-
абельного участка цепей, в наибольшей степени обусловливающего спе-
цифичность рецепторов.
Доказана гипермутабельность V-генов иммуноглобулинов: частота
соматических мутаций в VH-reHe составляет 2—4 % при 0,0001 % для
генов нелимфоидных клеток. Однако гипермутабельность лишь в малой
степени реализуется при созревании В-клеток в костном мозгу; в основ-
ном она происходит в процессе иммунного ответа в зародышевых цент-
рах периферических лимфоидных органов (см. раздел 3.5.2). Наличие
гипермутабельности в V-генах TCR не доказано.
Таким образом, существует несколько источников разнообразия V-
генов:
• множественность зародышевых V-генов;
• соматическая гипермутабельность V-генов (для V-генов антител);
• комбинации V-генов с различными J- и D-сегментами;
• вариабельность величины J-сегмента при соединении с V-геном;
• использование различных рамок считывания в D-сегменте;
• Р- и N-вставки;
• комбинации V-доменов полипептидных цепей.
Суммарное число вариантов структуры антигенсвязывающих участ-
ков, рассчитанное с учетом только комбинаций различных V-генов, J- и
193
7 - 1092
Таблица 44. Источники вариабельности антигенраспознающих рецепторов
лимфоцитов __________________
Характеристика BCR TCR
Н К А. a Р Y 8
Число V-сегментов 500- 1000 250 2 100 50 7 7
Число D-сегментов 10 0 0 0 2 0 2
Число J-сегментов 4 4 3 50 12 3 2
N- и Р-вставки ++ — — + ++ + ++
Соматический гипермутагенез + + + — — — —
Число перестроенных V-генов Зх 104 800 6 5000 1620 18 28
Число ассоциаций Нк - ю. - - 2,4 х 106, - 0,18 х 106 8,1 х 106 504
Число вариантов, обусловленных соединением V(D)J Около 10й Около 1013 Около 1015
Общее число вариантов Около 1017 Около 1019 Около 1017
Примечание. + имеются нерегулярно; ++ имеются как правило; — не имеются.
D-сегментов, а также V-доменов полипептидных цепей, для молекул им-
муноглобулинов составляет 24 х 106, а для молекул ap-TCR — 8 х 106
(комбинаторная вариабельность уЗ-TCR также высока). Реальные цифры
должны быть увеличены с учетом гипермутабельности, N-вставок, вари-
абельности, обусловленной особенностями считывания D-сегмента и
подсоединения J-сегмента; по-видимому, они превышают сотни милли-
онов (табл. 44).
Хотя перестройка генов иммуноглобулинов и TCR может в принципе
происходить независимо в обеих гомологичных хромосомах, реально экс-
прессируются гены только одной из них, так как завершение перестрой-
ки гена конкретной цепи в одной хромосоме приводит к прекращению
экспрессии генов RAG-1 и RAG-2. Это обеспечивает аллельное исключе-
ние в отношении V-генов (т.е. невозможность одновременной экспрес-
сии в одной клетке молекул иммуноглобулинов или TCR с разной
специфичностью). На сходных принципах основывается аллельное ис-
ключение в отношении С-генов иммуноглобулинов. Оно проявляется в
невозможности экспрессии одной клеткой молекул иммуноглобулинов
разных классов (кроме ситуации с коэкспрессией IgM и IgD). На таких
же принципах базируется запрет на одновременную экспрессию TCR а0-
и уЗ-типов. При построении TCR аллельное исключение строго соблюда-
ется в отношении p-цепи и значительно слабее — в отношении а- и у-
цепей.
Аллельное исключение достигается определенной последовательнос-
тью событий перестройки генов иммуноглобулинов и TCR. Она начина-
794
ется по сближении J- и D-сегментов в генах Н-, у- и p-цепей обеих хро-
мосом, после чего образуются перестроенные гены VJD или VJ в одной
из хромосом. Если этот процесс завершился успешно (не возникло помех
для считывания), аналогичный процесс в другой хромосоме блокируется.
Если же перестройка произошла неудачно, такой процесс осуществляет-
ся во второй хромосоме и заканчивается удачно (тогда происходят под-
ключение С-генов и транскрипция мРНК) или неудачно (в этом случае
клетка, как правило, гибнет). Затем по той же схеме происходит пере-
стройка а-генов.
В В-лимфоцитах описанный процесс сначала осуществляется в генах
Н-цепей. Вслед за этим происходит перестройка генов L-цепей. Вначале
она затрагивает гены к-цепи и осуществляется сначала в одной хромосо-
ме. Удачная перестройка приводит к блоку аналогичных процессов в дру-
гой хромосоме и в кластере генов Х-цепей. В случае неудачи перестройки
k-генов в обеих хромосомах аналогичным образом осуществляется пере-
стройка генов Х-цепей.
В принципе аналогично происходит выбор типа рецептора в Т-клет-
ках. Перестройки генов у- и p-цепей начинаются в одной из хромосом
почти одновременно. Запрет или разрешение на перестройку генов в дру-
гой хромосоме осуществляется в принципе так же, как для генов имму-
ноглобулинов. Более специфичны закономерности выбора между
перестройкой одной из пар генетических кластеров — у5 или ар. Нередко
в одной и той же клетке параллельно перестраиваются гены полипептид-
ных цепей, входящих в состав TCR ар- и у8-типов. В этом случае выбор
определяется на уровне регуляторных участков этих генов. Установлено,
что активация ингибирующего участка (сайленсера) гена у-цепи обуслов-
ливает выбор клеткой TCR ар-типа. Противоположный выбор осущест-
вляется при связывании сайленсера а-гена.
Существует 3 типа антигенраспознающих молекул — иммуноглобу-
лины, димеры ар и у5 Т-клеточных рецепторов (TCR). Иммуногло-
булины составляют основу В-клеточных рецепторов (BCR), а в
секретируемой форме представляют собой антитела. В состав им-
муноглобулинов входит по две или более тяжелые и легкие цепи.
Их структурными единицами являются домены (относительно
автономные участки цепей). Наружные (от мембраны клетки) до-
мены (V-домены) отличаются очень высокой вариабельностью.
Комбинация V-доменов тяжелых и легких цепей формируют анти-
генсвязывающий участок. Остальные домены (С-домены) имеют
постоянную аминокислотную последовательность. В них содержат-
ся участки, распознаваемые тканевыми Fc-рецепторами. Свойства
С-доменов тяжелых цепей обусловливает принадлежность молеку-
лы к изотипам — IgM, IgD, IgG, IgA, IgE. В составе BCR «наивных»
В-клеток содержатся IgM и IgD. IgG представляет собой основной
изотип антител при иммунном ответе (особенно вторичном), IgA-
антитела преобладают в слизистых оболочках, IgE-антитела обеспе-
чивают защиту от паразитов и являются аллергическими анти-
195
7*
телами, строение димеров оф и у5 TCR аналогично структуре им-
муноглобулинов. Они также содержат V- и С-домены, из которых
первые участвуют в формировании антигенраспознающего участка.
Кроме рассмотренных молекул, в состав рецепторов лимфоцитов
входят дополнительные молекулы, участвующие в передаче сигнала
о связывании антигена внутрь клетки. В BCR это димеры CD79, в
TCR — комплекс CD3. Разнообразие распознающих структур лишь
в малой степени обусловлено множественностью V-генов и комби-
нацией V-доменов полипептидных цепей, которые формируют свя-
зывающий участок. В наибольшей степени это разнообразие обу-
словлено процессом перестройки V-генов, которая происходит на
определенных этапах развития лимфоцитов и сопряжена с удалени-
ем части генетического материала, случайными стыковками сохра-
нившихся фрагментов, достройкой новых фрагментов ДНК. Дос-
тигаемое разнообразие антигенраспознающих структур обеспечива-
ет возможность распознавания практически любых конфигураций
молекул.
3.2. АНТИГЕНЫ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С АНТИТЕЛАМИ
3.2.1. Антигены
Антигенами называются вещества, способные при попадании во внутрен-
нюю среду организма вызывать иммунный ответ, т.е. систему реакций,
направленных на удаление этих веществ из организма. Антигены — это
не особый класс соединений: ими могут быть практически любые макро-
молекулы, особенно белки и полисахариды. Антигенность определяется
способностью вещества вызвать реакцию иммунной системы конкретного
организма (подобно тому, как пахучие вещества — это любые соединения,
воспринимаемые органами обоняния). Таким образом, возможность обо-
значения вещества как антигена определяется не на основании однознач-
ных объективных критериев, а исходя из его способности вызывать
реакцию иммунной системы (т.е. как бы «с точки зрения» иммунной
системы). Это существенно осложняет изучение антигенов, в том числе в
практическом аспекте. Тем не менее есть несколько признаков, которыми
должно обладать вещество, чтобы выступать в качестве антигена. Это —
чужеродность, иммуногенность и специфичность. Однако даже эти призна-
ки не совпадают при реакции на антиген В- и Т-лимфоцитов. В этой главе
мы рассмотрим представления о природе антигенов, сложившиеся на
основании изучения их способности индуцировать выработку антител и
взаимодействовать с ними. В разделе 3.3 будет представлен материал,
характеризующий антигены, распознаваемые Т-лимфоцитами.
3.2.1.1. Чужеродность
Условие чужеродности антигена для организма связано с основной функ-
цией иммунной системы, состоящей в защите организма от биологичес-
196
кой агрессии. Агрессия чаще всего исходит извне в виде микроорганизмов,
вирусов, паразитов, а также выделяемых ими токсинов; и сами микроор-
ганизмы, и их продукты чужеродны для высших животных. Эндогенная
агрессия (рост опухолей) также часто связана с приобретением клетками
определенных черт чужеродности (например, в результате экспрессии на
поверхности опухолевых клеток вирусных белков). В результате антиген
именно как чужеродная субстанция может рассматриваться в качестве
маркера клеток или молекул, потенциально опасных для организма.
Антигенность важна как наиболее ранний сигнал опасности, поскольку
при поступлении в организм потенциально вредоносных объектов их
действие проявляется не сразу и организм может «опознать» их потенци-
альную агрессивность только по наличию антигена.
Таким образом, эволюция избрала косвенный путь «опознания» по-
тенциально опасных объектов по их чужеродности для данного организ-
ма. Это послужило основанием для определения, данного Р.В.Петровым:
антигены — это биологические тела и, молекулы, несущие признаки чуже-
родной генетической информации. Поскольку чужеродность проявляется
относительно конкретного организма, молекула, воспринимаемая как
антиген одним организмом, может не восприниматься в качестве антиге-
на другим организмом.
Связь антигенности со степенью чужеродности макромолекулы для
данного организма наглядно проявляется при оценке иммуногенности
гомологичных белков. Их иммуногенность возрастает по мере увеличе-
ния «эволюционного расстояния» между донором и реципиентом белка.
В основе повышения иммуногенности лежит увеличение степени разли-
чий в первичной структуре белков. Эти закономерности используют при
серологической оценке степени эволюционного родства видов.
Даже единичные замены аминокислот, лежащие в основе внутривидо-
вого антигенного полиморфизма (в частности, в системе гистосовмести-
мости), эффективно распознаются с помощью антител, особенно при
аллоиммунизации (т.е. иммунизации генетически неидентичных особей
того же вида). Комбинация достаточно большого числа полиморфных
генов (особенно высокополиморфных генов гистосовместимости) обеспе-
чивает биологическую индивидуальность, которая проявляется, в частнос-
ти, в отторжении тканей, происходящих практически от любого другого
индивидуума того же вида. На той же основе, хотя и не во всех случаях, ор-
ганизм распознает неоантигены, возникающие вследствие мутаций.
Однако требование чужеродности не является абсолютным при опре-
делении понятия «антиген». Об этом свидетельствует возможность образо-
вания аутоантител, т.е. антител к собственным компонентам организма,
аутоантигенам (см. раздел 5.3). В тех случаях, когда аутоантигенами явля-
ются компоненты тканей, в норме изолированных от иммунной системы
(«забарьерные ткани»), это не нарушает общего принципа чужеродности.
В других случаях аутоантитела образуются в ответ на действие чужеродных
субстанций, имеющих структурное сродство с аутологичными компонен-
тами; эти антитела перекрестно реагируют с аутоантигенами. Так бывает,
например, при стрептококковой инфекции, при которой образуются
антитела к микробным полисахаридам, реагирующие с полисахаридами
197
соединительной и эпителиальных тканей. Лишь в редких случаях, обычно
при патологии, затрагивающей иммунную систему, механизмы селекции
клонов лимфоцитов и иммунорегуляцию, возникает истинная реакция на
собственные антигены (например, при системной красной волчанке).
Определенное количество аутоспецифических клонов лимфоцитов
постоянно присутствует в организме. Среди В-лимфоцитов они характер-
ны в основном для субпопуляции СВ5+-клеток. Их активность, как по-
лагают, подавлена супрессорными вето-клетками. Однако некоторое
фоновое количество их продуктов, аутоантител, постоянно присутствует
в организме. Чаще всего это полиспецифические антитела, взаимодейст-
вующие с ДНК, IgG, компонентами цитоскелета, миелином, тиреоглобу-
лином, коллагеном, альбумином и другими широко распространенными
в организме белками. Вероятно, эти фоновые аутоантитела играют регу-
ляторную или какую-то иную роль в организме.
Другую разновидность аутоантител, не только не связанных с пато-
логией, но играющих важную регуляторную роль, представляют антитела
к идиотипам иммуноглобулинов. Они копируют конфигурации антиген-
ных детерминант, являясь их «внутренними образами», и играют опреде-
ленную роль в регуляции гуморального иммунного ответа (см. разделы
3.1.1 и 4.2.2).
3.2.1.2. Иммуногенность
Иммуногенность обусловливает способность антигена вызывать иммун-
ный ответ независимо от его специфичности. Биологической основой для
проявления этого свойства антигенов служат те механизмы развития
иммунного ответа, которые предполагают участие, помимо лимфоцитов,
определяющих специфическую компоненту реакции, некоторых вспомо-
гательных клеток, а также кооперацию различных типов лимфоцитов.
Способность чужеродных веществ вовлекать в реакцию весь необходимый
клеточный ансамбль и составляет основу их иммуногенности. Иммуно-
генность антигенов зависит не только от свойств молекулы, но и от пути
и режима их введения в организм, от дополнительных воздействий.
Структурно-химические условия иммуногенности. Антигенами могут
быть прежде всего белки и углеводы. Липиды, нуклеиновые кислоты и
другие органические вещества слабоиммуногенны и эффективны лишь в
составе комплексных соединений (например, в виде конъюгатов с белка-
ми). В составе таких конъюгатов они могут обусловливать антигенную
специфичность. Использование конъюгатов низкомолекулярных соеди-
нений (гаптенов) с белками-носителями, введенное в научную практику
К.Ландштейнером, сыграло ключевую роль в анализе свойств антигенов.
В частности, с помощью конъюгатов было показано, что специфичность
антигена определяется преимущественно гаптеном, а иммуногенность —
белком-носителем. С позиций современной иммунологии, предполагаю-
щей необходимость кооперации В-лимфоцитов, вовлекаемых в гумораль-
ный иммунный ответ, с Т-хелперами, иммуногенность в значительной
степени обусловливается способностью антигена активировать Т-хелпер.
Важнейшим качеством, определяющим иммуногенность антигенов,
198
является размер молекулы. С повышением молекулярной массы полимер-
ных молекул увеличивается их иммуногенность. Исключения известны
лишь для углеводных антигенов, для которых это правило срабатывает
лишь до определенного предела. Универсальной шкалы зависимости им-
муногенности от молекулярной массы не существует. Для белков порого-
вый размер молекулы, определяющий появление иммуногенности, ниже,
чем для углеводов. Для белков эта граница, вероятно, связана с появлени-
ем а-спиральной структуры (7—10 аминокислотных остатков), однако она
варьирует в зависимости от конкретного состава, в том числе от способ-
ности остатков участвовать в формировании а-спирали. Минимальная
описанная молекулярная масса иммуногена составляет 450 (арсанил—N-
ацетил—DL-тирозин). При переходе от мономерной формы флагеллина
(40 000) к полимерной (20 000 000) титры антител возрастают на два поряд-
ка. Для углеводов граница между низкой и высокой иммуногенностью
располагается на «уровне» молекулярной массы в десятки тысяч: полимер
декстрана с массой 52 300 слабоиммуногенен, а с массой 90 700 обеспечи-
вает развитие достаточно сильного ответа. Численность антителообразую-
щих клеток, появляющихся в селезенке при иммунизации тремя
полимерами пневмококкового полисахарида с молекулярными массами
220 000, 121 000 и 40 000, отличается примерно на порядок.
Помимо формирования определенных структур, от которых зависит
иммуногенность (например, а-спирали), размер молекулы важен и для
увеличения числа групп, обусловливающих специфичность ответа, —
антигенных детерминант, или эпитопов, т.е. повышения валентности
антигена. Значение этого фактора также проявляется наиболее четко при
использовании конъюгатов, содержащих различное число гаптенных
групп. С повышением числа идентичных групп иммуногенность конъ-
югата растет, даже если его размеры не увеличиваются. Однако после до-
стижения определенной эпитопной плотности дальнейшее возрастание
иммуногенности с увеличением числа эпитопов прекращается, и может
наблюдаться даже снижение иммуногенности вследствие стерических
помех в распознавании детерминант, их взаимной маскировки. Естест-
венно, чем больше величина молекулы, тем больше детерминант она мо-
жет вместить без подобного перенасыщения.
Влияние валентности на иммуногенность имеет значение также в
связи с разнообразием эпитопов, присутствующих на молекуле. Установ-
лено, что молекула приобретает иммуногенность лишь при условии доста-
точного разнообразия ее структуры. Так, поли-Ь-лизин иммуногенен толь-
ко для ограниченного числа животных, например для некоторых линий
морских свинок. Однако введение в состав этой молекулы боковых цепей
или чередование лизина с другими остатками в составе основной цепи де-
лает полимер иммуногенным практически для любых реципиентов.
Наконец, роль размера молекулы в проявлении ее иммуногенности
может быть проиллюстрирована на примере молекулярных агрегатов. Их
высокая иммуногенность в значительной степени обусловлена тем, что
они активно подвергаются эндоцитозу, это важно для процесса обработ-
ки антигена и его представления Т-хелперам.
Давно отмечено, что иммуногенность антигенов зависит от жесткос-
199
ти их структуры, т.е. способности сохранять достаточно определенную
конфигурацию, детали которой и являются объектами распознавания
лимфоцитарными рецепторами. Стабилизации конформации способст-
вует присутствие ароматических, заряженных, полярных аминокислот-
ных остатков. Так, молекула желатина, утратившая жесткость конфор-
мации в результате обработки, практически неиммуногенна, но стано-
вится иммуногенной после введения в ее состав ароматических амино-
кислот. Наоборот, гидрофобные остатки в большом количестве препятст-
вуют формированию а-спирали и стабилизации конформации молекул.
Чрезмерную гибкость придают полимерам остатки пролина, особенно
повторяющиеся. В обоих случаях снижение стабильности молекул сопро-
вождается ослаблением их иммуногенности. На «уровне» выбора участка
молекулы, определяющего специфичность антител (см. далее), однако
предпочтительной является достаточно высокая его гибкость, позволяю-
щая «подстроиться» под структуру активного центра иммуноглобулино-
вого рецептора BCR.
Существует еще одно свойство антигенов, от которого зависит их
иммуногенность: они должны принадлежать к тем классам полимеров, из
которых построены организмы высших животных. Так, полипептиды,
состоящие из D-аминокислот, не свойственных позвоночным, не имму-
ногенны или слабо иммуногенны для этих животных. Полагают, что это
связано с затруднениями деградации этих веществ из-за отсутствия необ-
ходимых ферментов (частичное разрушение является условием вовлече-
ния в иммунный ответ Т-хелперов, т.е. реализации иммуногенности).
Считают, что со снижением способности расщепляться ферментами свя-
зано уменьшение иммуногенности белков после их рацемизации щелоча-
ми. Таким образом, хотя антигены по определению должны быть
чужеродны для организма-хозяина, эта чужеродность не должна перехо-
дить определенные границы. Она проявляется в рамках типичного для
высших животных и их окружения класса макромолекул, для расщепле-
ния которых организм располагает необходимым арсеналом ферментов.
Генетические аспекты иммуногенности. Поскольку иммуногенность
антигена зависит от эффективности процессов обработки, которым он
подвергается в организме, следует ожидать, что она зависит и от генотипа
реципиента, что имеет место в действительности. Существование генети-
ческого контроля иммунного ответа на конкретные антигены показано в
разнообразных экспериментах. Так, при иммунизации инбредных мор-
ских свинок полимерами (Glu — Lys)n или конъюгатом динитрофенил —
поли-L-Lys свинки одной линии отвечали образованием антител на оба
конъюгата, а свинки другой линии не отвечали ни на один из них. Гиб-
ридологический анализ показал, что отвечаемость детерминируется
одним доминантным геном.
Аналогичные результаты получены также в экспериментах на мышах
с использованием других синтетических полипептидов. Если мышей им-
мунизировать разветвленными полипептидами (Т, G) — А-L и (His, G) —
А-L (эти полипептиды содержат основную цепь, образованную поли-L-
лизином, с боковыми полиаланиловыми цепями, заканчивающимися ос-
татками тирозина и глутаминовой кислоты или гистидина и лизина), то
200
мыши линии C57BL/6 дают высокий иммунный ответ на первый, но не
на второй пептид. Мыши линии СВА, наоборот, сильно реагируют на
второй и слабо — на первый пептид. И в этом случае сильный ответ де-
терминируется одним доминантным геном.
И у морских свинок, и у мышей показана связь генов иммунного от-
вета (Ir-1) с комплексом МНС. В столь четкой форме генетическая детер-
минация иммуногенности проявляется лишь в отношении некоторых
достаточно простых по структуре антигенов. Существуют и другие гены
иммунного ответа; отвечаемость на сложные антигены подвержена ком-
плексному генетическому контролю (см. раздел 4.2.1). Данные генетичес-
ких исследований особенно наглядно подчеркивают относительность
понятия «иммуногенность» и зависимость иммуногенности от свойств
организма, в который введен антиген. Оказывается, что иммуногенность
антигена может зависеть от особенностей реакции организма в большей
степени, чем от структуры антигена.
3.2.1.3. Тимуснезависимые антигены
Особую группу составляют антигены, гуморальный ответ на которые
происходит без участия Т-клеток, например, у генетически бестимусных
мышей nude. Такие антигены называют тимуснезависимыми. Антигены
этой группы обладают некоторыми общими свойствами. Как правило, это
очень крупные молекулы, их молекулярная масса превышает 106. Это
могут быть белки и полисахариды, они поливалентны, обычно имеют
повторяющиеся идентичные эпитопы. Полимеризация и агрегирование
тимусзависимых антигенов, а также связывание их с полиэлектролитными
носителями обычно делают эти антигены тимуснезависимыми. Для неко-
торых антигенов этой группы свойственны митогенность по отношению
к В-лимфоцитам и способность вызывать поликлональный иммунный
ответ. Еще недавно считали, что тимуснезависимые антигены не нужда-
ются в обработке макрофагами, поскольку ответ на них не зависит от
генов гистосовместимости и по этой причине избегает Ir-генного контро-
ля. В настоящее время допускают участие вспомогательных клеток в от-
вете на тимуснезависимые антигены, хотя полной ясности в этом вопросе
не достигнуто. Известно, что многие из этих антигенов медленно дегра-
дируют, что обеспечивает их длительное персистирование в организме.
Важные сведения были получены при изучении ответа на тимуснеза-
висимые антигены мышей с мутацией xid, блокирующей дифференциров-
ку В-лимфоцитов до стадии, на которой экспрессируется мембранный
антиген Lyb-5. Эти мыши (а также новорожденные особи других линий, у
которых не успели созреть ЬуЬ-5+-клетки) способны реагировать лишь на
некоторые тимуснезависимые антигены (включая митогенные) и не реа-
гируют на другие тимуснезависимые антигены. Антигены, на которые
способны отвечать мыши с мутацией xid, обозначают как тимуснезависи-
мые антигены I класса, а антигены, на которые они не отвечают, — как ти-
муснезависимые антигены II класса. К первым относятся вещества, мито-
генные для В-лимфоцитов: большинство бактериальных липополисахари-
дов, туберкулин, полифлагеллин, полисахарид бордетелл, а также их конь-
207
югаты с гаптенами. К антигенам II класса относятся поливалентные конъ-
югаты гаптенов с фиколлом, леваном, липополисахариды, выделенные
некоторыми специальными способами, и т.д. Чисто полисахаридные суб-
станции способны (при условии полимерности и полифункциональности)
выступать в качестве тимуснезависимых антигенов II класса, тогда как для
индукции тимусзависимого ответа молекулы должны содержать в своем
составе наряду с углеводным белковый компонент.
Как следует из сказанного выше, Lyb-5+-В-клетки способны реаги-
ровать на тимуснезависимые антигены обоих классов, тогда как менее
зрелые ЬуЬ-5“В-клетки — только на антигены I класса. При ответе на ти-
муснезависимые антигены (особенно I класса) преобладают IgM-антите-
ла, обычно не происходит переключение классов антител, повышение
сродства антител к эпитопам в процессе ответа («созревания» ответа), от-
сутствует или слабо выражена иммунологическая память. Из этого пра-
вила бывают исключения, например, переключение классов антител и
«созревание» их аффинитета при ответе на некоторые антигены II класса,
в некоторых случаях — наличие вторичного ответа. Поскольку перечис-
ленные особенности связаны с преобладанием наименее зависящих от Т-
клеток звеньев гуморального иммунного ответа, можно предположить,
что при ответе на тимуснезависимые антигены участие Т-лимфоцитов
каким-то образом блокируется. В тех случаях, когда этой блокады нет,
наблюдаются упомянутые исключения из правил.
Полагают, что в основе независимости ответа на антигены I класса
от Т-лимфоцитов лежит митогенность названных антигенов в отношении
В-лимфоцитов. Связывание этих молекул с BCR создает на поверхности
В-клеток концентрацию данных молекул, достаточную для реализации
их активирующего действия через рецепторы митогенеза, для осущест-
вления которого не требуются ростовые факторы Т-клеточного проис-
хождения. Эффективность тимуснезависимых антигенов II класса связы-
вают с их способностью к многоточечному взаимодействию с мембраной
В-клеток, обусловливающему перекрестное сшивание их рецепторов, ко-
торого оказывается достаточно для активации В-клеток. В настоящее
время полагают, что по крайней мере при ответе на тимуснезависимые
антигены II класса обязательно участие хелперных клеток. Однако их
функцию могут выполнять не Т-лимфоциты, а естественные киллеры
или другие клетки. Показана роль в развитии ответа на эти антигены ци-
токинов, в первую очередь ИЛ-З, ГМ-КСФ и интерферона у.
3.2.1.4. Толерогенность
Альтернативой индукции иммунного ответа при введении антигена может
служить не только простое отсутствие ответа, но и развитие неотвечае-
мости, обозначаемое для уровня клетки как анергия, а для уровня орга-
низма — как иммунологическая толерантность (см. раздел 4.3.4), т.е.
устойчивая неотвечаемость на данный антиген, восприятие его организ-
мом как своего. Толерогенность индуцируется при введении высоких доз
белков и полисахаридов; для белков существует также зона низких толе-
рогенных доз. Из свойств молекулы антигена, способствующих развитию
202
толерантности, наиболее важными являются безагрегатность и мономер-
ность. В связи с этим для индукции толерантности белковые растворы
подвергают ультрацентрифугированию для освобождения от агрегатов.
Два других свойства, способствующих проявлению толерогенности, —
относительно низкая молекулярная масса (ее порог для полисахаридов
выше, чем для белков) и высокая эпитопная плотность. Таким образом,
молекулы одного класса могут выступать в качестве иммуногенов и
толерогенов или не оказывать влияния на иммунную систему в зависи-
мости от величины, состава, агрегированности, наличия примесей и т.д.
Не меньшую роль в индукции анергии играют свойства отвечающих
клеток, в частности, наличие у них должного рецепторного «оснащения»
(см. разделы 3.5.2 и 4.3.4). При этом специфичность реакции существенно
не меняется, поскольку она детерминируется другими структурами анти-
гена и реализуется через другие процессы в реагирующем организме.
3.2.1.5. Специфичность
Как уже отмечалось, при изучении иммунного ответа на конъюгаты
гаптенов с белками-носителями было установлено, что специфичность
конъюгатов обусловливается гаптеном, т.е. относительно небольшими
порциями молекулы иммуногена, обладающими четкой структурной ин-
дивидуальностью. Позже это подтвердилось при анализе специфичности
природных молекул белков и полисахаридов, а также при изучении ответа
на синтетические полипептиды.
В этих работах было, в частности, установлено, что практически в
любой молекуле антигена есть несколько детерминант, или эпитопов.
Для антигенов с монотонной структурой (например, углеводных антиге-
нов) характерны повторяющиеся однотипные детерминанты. Для белков
свойственны разнообразные детерминанты, против каждой из которых в
принципе может быть индуцирована выработка антител, отличающихся
по специфичности от антител к другим детерминантам. При этом внутри
молекулы устанавливается определенная иерархия детерминант, когда
одна из них является доминирующей (явление иммунодоминантности),
т.е. в спектре антител, которые образуются при введении этого антигена,
преобладают антитела, специфичные к данной детерминанте. После ее
искусственного удаления доминирующая роль переходит к другому эпи-
топу.
Связь специфичности антигенов с относительно небольшими фраг-
ментами их молекулы объясняется самой природой этой специфичности.
Она служит отражением особенностей тех структур, которые способны
распознавать антиген и связывать его. Такими структурами являются ре-
цепторы лимфоцитов и свободные антитела. Именно соответствие
(прежде всего пространственное) между антигеном и рецептором или
антителом, дающее им возможность взаимодействовать с высокой степе-
нью сродства, является материальным проявлением специфичности
антигенов. Но в этом случае размер антигенных детерминант неизбежно
должен определяться размерами активных центров антигенсвязывающих
рецепторов и антител, поскольку упомянутые активные центры представ-
203
ляют собой впадины, которые могут заполняться антигенной детерми-
нантой.
Объем детерминант составляет примерно 2—3 нм3, а протяжен-
ность — 2—4 нм. Полипептидная цепь такой длины соответствует 7—
15 аминокислотным остаткам (мол. масса 600—1000), углеводная цепь —
примерно 6 моносахаридным остаткам. Роль остатков в проявлении спе-
цифичности эпитопа неодинакова: на долю концевого сахара приходится
39 % энергии взаимодействия эпитопа с активным центром антитела, по
мере удаления от конца эта доля убывает и для 6-го остатка она состав-
ляет менее 6 %.
Следует подчеркнуть относительность границ эпитопов в нативных
молекулах, особенно белковых. Не только животные разных видов, но
и разные представители одного вида «различают» неидентичные по раз-
мерам и составу эпитопы. Более того, анализ специфичности монокло-
нальных антител, продуцируемых гибридными клонами, которые полу-
чены на основе клеток селезенки одной мыши, иммунизированной
антигеном, свидетельствует о размытости границ эпитопов и наличии
целых популяций моноклональных антител к вариантам одного и того
же эпитопа. Кроме того, при этом регистрируется разнообразие антител
сходной специфичности по сродству к эпитопу, т.е. по степени про-
странственного соответствия активных центров антител конфигурации
эпитопа. Отсутствие жесткого соответствия их конфигураций — важная
особенность иммунологической специфичности (особенно при первич-
ном иммунном ответе). Это несоответствие выглядит вполне естествен-
ным, если учесть, что связывающие структуры формируются без учас-
тия антигена и поэтому соответствие конфигураций активного центра
антител и эпитопа неизбежно является неполным. Формирование этого
соответствия завершается в процессе «подгонки» при взаимодействии
антигена с антителом. В него вовлекаются как антитела, так и антиген,
незначительно изменяющие свою конфигурацию для достижения ком-
плементарности (отсюда роль гибкости структуры в формировании им-
мунодоминантных эпитопов).
Разрешающая способность распознавания гаптенов антителами де-
тально изучена с помощью реакции задержки. Сущность ее состоит в том,
что исследуемый свободный гаптен, взаимодействуя с антителами, пре-
пятствует реакции с ними конъюгата гаптен — белок, дающий видимые
эффекты типа преципитации. При использовании идентичных гаптенов в
свободной форме и в конъюгате реакцию можно полностью блокировать.
При отсутствии идентичности степень подавления реакции будет тем
выше, чем больше сходство между гаптенами. Аналогичные результаты
можно получить при оценке перекрестной реакции конъюгатов, содержа-
щих сравниваемые гаптены, с антителами к одному из них. Анализ, вы-
полненный с помощью этих методик, позволил установить высокую
разрешающую способность серологического распознавания (т.е. распо-
знавания с помощью сыворотки, содержащей антитела). Выяснилось, что
антитела различают оптическую конфигурацию углеводов, замещение
атомов водорода в циклических соединениях на кислотные и азотсодержа-
щие группы (в определенной степени даже на галогены). Четко распозна-
204
ются позиции замещения (орто, мета, пара), особенно при замещении
кислотными группами. Наконец, распознается заряд детерминанты, кото-
рому соответствует противоположный заряд активного центра.
Как известно, белковые молекулы имеют развитую пространствен-
ную структуру, причем гидрофильные аминокислотные остатки оказыва-
ются экспонированными на поверхности белковой глобулы, тогда как
другие (преимущественно гидрофобные) скрыты в глубине клубка. В ос-
нове взаимодействия антигенов и антител лежит пространственное соот-
ветствие конфигураций эпитопа и активного центра антител. Учитывая
это, можно полагать, что в формировании детерминанты могут иметь
значение не только линейная последовательность аминокислотных ос-
татков, но и пространственные образования, включающие отдаленные
друг от друга участки молекулы. Оказалось, что это действительно так.
Серологически выявляемые антигенные детерминанты белков бывают
двух типов — секвенциальные (линейные), по преимуществу концевые, и
конформационные, причем последние количественно преобладают. Оба
типа детерминант объединяет лишь локализация на поверхности белко-
вой глобулы.
Существование конформационных детерминант четко обосновано в
опытах с синтетическими полипептидами. Было получено два типа поли-
пептидов на основе остатков Glu, Ala, Туг. В одном из них триада этих
остатков повторялась последовательно и многократно, причем цепь при-
обретала а-спиральную конфигурацию. В другом полипептиде к линей-
ному пептиду, образованному остатками Ala, «подшивали» боковые
группы Glu—Ala—Туг. Схематически структура этих пептидов выглядит
следующим образом.
Пептид 1-го типа:
Glu—Ala—Туг—Glu—Ala—Туг—Glu—Ala—Туг—Glu—Ala—Туг—....
Пептид 2-го типа:
Glu Glu
Ala Ala
Туг Туг
Ala—Ala—Ala—Ala—Ala—Ala—Ala—Ala—Ala—Ala—Ala—Ala—....
К пептидам обоих типов получали антитела. Оказалось, что они не
реагировали между собой перекрестно. Реакция антител с полипептида-
ми второго типа блокировалась трипептидом Glu-Ala-Tyr. Реакция поли-
пептидов первого типа со своими антителами блокировалась линейными
пептидами, образованными как минимум 17 чередующимися остатками
Glu, Ala, Туг, формирующими а-спираль. Таким образом, антитела к ли-
нейному полипептиду были направлены к конформационной детерми-
нанте, формируемой а-спиралью, а антитела к разветвленному полипеп-
тиду — к секвенциальной детерминанте, т.е. к детерминанте, зависящей
от последовательности аминокислотных остатков.
205
Рис. 51. Конформационные эпитопы белковых антигенов (из учебника А. Ройта,
1991).
а — эпитоп молекулы лизоцима, связанный с «петлей» полипептидной цепи, по-
ложение в целой молекуле (петля выделена черным цветом); б — та же петля в
изолированном виде сохраняет свою конформацию; в — конформация петли на-
рушается после восстановления дисульфидной связи; г — эпитопы молекулы
миоглобина спермы кашалота. Соединенные в виде цепочки остатки 18—22 со-
ответствуют линейному эпитопу, две группы остатков, обведенные овалами, со-
ответствуют двум конформационным эпитопам, распознаваемым моноклональ-
ными антителами, остаток 109 входит в состав Т-клеточного эпитопа.
Классическим примером конформационной детерминанты является
петля в молекуле лизоцима, включающая аминокислотные остатки в по-
ложении 60—83, скрепленная дисульфидной связью (рис. 51). Разрыв
связи ликвидирует эту детерминанту. Эпитопы подобного рода обнару-
жены в различных белках. Они ликвидируются при денатурации, восста-
новлении и других воздействиях, влияющих на конформацию белковых
молекул. Линейные и конформационные детерминанты могут «сосущест-
вовать» в одной молекуле. Так, в составе молекулы миоглобина есть ли-
нейная детерминанта, содержащая аминокислотные остатки в положе-
нии 18—22 и конформационные детерминанты, включающие остатки в
положениях 83, 144 и 145, а также 34, 53 и 113.
Конформационные детерминанты особенно наглядно демонстрируют
важность для серологического (и В-клеточного) распознавания не столько
определенных химических соединений, сколько пространственных струк-
тур, которые они образуют. Это положение может быть иллюстрировано
на примере перекрестной реактивности конкретных химических соедине-
ний — гаптенов — с эпитопами антиидиотипических антител (т.е. антител,
распознающих некоторые идиотопы антител, специфичных к этим груп-
пам). Перекрестная реактивность в этом случае основана на том, что кон-
206
Рис. 52. Зоны реакции преципитации.
Изменение количества преципитата (б) и содержания (а) антигена (АГ) и антител
(АТ) в надосадочной жидкости при добавлении к постоянному количеству анти-
гена нарастающих количеств антител — кроличьих (1) и лошадиных (2) (с. 210).
фигурация активного центра (и, следовательно, в определенной степени
идиотопов) комплементарна, с одной стороны, конфигурации эпитопа
иммуногена, с другой — антиидиотипу. Следовательно, эпитоп и анти-
идиотип, если не идентичны, то сходны друг с другом.
Анализ специфичности конформационных детерминант с помощью
методов, разработанных при изучении гаптенов и применимых для сек-
венциальных детерминант, практически невозможен. Это связано с тем,
что при извлечении из целой молекулы конформационная детерминанта
изменяет свою конфигурацию. Эти эпитопы изучают путем подбора бел-
ков (от родственных видов, мутантных линий клеток и т.д.), отличаю-
щихся единичными заменами аминокислотных остатков. При этом для
оценки реакции часто используют твердофазный иммуноферментный
анализ, позволяющий достичь высокой степени стандартизации и произ-
водительности. В исследованиях такого рода широко применяют синте-
тические пептиды достаточно большой протяженности (для воспроизве-
дения конформационных структур).
Размеры конформационных детерминант варьируют даже в более
широких пределах, чем линейных детерминант; они соответствуют 6—
17 аминокислотным остаткам. Так, в молекуле миоглобина размер кон-
формационного эпитопа соответствует 6—8, в молекуле бычьего сыворо-
207
точного альоумина — 1U—12 остаткам. Описаны случаи пространствен-
ного разобщения частей конформационных детерминант (например, в
некоторых аллотипических детерминантах иммуноглобулинов, в уже упо-
минавшихся эпитопах миоглобина). Как и в линейных детерминантах, в
конформационных эпитопах значение отдельных остатков может сущест-
венно варьировать. Так, в формировании описанной выше петлевой де-
терминанты лизоцима ключевая роль принадлежит остатку в положении
68. В данном случае проявляется уже упоминавшийся фактор гибкости
эпитопа, позволяющей «подогнать» конфигурацию конформационного
эпитопа к структуре активного центра антител. Оно реализуется благода-
ря присутствию в эпитопах остатков, обеспечивающих эту гибкость (на-
пример, пролина).
Важным и практически неизученным является вопрос об активных
факторах, обусловливающих иерархию эпитопов и реализуемых через ин-
гибирование одними эпитопами иммунного ответа на другие эпитопы,
что может происходить с участием супрессорных клеток.
Несмотря на то что знания о структурных основах конформацион-
ных и линейных эпитопов белков пока далеко не полные, их достаточ-
но, чтобы с высокой долей уверенности прогнозировать, какие участки
белковой молекулы окажутся антигенными детерминантами. В основе
расчетов лежат различные соображения. В первую очередь выбираются
участки с высоким соотношением гидрофильных и гидрофобных остат-
ков (условие локализации эпитопа на поверхности молекулы), а также
с аминокислотными остатками, придающими этому участку гибкость.
Детерминанты, сконструированные на основе такого расчета (с исполь-
зованием компьютерных программ), синтезируются и с успехом ис-
пользуются в серодиагностике и для приготовления искусственных
вакцин.
3.2.2. Взаимодействие антигенов и антител
В основе реакции антиген — антитело лежит взаимодействие между
эпитопами антигена и активными центрами антител, основанное на их
пространственном соответствии (комплементарности). Реакция протекает
в два этапа. На первом этапе происходит взаимодействие как таковое, на
втором — видимые его проявления, возникающие вследствие изменения
физико-химического состояния компонентов реакции при их комплекси-
ровании.
Первый этап реакции происходит очень быстро. Взаимодействие
эпитопов с активными центрами антител основано на установлении хи-
мических связей (нековалентных), не отличающихся от тех, которые воз-
никают между молекулами других типов. В основе этих связей лежат
следующие типы сил межмолекулярных взаимодействий:
• электростатические, включающие ионные (между заряженными
группами, например, карбоксильными и аминогруппами амино-
кислотных остатков) и полярные (связанные с формированием
диполей);
208
• водородные (связанные с образованием водородных мостиков
между гидрофильными группами);
• гидрофобные (обусловленные энергетическими преимуществами
контакта гидрофобных участков молекул между собой по сравне-
нию с их взаимодействием с водой);
• силы Ван-дер-Ваальса (основанные на взаимодействии электрон-
ных облаков).
Все эти взаимодействия проявляются при близком контакте молекул,
основой которого является комплементарность участков молекул антиге-
на и антител. Известно, что интенсивность электростатических взаимо-
действий убывает пропорционально квадрату расстояния, а сил Ван-дер-
Ваальса — пропорционально расстоянию в седьмой степени. При близ-
ком контакте молекул проявляются и силы отталкивания (в случае несо-
ответствия конфигурации электронных облаков).
Взаимодействие антигена с антителом обратимо и подчиняется закону
действия масс, на основе которого рассчитывают константу равновесия
формирования и диссоциации иммунных комплексов: К = [АЬН]/[АЬ][Н],
где К — константа равновесия, [АЬ] — концентрация несвязанных анти-
тел, [Н] — концентрация свободного гаптена, [АЬН] — концентрация ком-
плекса антител с гаптеном.
Константа равновесия служит мерой сродства (аффинности) анти-
тел. Поскольку аффинность отражает степень пространственного соот-
ветствия активного центра антитела и эпитопа, она может служить ко-
личественной оценкой специфичности антител по отношению к данно-
му эпитопу. Для ее определения используют метод равновесного диа-
лиза. Антитела находятся внутри диализуемого объема, а свободный (но
не связанный) гаптен способен проникать через диализационную мем-
брану. Это создает возможность прямого измерения всех параметров
приведенной выше формулы. Для расчетов аффинности используют
также графический подход с применением координат Скэтчарда. Пос-
ледние представляют собой зависимость отношения концентрации свя-
занного гаптена на 1 моль антител (г) к концентрации свободного гап-
тена от величины г, для гомогенных антител эта зависимость имеет ли-
нейный характер.
Помимо кинетического подхода к изучению аффинности, существует
термодинамический подход, основанный на анализе изменений свобод-
ной энергии при взаимодействии антиген — антитело. Изменение сво-
бодной энергии обратно пропорционально логарифму константы аффин-
ности.
При использовании высокомолекулярных и поливалентных антиге-
нов измерение аффинности антител осложняется. Для суммарной оценки
сродства (функциональной аффинности, или авидности) антител в этом
случае применяют дополнительные приемы, позволяющие оценить кон-
центрацию хотя бы одного из компонентов реакции. Это осуществляют
обычно на основе радиоиммунного или иммуноферментного тестов.
Оценка функциональной аффинности актуальна также с точки зрения
учета эффекта поливалентности антител. Так, каждый активный центр
209
IgM-антител обычно имеет меньшую аффинность по отношению к эпи-
топам, чем активный центр IgG-антител той же специфичности, но сум-
марная (функциональная) аффинность IgM-антител может оказаться
выше вследствие большего числа активных центров.
При анализе взаимодействий с антителами сложных молекул (осо-
бенно белковых), которые несут несколько эпитопов, необходимо учиты-
вать взаимные влияния связывания различных пар эпитоп — антитело.
Установлено, что при связывании нескольких различных эпитопов моле-
кулы антигена с соответствующими антителами эффективность (т.е.
сродство) каждого взаимодействия повышается. Это объясняют сниже-
нием вероятности диссоциации каждой связи при сохранении контакта
взаимодействующих молекул благодаря наличию других связей.
Другая проблема, осложняющая изучение сродства антигенов и анти-
тел, это гетерогенность популяции антител по показателю сродства. Та-
кая гетерогенность обусловлена тонкими различиями антител по специ-
фичности. С помощью перечисленных выше подходов удается оценить
усредненную аффинность популяции антител, а также рассчитать пока-
затель их гетерогенности по аффинности. Указанная проблема полнос-
тью решается в случае использования моноклональных антител, «гомо-
генных» по всем показателям, включая специфичность и, следовательно,
аффинность (см. раздел 4.1.2).
Первый этап взаимодействия антигена с антителом сам по себе не
имеет видимых проявлений. Для его обнаружения используют разного
рода метки (флюоресцентные красители, ферменты, изотопы и др.).
Обычно метят антитела; при их связывании с материалом, содержащим
антиген (клетками, веществами, фиксированными на носителе и др.), на
нем удается обнаружить метку. Этот подход лежит в основе разнообраз-
ных тестов, широко используемых в исследовательской и клинико-лабо-
раторной практике. Традиционно его комбинировали с гистологическим
или электронно-микроскопическим исследованием фиксированного
биологического материала (срезов). В последние годы широкое распро-
странение получило определение мембранных молекул клеток с помо-
щью моноклональных антител, меченных флюорохромами; определение
в этом случае осуществляют методом проточной цитофлюорометрии. Со-
зданы новые высокочувствительные методы регистрации связывания
антигенов антителами, фиксированными на поверхностях, в основу ко-
торых положена оценка трансформации энергии связывания в физичес-
кие сигналы (биосенсорные системы).
Другая группа методов основывается на оценке второго этапа реак-
ции антиген — антитело, проявляющегося в образовании иммунного
комплекса с разнообразными физико-химическими и биологическими
последствиями. Основное из этих проявлений — формирование преци-
питата. Еще в те времена, когда структура антител и их валентность были
неизвестны, анализ реакции преципитации (количественная преципита-
ция по Гейдельбергеру, рис. 52, с. 207) позволил сформулировать основ-
ные иммунохимические закономерности. Реакция количественной пре-
ципитации послужила важнейшим источником информации о свойствах
антител, когда иные методы их изучения были недоступны.
210
I II ill
П1-----------II--------1 |—
TAP/LMP Bf HSP70
KPmIa EC4/C2 TNF D
Q T M
lllllllllll I
II III I
Puc. 53. Генетический регион главного комплекса (МНС) гистосовместимости
мыши (Н-2) и человека (HLA).
Римскими цифрами отмечены участки, занимаемые генами МНС I, II и III клас-
сов; буквами обозначены индивидуальные гены (с. 214).
Тогда же была создана теория решетки, согласно которой в основе
формирования преципитата лежат бивалентность антитела и поливалент-
ность антигена. В результате при взаимодействии антигена с малым ко-
личеством антител формируются комплексы из одиночных пар молекул.
Эти комплексы растворимы. По мере увеличения количества антител
возникает возможность не только каждой молекуле антитела связывать
две молекулы антигена, но и разным молекулам антитела взаимодейство-
вать с одной молекулой антигена. В результате формируется молекуляр-
ная решетка, не способная «удержаться» в растворе и формирующая
преципитат. Размер решетки и объем преципитата увеличиваются с на-
растанием дозы антител (при постоянной концентрации антигена).
В зоне эквимолярных соотношений (когда в жидкости над преципитатом
не удается обнаружить ни антигена, ни антител), а также при некотором
избытке антител объем преципитата максимален. Дальнейшее добавле-
ние антител приводит к своеобразной блокаде молекулы антигена: анти-
ген оказывается связанным с обеими валентностями нескольких антител.
Это препятствует формированию решетки и сопровождается образовани-
ем относительно небольших растворимых комплексов состава Ag4Ab3,
Ag3Ab2 или Ag2Ab. Такие представления в основном подтвердились, хотя
и были уточнены во многих деталях.
В настоящее время методы, основанные на преципитации, продолжа-
ют использоваться в экспериментальной и клинической иммунологии.
Примером может служить метод радиальной диффузии, позволяющий
оценивать концентрацию антигена по радиусу кольца преципитации.
Кольцо формируется при диффузии антигена из лунки в агар, содержа-
щий антитела. На иммунопреципитации основаны многие современные
211
методы иммунохимического анализа, например осаждение моноклональ-
ными антителами клеточных лизатов с последующим электрофоретичес-
ким анализом преципитированного материала. Преципитация лежит в
основе широко распространенного в настоящее время метода иммуно-
блоттинга («иммунопромокания»), при котором комплекс белков разде-
ляют электрофоретически, переносят в целлюлозу и «проявляют»,
осаждая антителами. В обоих этих случаях удается определить молеку-
лярную массу изучаемых молекул и другие их свойства.
Другой подход к регистрации реакции антиген — антитело основан на
феномене агглютинации. Его сущность в том, что при взаимодействии час-
тиц (в том числе клеток, например, эритроцитов), суспендированных в рас-
творе, с антителами происходит перекрестное связывание, которое при-
водит к формированию агрегатов частиц. Стабильность суспензии частиц,
поддерживаемая их взаимным электростатическим отталкиванием, наруша-
ется, и формируется агглютинат, обнаруживаемый визуально. В реакции
агглютинации используют как нативные клетки, так и клетки (или другие
частицы), нагруженные антигенами (непрямые варианты метода).
Третий подход к выявлению второй фазы взаимодействия антиген —
антитело основан на лизисе клеток, с поверхностью которых связались
антитела, в присутствии комплемента. Для осуществления реакции лизи-
са требуется перекрестное сшивание антителами мембранных молекул.
Этот подход лежит в основе реакций гемолиза и лимфоцитотоксичности.
Антигенами называют макромолекулы (чаще всего белки), способные
вызывать иммунный ответ организма при условии их распознавания
специфическими рецепторами лимфоцитов. Для индукции ответа В-
и Т-клеток требуются различные условия и свойства антигена. При
индукции гуморального В-клеточного ответа обязательными свойст-
вами антигена являются чужеродность (т.е. отсутствие аналогичных
субстанций в реагирующем организме), специфичность (способность
распознавать иммуноглобулиновые рецепторы В-клеток и взаимодей-
ствовать с антителами той же специфичности) и иммуногенность
(способность вызывать иммунный ответ вне зависимости от его спе-
цифичности). Степень пространственного соответствия детерминант-
ных групп антигена (эпитопов) и активного центра антител обуслов-
ливает силу их взаимодействия, мерой которой является аффинность
(сродство). Реакция антигенов и антител приводит к формированию
иммунных комплексов и сопровождается изменением физико-хими-
ческих свойств компонентов реакции, что используют в иммунологи-
ческих исследованиях.
3.3. АНТИГЕНЫ И Т-КЛЕТКИ
Вскоре после описания феномена кооперации междуТ- и В-лимфоцитами
было установлено, что Т-клетки распознают иные, чем В-лимфоциты,
212 • - • . •
детерминанты на молекуле иммуногена. В случае конъюгатов в иммунный
ответ на них вовлекаются В-клетки, специфичные к гаптену, и Т-клетки,
специфичные к носителю. Анализ особенностей клеточного иммунного
ответа привел к выявлению еще более радикальных различий в распозна-
вании антигенов лимфоцитами этих двух типов. Оказалось, что Т-лимфо-
циты не реагируют на растворимые антигены и, строго говоря, не
способны распознавать чужеродные субстанции. Для реагирования на
антиген необходимо, чтобы он был каким-то образом связан с сингенны-
ми клетками, «представлен» ими Т-лимфоцитам. В начале 70-х годов
R.M.Zinkemagel и P.C.Dogherty сформулировали представление о распо-
знавании Т-клетками «измененного своего» и принцип генетической
рестрикции (ограничения) Т-клеточного ответа, постулирующий необхо-
димость совпадения по МНС распознающих и распознаваемых клеток.
Вскоре было установлено, что иммунный ответ с участием Т-лимфоцитов
не развивается в отсутствие макрофагов или иных вспомогательных
клеток, и именно последние осуществляют обработку и представление
(презентацию) антигена Т-хелперам. Так были заложены основы совре-
менного учения о распознавании антигенов Т-клетками.
3.3.1. Главный комплекс гистосовместимости (МНС)
и его продукты
3.3.1.1. Генетика МНС
В 20-е годы в связи с исследованием генетической детерминации злока-
чественных опухолей в лаборатории G.D.Little (США) была начата работа
по получению генетически чистых линий мышей. Современные линии
мышей прямо или косвенно ведут происхождение от линий, выведенных
этой лабораторией. Данные исследования послужили основой для изуче-
ния генетики и иммунологии трансплантаций органов и тканей. В опытах
с межлинейной пересадкой опухолей G.Snell и другие американские
исследователи установили существование генетических локусов, детерми-
нирующих тканевую (как мы теперь понимаем, антигенную) индивиду-
альность. Различия по этим локусам обусловливают несовместимость
тканей при трансплантациях и отторжение пересаженных опухолей и
органов. Одновременно английский иммунолог P.Gorer, изучая группы
крови мышей, обнаружил групповой антиген (их называли также изоан-
тигенами, а позже стали обозначать как аллоантигены), который, как
оказалось, определяет сильную тканевую несовместимость. В совместных
работах G.Snell и P.Gorer была изучена генетика и серология этого
антигена, который был обозначен Н-2 (от англ, histocompatibility 2).
Оказалось, что Н-2 представляет собой не единичный генетический локус,
а комплекс генов, локализующийся в хромосоме 17 и отличающийся
беспрецедентно высоким полиморфизмом. Позже было выделено два
гена — Н-2К и H-2D, детерминирующих образование антигенов, в ответ
на которые формируются антитела. Вторая группа Н-2-генов детермини-
рует антигены гистосовместимости H-2I, которые были первоначально
выявлены по способности вызвать Т-клеточные реакции и лишь позже к
213
fTZZ77Z7. Ш/ШШф/Ш
соон соон соон
Рис. 54. Строение молекул
МНС I и II классов.
Греческими буквами обо-
значены домены, черными
кружками отмечена локали-
зация углеводных групп.
ним были получены антитела. Так было заложено учение о двух классах
молекул гистосовместимости.
В 60-х годах французский иммуногематолог J.Dausset, исследовав-
ший лейкоцитарные антигены человека, описал несколько аллоантиге-
нов, аналогичных Н-2-антигенам мышей. Изучение аллоантигенов чело-
века затруднялось невозможностью получения антител в аллогенной сис-
теме. Для серологического анализа тканевых аллоантигенов человека
пользовались антителами, случайно обнаруживаемыми в сыворотках
крови многорожавших женщин. Проведенный некоторое время спустя
анализ наследования антигенов, известных к тому времени, позволил
J.Dausset и другим специалистам в области генетики трансплантаций
прийти к выводу о существовании у человека комплекса генов гистосов-
местимости, аналогичного Н-2. Он был локализован в хромосоме 6 и
обозначен HLA (от англ. Human Leukocyte Antigens).
Так как вскоре аналогичные комплексы были обнаружены у всех
изучавшихся видов млекопитающих и птиц, им было дано общее назва-
ние — главный комплекс гистосовместимости (МНС, от англ. Major His-
tocompatibility Complex). Во всех случаях МНС характеризуется весьма
сложной структурой и необычайно высокой полиморфностью и ему при-
надлежит решающая роль в детерминировании тканевой несовместимос-
ти при пересадках тканей между особями одного вида. Для всех видов
характерно наличие двух основных классов молекул МНС — индуцирую-
щих преимущественно гуморальный и преимущественно клеточный им-
мунный ответ. Как оказалось, второй класс имеет большее значение для
отторжения несовместимых тканей. Соответствующие молекулы обозна-
чают как молекулы МНС I и II классов.
Структура генетических локусов Н-2 и HLA схематически изображе-
на на рис. 53 (с. 211).
Рассмотрим несколько детальнее комплекс HLA. Он расположен в
коротком плече хромосомы 6 и включают более 4000 тыс. пар оснований.
Гены, кодирующие полиморфные продукты МНС I и II классов, распо-
лагаются соответственно в 3'- и 5'-участках комплекса. В средней части
комплекса локализуются гены, детерминирующие продукты МНС III
214
класса, большинство из которых не имеет непосредственного отношения
к полиморфизму, служащему основой тканевой несовместимости. Среди
этих продуктов компоненты комплемента С2 и С4, ФНОа и р, белки теп-
лового шока.
Гены МНС I класса отличаются очень высоким полиморфизмом.
Так, для гена HLA А известны 60, для HLA В — 136, а для гена HLA С —
38 аллельных вариантов. Недавно описаны так называемые неклассичес-
кие гены МНС I класса (Е, F, G). Они отличаются от известных ранее
генов необычным тканевым распределением продуктов, особой (хотя не
вполне ясной) ролью в индивидуальном развитии организма. МНС-анти-
гены Е, F, G не участвуют в представлении антигенных пептидов Т-клет-
кам. Еще недавно считали, что для генов МНС II класса (DR, DP, DQ)
характерна значительно меньшая степень полиморфности. Это связано с
тем, что, как уже упоминалось, они слабо индуцируют выработку анти-
тел, и эти антитела не удавалось обнаружить в сыворотках крови много-
рожавших женщин. Считалось даже, что антигены, детерминируемые
этими генами, могут быть определены только по реакции Т-клеток в сме-
шанной культуре. Полная оценка полиморфизма генов МНС II класса
стала возможной лишь после того, как были разработаны методы HLA-
генотипирования. Эти методы основаны на анализе молекул ДНК соот-
ветствующих генов, которые синтезируются и амплифицируются (пре-
умножаются) в полимеразной цепной реакции. Оказалось, что генам, де-
терминирующим p-цепи молекул II класса, свойственна более высокая
степень полиморфизма, чем генам a-цепи. Так, ген p-цепи HLA-DR су-
ществует в 137 аллельных формах, HLA-DP — в 66, HLA-PQ — в 25; гены
а-цепей — соответственно в 2, 8 и 16 аллельных вариантах.
Говоря о вариабельности генов МНС и их продуктов, следует отли-
чать ее от вариабельности рецепторов лимфоцитов — мембранного им-
муноглобулина и TCR. Если вариабельность рецепторов проявляется в
пределах каждого индивидуального организма, на уровне популяции кле-
ток, то вариабельность молекул МНС реализуется на уровне популяций
человека и животных, причем каждый индивид может иметь не более
двух разновидностей продуктов каждого гена МНС. Биологические осно-
вы этой гипервариабельности до конца не выяснены. Вероятно, она обу-
словлена необходимостью обеспечения достаточно широкого репертуара
молекул МНС для связывания антигенных пептидов и, следовательно,
вариабельности иммунной защиты на уровне популяции. Каждый инди-
вид не обязательно может полноценно распознавать весь спектр белко-
вых пептидов, но для популяции в целом такая возможность гарантиро-
вана разнообразием репертуара HLA.
3.3.1.2. Распределение в тканях и структурах молекул МНС
Продукты генов МНС I и II классов отличаются по тканевому распреде-
лению. Молекулы I класса содержатся на поверхности клеток всех типов,
кроме эритроцитов и клеток ворсинчатого трофобласта. В основе этих
исключений из правила лежит биологическая целесообразность. Эритро-
циты — это безъядерные клетки, и они не могут быть инфицированы
215
Таблица 45. Характеристика полипептидных цепей, входящих в состав
молекул МНС I и II классов
Класс МНС Назва- ние цепи Мол. масса, хЮОО Число ВК до- менов Число остатков в доменах Число S-S- связей Участие в формирова- нии щели
ТМ ЦИТ ВК
I а 44 3 90-90-90 25 30 2 +
I 0(02-М‘) 12 1 100 0 —
II а 33 2 90-90 25 вар** 1 +
II _ Р 29 2 90-90 25 вар 2 +
Примечание. Обозначение доменов: ВК — внеклеточный (данные для отдельных
ВК доменов разделены дефисами), ТМ — трансмембранный, ЦИТ — цитоплазматический;
дано округленное число остатков в доменах.
* р2'микР°гл°бУлин-
* • вар — число остатков варьирует в продуктах разных аллелей.
вирусами. Но именно в опознании внутриклеточного инфицирования
заключается смысл экспрессии молекул МНС I класса, несущих пептид-
ные фрагменты внутриклеточных молекул (см. ниже). Отсутствие молекул
МНС на клетах трофобласта предотвращает опасность отторжения плода,
экспрессирующего молекулы МНС отца, чужеродные для матери. Плот-
ность молекул I класса максимальна на поверхности лимфоцитов —
примерно 7000 молекул на клетку, или около 1 % ее поверхности. Экс-
прессия молекул МНС I класса усиливается под влиянием ряда цитоки-
нов, в частности интерферонов.
Молекулы II класса определяются на поверхности так называемых
антигенпредставляющих (вспомогательных) клеток — дендритных, акти-
вированных макрофагов, В-лимфоцитов, а также активированных эндоте-
лиальных, эпителиальных и тучных клеток, Т-хелперов. Экспрессия мо-
лекул МНС усиливается при действии интерферона у и подавляется про-
стагландином Е2. Под влиянием интерферона у возможна экспрессия
антигенов МНС II класса на клетках, в обычных условиях их не имеющих,
что может служить основой развития иммунопатологии (см. раздел 5.3).
Молекулы МНС I класса представляют собой димер, образованный
а- и 0-цепями (табл. 45, рис. 54 на с. 214). Цепь а является продуктом
генов МНС HLA А, В или С. Молекула состоит из трех внеклеточных до-
менов сц, а2 и аз, содержащих по 90 аминокислотных остатков, а также
трансмембранной (25 остатков) и цитоплазматической (30 остатков) пор-
ций. Полиморфные последовательности сосредоточены в доменах оц и
а-2 (нумерация от наружных доменов к мембранным). Наиболее высокая
изменчивость связана с остатками в положении 68—80, с группами остат-
ков около позиций НО и 135. С доменом аз нековалентно связана 0-
цепь, представляющая собой 02-микроглобулин и являющаяся продуктом
гена, не связанного с МНС (локализован в хромосоме 15).
Микроглобулин 02 и домен а3 прилегают к мембране. Домен аз и 02-
микроглобулин гомологичны доменам иммуноглобулинов (особенно СуЗ
216
Рис. 55. Антигенсвязывающая щель молекул МНС 1 и II классов.
Плоские полосы — петли полипептидных цепей, формирующих 0-слой, который
образует дно щелей, спиралевидные структуры — а-спирали, формирующие
стенки щелей.
и Су4) и имеют сходную пространственную организацию: два антипарал-
лельные 0-слоя, образованные 3 и 4 отрезками полипептидной цепи (свер-
нутой в виде гармони) и скрепленные дисульфидной связью. Над этими
глобулами располагаются домены оц и а2, не относящиеся к суперсемей-
ству иммуноглобулинов. N-концевая часть этих доменов формирует 0-
слой в виде платформы, на которой располагаются по две а-спирали, сфор-
мированные С-концевыми порциями доменов разной длины. Как показа-
ли результаты рентгеноструктурного анализа, домены и а2 формируют
щель (щель Бьоркмана), стенки которой образованы внутренними поверх-
ностями а-спиральных участков, а дно — 0-слоем (рис. 55). Со стенками
щели Бьоркмана связаны практически все гипервариабельные участки мо-
лекулы. Эта щель заполняется пептидным фрагментом антигена (см. да-
лее) и является, таким образом, структурной основой презентации антиге-
на. Вариабельность остатков и, следовательно, конфигурации щели опре-
деляют разнообразие молекул МНС по их сродству к различным пептидам.
Строение молекул МНС II класса принципиально сходно с таковым
молекул I класса, несмотря на большие различия в составе образующих
их субъединиц (см. табл. 45 и рис. 54). В состав этих молекул также вхо-
дят две цепи — а и 0, но в отличие от существенно отличающихся друг
от друга а- и 0-цепей молекул I класса, а- и 0-цепи молекул II класса
очень сходны между собой. Обе цепи кодируются разными генами, рас-
положенными в участках МНС, соответствующих II региону. Цепи а и
0 представляют собой трансмембранные полипептиды, внеклеточная
часть которых организована в два домена по 90 аминокислотных остат-
ков каждый. Гидрофобный трансмембранный домен содержит 30, а ци-
топлазматический участок — 12—15 остатков. Наружные домены aj и 0^
по конфигурации аналогичны доменам aj и а2 молекул МНС I класса.
Наиболее существенное различие между доменами at и 0t состоит в от-
сутствии внутридоменной дисульфидной связи в aj и ее наличии в 0р
217
TCR
MHC-II
Рис. 56. Пространственные взаимодействия распознающего комплекса TCR—
CD4 и распознаваемого комплекса МНС—антигенный пептид.
Указаны обозначения греческими буквами полипептидных цепей TCR и МНС, а
также названия участков пептида, «щели» молекулы МНС и TCR, вовлекаемых в
распознавание.
В этих доменах содержатся полиморфные последовательности, кото-
рые участвуют в формировании щели для связывания антигенного пеп-
тида (см. рис. 55). Полиморфизм в значительно большей степени харак-
терен для р-, чем для а-цепи. В p-цепи HLA-DQ они соответствуют ами-
нокислотным остаткам в положениях 52—58, 70—77 и 84—90. Структура
218
Экспрессия
комплекса
МНС-1 - пептид
на мембране
Т рансмембранный
пузырек
Аппарат
Гольджи
Рис. 57. Процессинг и презентация эндогенных антигенов в составе молекулы
МНС I класса.
Содержащийся в цитоплазме белок подвергается протеолизу в протеасомах. Об-
разующиеся пептиды перемещаются при участии транспортных белков ТАР в эн-
доплазматический ретикулум. Здесь они встраиваются в молекулы МНС I класса,
стабилизируя последние (до этого они стабилизировались калнексином). Затем в
составе мембран образовавшиеся комплексы перемещаются в аппарат Гольджи и
в составе транспортной везикулы доставляются на поверхность клетки, где эти
комплексы доступны для распознавания рецепторами СО8+-Т-клеток.
Эндоплазматический
ретикулум
Цитоплазма
щели в молекулах II класса в принципе аналогична таковой в молекуле
МНС I класса: на 0-слоистой поверхности располагаются две а-спирали,
служащие стенками щели. Однако если в молекулах I класса щель сфор-
мирована разными доменами одной цепи, то в молекулах II класса она
образована двумя разными цепями. Структура щелей в молекулах двух
типов различается деталями, что обусловливает особенности встраивания
в них антигенных пептидов (см. далее). Домены а2 и ₽2 прилежат к мем-
бране; они гомологичны доменам иммуноглобулинов и имеют (J-слоис-
тую структуру.
219
1 а о л и ц a 4b. Свойства и особенности встраивания антигенных пептидов
в молекулы МНС I и П классов
Показатель МНС I класса МНС II класса
Число остатков в пептиде 9-10 12-25
Тип щели Закрытый Открытый
Положение пептида Аркообразное Прилегающее
Число якорей 2 5-6
Шапероны и связывающие белки Калнексин Ii-цепь, калнексин
Примечание. Шаперон — стабилизатор молекулы (см. ниже).
3.3.1.3. Антигенные пептиды в составе молекул МНС
Структура молекул без антигенного пептида, нековалентно встроенного в
щель Бьоркмана, не является завершенной. Только присоединив пептид,
эти молекулы становятся стабильными тримерами. Характер встраивания
пептида в молекулы МНС I и II классов, как и структура щели в этих
молекулах, различны.
Щель в составе молекулы I класса замкнута с обоих концов. По
длине щель соответствует в среднем 9 аминокислотным остаткам. Длина
встраиваемого пептида составляет, как правило, 9—10 остатков, но в от-
дельных случаях (для некоторых аллельных вариантов молекул) достигает
13 остатков. Поскольку место для пептида ограничено и оба его конца
фиксированы, в случае превышения «допустимой» длины пептид выбуха-
ет из щели, образуя арку. Пептид «заякорен» в двух участках, которые со-
ответствуют «карманам» в щели Бьоркмана. Один из них соответствует
С-концевому остатку пептида, второй может соответствовать позициям
2, 3, 5 или 7.
Щель для связывания пептида в молекулах МНС II класса открыта с
обоих концов. Длина встраивающихся в нее пептидов соответствует 12—
25 остаткам, что явно превышает длину щели. В то же время пептид не
может выбухать из щели, поскольку он заякорен не в 2, а в 5 местах вдоль
всей щели (позиции 1, 4, 6, 7 и 9 пептида). Поэтому он прилежит к ее
дну, но его концы выступают за пределы щели. Особенности связывания
пептидов с молекулами МНС I и II классов отражены в табл. 46.
Стерические характеристики взаимодействия комплекса пептид —
молекула МНС с TCR Т-лимфоцита аналогичны для комплексов, содер-
жащих молекулы МНС I и II классов. Специфичность взаимодействия
определяется как эпитопом (антигенным пептидом), так и гистотопом —
частью молекулы МНС, изменяющейся под влиянием комплексирования
с этим пептидом. Эпитоп и гистотоп распознаются рецептором TCR как
единое целое (рис. 56).
Различия в распознавании комплексов пептидов с молекулами I и
II классов касаются вспомогательных молекул Т-клеток, участвующих в
этом акте. Молекулы МНС имеют в районе щели Бьоркмана участки
220
(гистотопы) повышенного сродства не только к Т-клеточному рецептору,
но и к вспомогательным молекулам CD4 и 8. CD4 связывается с доменом
02 продуктов МНС II класса, а a-цепь CD8 — с доменом аз молекул
I класса. Эти особенности сродства продуктов МНС I и II классов в от-
ношении вспомогательных молекул, характерных для различных субпо-
пуляций Т-клеток, обусловливают участие молекул CD4 и 8 в представ-
лении антигенных пептидов Т-клеткам соответствующих субпопуляций.
3.3.2. Процессинг и презентация антигенов Т-клеткам
З.З.2.1. Комплексирование антигенных пептидов
с молекулами МНС I класса
Следствием вышесказанного является известный факт, что СЭ8+-лимфо-
циты-киллеры распознают антигенные пептиды, связанные с молекулами
МНС I класса. Поскольку они присутствуют практически на всех клетках
организма, любая клетка, несущая молекулы МНС I класса с антигенным
пептидом, в принципе может активировать клон СВ8+-Т-киллеров. Из-
вестно, что «назначением» Т-киллеров является удаление мутантных,
трансформированных, инфицированных вирусом клеток, т.е. клеток, экс-
прессирующих чужеродные или измененные антигены. Молекулы МНС
I класса не различают аутологичные и чужеродные пептиды. Из этого
следует, что в клетках могут формироваться комплексы молекул МНС
I класса с фрагментами любых эндогенных белков и только в случае
появления среди них чужеродного или измененного белка это приведет к
активации киллеров. Как выяснилось, так оно и есть на самом деле. После
того как был разработан метод кислой элюции пептидов из щели молекул
МНС, было установлено, что из 10 000 различных пептидов, экстрагиро-
ванных из молекул МНС I класса двух разных типов клеток, 90 % пептидов
были для них общими. Причем особенно много пептидов происходило из
сигнальных участков белков и из самих молекул МНС. Очевидно, на долю
чужеродных пептидов приходится исчезающе малая доля пептидных фраг-
ментов, встраиваемых в молекулы I класса. Но именно на распознавании
этих пептидов основывается работа клеточного звена иммунной защиты.
Зачем на поверхность клеток выносятся аутологичные пептиды, встроен-
ные в молекулы МНС I класса, неизвестно.
Комплексированию эндогенных пептидов с молекулами МНС
I класса способствуют особенности биосинтеза этих молекул (рис. 57).
Для них характерна необычайно высокая скорость синтеза (мембранные
молекулы после их удаления с помощью протеолиза замещаются за 6 ч).
Кроме того, а-цепи молекул МНС многократно используются: мембран-
ные молекулы подвергаются эндоцитозу, от них отщепляется 0-цепь,
тогда как а-цепь остается встроенной в мембрану и к ней в эндоплазма-
тическом ретикулуме подсоединяются 0-цепь и новый пептид. Известно,
что в отсутствие антигенного пептида, представляющего собой как бы
третью цепь молекул МНС, молекулы нестабильны. Поэтому до подсо-
единения 0-цепи и пептида молекула стабилизируется шапероном («со-
проводителем»). Функцию шаперона молекул МНС I класса выполняет
221
Белок
эндоцитоз
Аппарат
Гольджи
МНС-11 - пептид
на мембране
Эндоплазматичес-
кий ретикулум
МПС-
везикулы
Рис. 58. Процессинг и презентация экзогенных антигенов в составе молекулы
МНС II класса.
Молекулы антигена поступают из внеклеточной среды в клетку в результате эн-
доцитоза. Перемещаясь в глубь клетки в составе ранней и поздней эндосом, они
постепенно деградируют. Затем они сливаются с везикулой, содержащей «пус-
тые» молекулы МНС II класса, которые до связывания с антигенным пептидом
стабилизированы Ii-цепью. Расщепляемая Ii-цепь замещается пептидным фраг-
ментом антигена. Сформированный таким образом комплекс доставляется на по-
верхность клетки, где распознается рецепторами СВ4-Т-клеток.
калнексин. Транспорт эндогенных пептидов из гиалоплазмы, где они об-
разуются в результате протеолиза эндогенных белков, в полость эндо-
плазматического ретикулума осуществляется с помощью протеасом,
построенных из продуктов генов МНС II класса LMP2 и 7, и транспорт-
ной системы, образуемой продуктами генов ТАР1 и 2, соседствующих на
хромосоме с генами LMP. TAP-зависимый транспорт осуществляется
при участии АТФ.
Пептид, перенесенный в просвет эндоплазматического ретикулума,
встраивается в щель Бьоркмана, образуемую a-цепью МНС I класса.
Сродство пептида к щели обычно невысоко: константа связывания со-
ставляет примерно 10-5 М. Вскоре после пептида к комплексу подсоеди-
222
няется р2~микр°гл°булин. После этого шаперон (калнексин) отделяется
от молекулы. Пока не установлено, в какой степени молекулы транс-
портных систем ограничивают поступление пептидов в эндоплазматичес-
кий ретикулум и насколько велика специфичность молекул МНС в
отношении различных вариантов пептидов.
Из эндоплазматического ретикулума молекула попадает в комплекс
Гольджи, а затем в образующиеся из него «конститутивные секреторные
везикулы». При их опорожнении (экзоцитозе) мембрана везикулы вместе
с молекулами HLA, содержащими пептиды, оказывается частью наруж-
ной клеточной мембраны. Таким образом, формирование комплекса
антигенного пептида с молекулой МНС I класса является частью непре-
рывно протекающего процесса связывания пептидных фрагментов эндо-
генных белков с молекулами МНС I класса, биологический смысл
которого неясен.
3.3.2.2. Комплексирование антигенных пептидов
с молекулами МНС II класса
Роль антигенпредставляющих клеток в активации Т-хелперов. Ситуация
при подготовке антигена для представления СD4+-Т-хелперам существен-
но иная, хотя при этом достигаются сходные конечные результаты. Из
данных о сродстве молекул МНС разных классов к различным вспомога-
тельным молекулам следует, что антигенный пептид должен презентиро-
ваться СЭ4+-клеткам в комплексе с продуктами генов МНС II класса, что
и имеет место на самом деле. Но эти продукты экспрессируются лишь
немногими типами клеток, которые выполняют функции вспомогатель-
ных, антигенпредставляющих клеток (АПК). Это дендритные клетки,
В-лимфоциты, активированные макрофаги и только в особых случаях —
некоторые другие разновидности клеток, например эндотелиальные или
эпидермальные.
Еще в 60-е годы было показано, что после удаления прилипающих
клеток из суспензии спленоцитов оставшиеся клетки (в основном лим-
фоциты) утрачивают способность к антителообразованию in vitro. Зави-
симость от радиорезистентных прилипающих клеток была показана
также для Т-клеточного ответа в смешанной культуре лимфоцитов. Наи-
более детально вспомогательная активность изучена на макрофагах.
Было установлено, что ее основой являются обработка и представление
Т-хелперам антигена (точнее, антигенных пептидов). Антигенпредстав-
ляющая активность обнаружена также у клеток В-лимфом, активирован-
ных В-лимфоцитов, а также у дендритных клеток. Установлено, что у
последних она в 100 раз выше, чем у макрофагов.
Другое направление исследований феномена презентации антигена
Т-клеткам связано с изучением генетической рестрикции (т.е. ограниче-
ния) иммунного ответа. Суть феномена рестрикции состоит в том, что
клетка, представляющая антиген, и реагирующие Т-лимфоциты должны
быть сингенны. Этот факт привел к пониманию природы Т-клеточного
распознавания как распознавания не чужого, а измененного «своего», т.е.
собственных продуктов МНС, модифицированных антигенным пепти-
223
дом (R.M.Zinkemagel, P.C.Dogherty). В соответствии с этой концепцией
Т-клетка распознает искажения структуры МНС, а не антиген, который
вызывает эти изменения. В настоящее время признана точка зрения, со-
гласно которой распознаются и антигенный пептид, и изменения струк-
туры МНС. Это, в частности, выражается в том, что TCR, форми-
рующийся в процессе перестройки генов рецептора, специфичен не к
изолированному пептиду, а к пептиду, представляемому конкретной мо-
лекулой МНС. Пока не вполне ясно, способны ли Т-клетки распознавать
аллогенные продукты генов МНС как таковые или эти продукты также
должны быть расщеплены и презентированы в составе собственных мо-
лекул МНС II класса, т.е. отличаются ли каким-либо своеобразием реак-
ции на аллоантигены при формировании трансплантационного иммуни-
тета или он реализуется по общему правилу. В настоящее время более ве-
роятным представляется последний вариант, хотя он и противоречит
первоначальным представлениям.
Феноменологически описанные процессы выглядят следующим об-
разом. После поступления в среду антигенных субстанций они поглоща-
ются (по механизму эндоцитоза) АПК. Начальная фаза этого процесса —
адсорбция белков на поверхности клеток — может осуществляться при
низкой температуре и не требует затрат энергии. Сорбцию связывают с
присутствующим на поверхности АПК маннозосодержащим белком.
В течение часа антиген уже в значительной степени перерабатывается
внутри клетки, и его фрагмент экспрессируется на поверхности в составе
молекулы МНС II класса. Хотя для полного завершения этого процесса
требуется несколько часов (до 10—20), уже через 60 мин после контакта
макрофага с антигеном фиксация макрофагов не предотвращает презен-
тации антигенного пептида Т-лимфоциту (тогда как фиксация через
5 мин полностью ее отменяет). Первоначально основная роль в обработ-
ке антигена отводилась фагоцитозу. Позже было установлено, что фор-
мирование пептидов, образующих комплекс с молекулами класса II, не
связано с пребыванием их в фаголизосомах, в которых происходит рас-
щепление белков до более мелких фрагментов. О том, что это так, свиде-
тельствует высокая презентирующая способность дендритных клеток и
В-лимфоцитов, которые не способны к фагоцитозу.
Встраивание пептидов в молекулы. В настоящее время процесс фор-
мирования тримерного комплекса МНС II класса представляется следу-
ющим образом (рис. 58). В эндоплазматическом ретикулуме синтези-
руются а- и p-цепи молекул II класса, которые встраиваются в мембрану,
и образующийся ap-димер стабилизируется с помощью не только шапе-
рона калнексина, но и цепи П (инвариантной) с молекулярной массой
31 000—41 000. Взаимодействие Ii-цепь с «пустой» молекулой II класса
осуществляется с участием антигенсвязывающей щели, сродством к ко-
торой обладает фрагмент Ii-цепи, обозначаемый CLIP (от англ. Class II
associated invariant chain peptide). Этот участок, содержащий 25 аминокис-
лотных остатков, служит как бы универсальным суррогатом пептидов,
которые встраиваются в молекулы МНС II класса. Как и другие мем-
бранные белки, образующийся комплекс выносится на поверхность клет-
ки, но затем может возвратиться в цитоплазму в результате эндоцитоза
224
Рис. 59. Распознавание Т-
хелперами суперантигена.
Тх — Т-хелпер; АПК — анти-
генпредставляющая клет-
ка; САГ — суперантиген.
теперь уже в составе мембран ранних эндо-
сом. При этом в просвете эндосом могут ока-
заться внеклеточные белки. Возможен и дру-
гой вариант: везикулы, которые содержат
«пустые» (т.е. не содержащие антигенного
пептида) молекулы МНС (HLA), сливаются с
«ранними» эндосомами, содержащими экзо-
генные белки. При условии сродства опреде-
ленных пептидных участков этих белков к
антигенсвязывающей щели молекулы МНС
происходит встраивание этого участка в щель
с одновременным отделением Ii-цепи от об-
разовавшегося комплекса. Важную роль в
этом процессе играют цепи DM, детермини-
руемые генами МНС II класса и обладающие
сродством к CLIP. В отсутствие DM форми-
руются молекулы II класса, большая часть
которых оказывается заполненной молекула-
ми CLIP. В условиях закисления внутренней
среды эндосом активируются протеиназы,
которые «отстригают» участки белков, не
уместившиеся в щель. В составе мембран
этих гранул сформировавшиеся гримерные
комплексы молекул II класса и экзогенных
пептидов выносятся на поверхность клеток.
С точки зрения иммунологии, значи-
мость взаимодействия молекул II класса с
пептидами состоит в формировании их ком-
плексов с фрагментами экзогенных внекле-
точных белков. Однако среди пептидов, элю-
ируемых из молекул II класса, на долю экзо-
генных (не обязательно чужеродных) пепти-
дов обычно приходится менее 10 %, а преоб-
ладающими являются пептидные фрагменты различных продуктов генов
МНС. Но даже если в окружении АПК окажется чужеродный антиген,
его пептидные фрагменты обычно содержатся в составе не более 100 из
примерно 100 000 мембранных молекул МНС II класса. Для усиления
эффекта распознавания выработался механизм многократного взаимо-
действия с одной и той же молекулой МНС разных молекул TCR Т-хел-
пера. Однако сродство TCR к комплексам МНС — пептид очень
невелико: константа ассоциации не превышает 10“7. Правда, это взаимо-
действие довольно продолжительно (ti^ составляет около 30 с). Столь сла-
бое взаимодействие едва ли может генерировать биологически значимый
сигнал.
В связи с этим выработался механизм усиления указанного сигнала,
связанный с участием в нем вспомогательной молекулы CD4 (сказанное
относится и к распознаванию пептидов в составе молекул МНС I класса).
CD4 обладает сродством к молекулам МНС II класса и взаимодействует
225
8-1092
Рис. 60. Распределение эпитопов, распознаваемых В- и Т-клетками вдоль поли-
пептидных цепей белков оболочки ВИЧ-1 gpl20 и gp41.
С — сигнальная последовательность белка gpl60, из которого формируются
белки gpl20 и gp41. Функционально важные участки gpl20: 1 — последователь-
ность 105—117, ответственная за взаимодействие с белком gp41; 2 — 254—274 —
участок, необходимый для проникновения ВИЧ-1 в клетку; 3 — 303—337 — петля
V3, содержащая доминантный эпитоп и закрепленная дисульфидной связью; 4 —
420—463 — участок, ответственный за связывание с CD4. Функционально важ-
ные участки gp41; 5 — 518—527 — домен слияния мембраны вируса с мембраной
клетки-мишени; 6 — 579—601 — участок, ответственный за взаимодействие с
gpl20, источник супрессорных влияний на Т-клетку; ТМ — трансмембранный
участок; ВН — внутривирусный участок молекулы gp41 (с. 229).
с их доменом ₽2- Это способствует стабилизации связывания и служит
источником сигнализации в Т-клетку (через тирозинкиназу p56Ick, свя-
занную с CD4). В период взаимодействия лимфоцита с АПК CD4 стано-
вится частью рецепторного комплекса и перемещается на мембране
вместе с ним. Благодаря участию вспомогательных молекул интенсив-
ность сигнала, воспринимаемого TCR, повышается примерно в 100 раз.
Распознавание комплекса антиген — молекулы МНС II класса Т-
клеточным рецептором и вспомогательными молекулами служит факто-
ром отбора клеток для последующей активации. Достаточно прочное
связывание взаимодействующих клеток и эффективная сигнализация
становятся возможными благодаря установлению многочисленных до-
полнительных контактов между адгезивными молекулами, не только де-
лающих контакт прочнее, но и служащих источником дополнительной
сигнализации, которая необходима для активации лимфоцитов (см. раз-
дел 3.4.1). При таком взаимодействии активационный сигнал поступает
как в Т-лимфоцит, так и в АПК, поскольку при этом активируются ки-
назы АПК, связанные с молекулой МНС II класса. Эти ферменты ката-
лизируют фосфорилирование цитоплазматических участков АПК.
Суперантигены. Особая разновидность взаимодействия чужеродной
субстанции с АПК и Т-лимфоцитами была описана при изучении супер-
антигенов. К этой группе относится ряд микробных токсинов и других
компонентов бактерий и вирусов, некоторые эндогенное субстанции
(например, продукты генов Mis и Mtv, имеющих вирусное происхожде-
ние) и др. Суперантигены также презентируются Т-клеткам макрофагами
и другими клетками, несущими молекулы МНС II класса. Однако эти
белки не подвергаются процессингу в форме частичного расщепления и
действуют как целая молекула. Они связываются с молекулами МНС II,
но не I класса, причем не со щелью Бьоркмана, а с «боковой» стороной
этой молекулы (рис. 59). Точно так же на поверхности Т-клетки они рас-
226
познают не антигенспецифический участок вариабельных доменов TCR,
а так называемый 4-й гипервариабельный участок позиции 65—85 V-до-
мена p-цепи, содержащий маркерные последовательности Vp-субсе-
мейств. Например, стафилококковый экзотоксин SEB связывается с
в!-доменом молекулы МНС II класса презентирующей клетки и с ргдо-
меном молекул TCR, которые относятся к семействам Vp7 и Vp8. Поэто-
му реакция Т-лимфоцитов на суперантигены не клоноспецифична, как
реакция на обычные антигены, а в нее вовлекаются многочисленные
клоны определенных Vp-субсемейств Т-хелперов. Поскольку количество
активируемых клеток может достигать 20—30 % от общей численности Т-
димфоцитов, происходит гиперпродукция цитокинов и проявляются дру-
гие признаки активации Т-лимфоцитов, а затем их апоптоз. Это вносит
4?вой вклад в формирование неспецифических синдромов инфекционных
заболеваний и других патологических процессов.
В настоящее время сведения о распознавании антигенов Т-клетками
ограничиваются данными, полученными для пептидных антигенов. Лишь
д последнее время появились свидетельства того, что Т-клетки могут рас-
познавать небелковые антигены. В частности они распознают липиды
микробного происхождения, которые презентируются на молекулах CD1.
3.3.2.3. Особенности антигенов, распознаваемых Т-клетками
)Из данных о молекулярных основах распознавания антигенов Т-лимфо-
цитами следует, что интерпретация понятий чужеродности и иммуноген-
ности антигенов при ответе Т-лимфоцитов должна быть иной, чем при
индукции гуморального ответа. Так, вместо чужеродности необходимы
комплексирование с собственными молекулами МНС, т.е. формирование
^измененного своего». Как было рассмотрено в разделе 3.2.1, при индук-
ции гуморального иммунного ответа иммуногенность антигенов тем
выше, чем сильнее они отличаются от собственных молекул организма
(т.е. чем они чужероднее). В случае Т-клеточного иммунного ответа,
наоборот, необходимо, чтобы антигенный (чужеродный) пептид был
обязательно связан с аутологичной молекулой МНС, причем основой
такой особенности распознавания антигена Т-клетками является положи-
тельная селекция клонов тимоцитов, т.е. отбор и поддцержка клонов
Т-клеток, способность распознавать аутологичные молекулы МНС (см.
раздел 1.1.1).
Иммуногенность антигенов в отношении Т-клеточного ответа сво-
дится к возможности их обработки АПК и связывания с молекулами
МНС (т.е. к способности подвергнуться эффективному процессингу и
презентации), поскольку свободные нерасщепленные растворимые мак-
ромолекулы не могут индуцировать реакцию Т-клеток. И в этом случае
может наблюдаться ситуация, противоположная той, какая отмечается
при гуморальном ответе. Например, в отличие от цельной молекулы
белка, которая не может быть воспринята Т-лимфоцитом без процессин-
га вспомогательными клетками, пептидные фрагменты того же белка в
некоторых ситуациях могут индуцировать ответ Т-клеток (они как бы
уже подверглись процессингу).
227
8*
Естественно ожидать, что и требования к специфичности антигенов
при Т-клеточном ответе иные, чем при индукции гуморального ответа и
взаимодействии антигенов с антителами. В то же время не следует забы-
вать, что в развитии гуморального иммунного ответа участвуют Т-хелпе-
ры и особенности распознавания ими антигена накладывают отпечаток
на требования к антигенам, индуцирующим гуморальный иммунный
ответ, в частности на их иммуногенность.
Специфичность распознавания антигенов Т-клетками определяется
свойствами антигенных пептидов, комплексирующихся с молекулами
МНС. Размер пептидов, связывающихся с молекулами МНС II класса,
составляет 12—25 аминокислотных остатков, а связывающихся с молеку-
лами I класса несколько меньше (9—10). Он определяется, с одной сто-
роны, вместимостью антигенсвязывающей щели молекулы МНС, с
другой — величиной пептидов, образующихся при процессинге эндоген-
ных и экзогенных антигенов в АПК. Именно такой размер пептида тре-
буется для формирования а-спирали, важность которой для Т-клеточ-
ного распознавания доказана. Другая особенность пептида, необходимая
для его взаимодействия со стенками щели в молекуле МНС, — амфипа-
тичность, т.е. определенная периодичность гидрофобных и гидрофиль-
ных остатков. Теоретическая оценка способности формировать а-спи-
раль, циклической амфипатичности и характерного для Т-эпитопов чере-
дования остатков используют в качестве основы для теоретического
предсказания локализации Т-эпитопов в белковой цепи. Ввиду того что
Т-эпитопы являются довольно короткими фрагментами белковой моле-
кулы, все они линейные (секвенциальные), но не конформационные.
Совершенно необязательна локализация эпитопа на поверхности белко-
вой глобулы (что существенно для серологического распознавания).
Лишь небольшая часть линейной последовательности белковой цепи
формирует эпитопы, которые распознаются Т-клетками. Число эпито-
пов, распознаваемых Т-клетками в составе белковой молекулы, меньше,
чем число детерминант, распознаваемых антителами.
Это обусловлено большей выраженностью при Т-клеточном распо-
знавании явления иммунодоминантности, проявляющегося в том, что
один или небольшое число эпитопов обусловливает «спектр» специфич-
ности Т-клеток, реагирующих на данный антиген, за счет наибольшего
сродства иммунодоминантного эпитопа к молекуле МНС. Таким образом,
иммунодоминантность в конечном счете зависит от взаимодействия агре-
топа (участка пептида) с дезетопами (участком молекулы МНС). Как из-
вестно, с одной и той же молекулой МНС могут взаимодействовать разные
пептиды, однако последние отличаются по сродству к этой молекуле (оно
колеблется от 10~3 до 10-7 М). Отражением полиморфизма молекул МНС
является различие в спектре Т-клеточных антигенов и иммунодоминант-
ности Т-эпитопов различных антигенов. В основном через этот механизм
реализуется Ir-1 -генный контроль интенсивности иммунного ответа на
антигены. Поскольку Т-хелперы участвуют и в клеточном, и в тимусзави-
симом гуморальном ответе, обе эти формы иммунного ответа оказываются
подверженными контролю со стороны генов Ir-1, тогда как Т-независи-
мый ответ свободен от этого контроля. Однако в формировании иммуно-
228
доминантности определенную роль может играть снижение одними эпи-
топами индуцирующей способности других (пример такого ингибирова-
ния на уровне Т-клеточных эпитопов — молекула лизоцима, см. рис. 51).
Иммунодоминантными при Т-клеточном и В-клеточном распознава-
нии могут быть разные эпитопы. Так, антитела реагируют преимущест-
венно с N-концевой детерминантой глюкагона, а Т-клетки в большей
степени с его С-концевой детерминантой. Подобные различия описаны
для молекул миоглобулина, гемагглютинина вируса гриппа и других бел-
ков. На рис. 60 соотношение В- и Т-клеточных эпитопов проиллюстри-
ровано на примере белка gpl20 оболочки вируса СПИД. В Т-клеточных
эпитопах сильнее, чем в серологически выявляемых детерминантах, вы-
ражена доминантность конкретных остатков в составе эпитопа: специ-
фичность Т-эпитопов определяется 1—2 остатками.
Как отмечалось выше, взаимодействие агретопа и дезетопа влияет на
конфигурацию гистотопа — части молекулы МНС, взаимодействующей
с рецептором Т-клетки (TCR), т.е. обусловливает формирование «изме-
ненного своего» (см. рис. 56). Однако объектом распознавания является
комплексная детерминанта, включающая собственно пептидный эпитоп
и измененный гистотоп молекулы HLA. По специфичности эта детерми-
нанта отличается от эпитопов, определяемых с помощью антител.
Анализ перекрестной реактивности свидетельствует о более тонком
серологическом (т.е. осуществляемом антителами) распознавании детер-
минант по сравнению с Т-клеточным распознаванием. Это справедливо,
Например, в отношении распознавания эритроцитов разного видового
происхождения. При взаимодействии с синтетическими разветвленными
полипептидами Т-клетки проявляют перекрестную реактивность по от-
ношению к полипептидам, имеющим одинаковую основную цепь, но не
к полипептидам с одинаковыми боковыми цепями, тогда как в случае
антител отмечается оба типа перекрестной реактивности.
Как уже говорилось, до сих пор не отвергнуто, хотя и поставлено под
сомнение, представление о том, что наряду с распознаванием аутологич-
ных молекул МНС, комплексированных с чужеродным пептидом, Т-
клетки способны распознавать аллогенные молекулы МНС «напрямую»,
и при этом одна и та же детерминанта совмещает функции эпитопа и
гистотопа. Антигенными для Т-клеток являются также аутологичные мо-
лекулы (продукты МНС или другие белки), модифицированные гаптена-
ми. Модификация аутологичных белков лежит в основе индукции
Т-клеточной реакции контактной гиперчувствительности.
Т-лимфоциты распознают не свободный антиген, а его фрагменты,
встроенные в аутологичные молекулы главного комплекса гисто-
совместимости (МНС). Таким образом, Т-клетки распознают «из-
мененное свое». Молекулы МНС являются продуктами высоко-
полиморфных генов. У человека эти гены образуют комплекс HLA,
различия по которому обусловливают несовместимость тканей.
Имеются продукты генов МНС I и II классов. Оба типа молекул
встроены в мембрану клеток. Молекулы I класса несут все ядросо-
229
держащие клетки, они связывают фрагменты внутриклеточных бел-
ков; молекулы II класса несут только антигенпредставляющие
клетки, они связывают фрагменты внеклеточных белков, которые
попадают в клетку в результате эндоцитоза. Комплексы пептидов с
молекулами МНС II класса распознаются TCR Т-хелперов при
участии корецептора CD4, а комплексы пептидов с молекулами
МНС I класса распознаются TCR Т-киллеров при участии коре-
цепторов CD8. В результате хелперная и киллерная функции Т-
клеток основывается на распознавании разных молекулярных
комплексов.
3.4. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ МЕЖКЛЕТОЧНЫХ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ИММУННОЙ СИСТЕМЕ
В предыдущих разделах этой главы рассмотрены антигены и молекулы,
специфически их распознающие, — иммуноглобулины/антитела и Т-кле-
точные рецепторы. Однако, чтобы это распознавание было действенным
и привело к развитию иммунного ответа, необходимы некоторые «вспо-
могательные» события, как правило, сводящиеся к обмену сигналами
между клетками иммунной системы. Эти межклеточные взаимодействия
основаны на взаимном специфическом распознавании макромолекул,
которое принципиально отличается от распознавания типа антиген —
антитело отсутствием клоноспецифичности, но обусловлено связыванием
пар молекул, обладающих сродством друг к другу. Взаимодействия этих
молекул способствуют передаче основного иммунологически значимого
сигнала, вызванного действием антигена на клетки, и служит источником
вспомогательных стимулов. Это в конечном итоге приводит к активации
клеток, реагирующих на антиген. Усиление сигнала, поступающего через
TCR, было рассмотрено в главе 2 на примере действия вспомогательных
молекул CD4 и 8. В этой главе далее речь пойдет о взаимодействиях, прямо
не связанных с распознаванием антигена, а лишь сопутствующих ему.
Сигнал, генерируемый при этих взаимодействиях, самостоятелен, хотя
и взаимодействует с сигналом, поступающим от TCR или BCR, усили-
вая его.
Подобные вспомогательные молекулярные взаимодействия осущест-
вляются двумя путями: с помощью прямых контактов клеточных поверх-
ностей и через гуморальные медиаторы (цитокины), выделяемые одними
клетками и воспринимаемые другими с помощью специфических рецеп-
торов.
3.4.1. Контактные взаимодействия клеток
иммунной системы
Межклеточные контактные взаимодействия при иммунном ответе можно
объединить в три группы:
230
• взаимодействия, связанные с презентацией антигена. В них участ-
вуют вспомогательные клетки (дендритные, макрофаги, В-лимфо-
циты) и Т-хелперы;
• кооперация лимфоцитов, т.е. взаимодействие Т-хелперов с В-лим-
фоцитами и предшественниками Т-киллеров;
• взаимодействие киллеров с клетками-мишенями в процессе их
распознавания и разрушения.
Во всех случаях основой для контакта клеток служит распознавание
антигенного эпитопа рецепторами лимфоцитов. В случае взаимодействия
ДПК и Т-хелперов — это распознавание комплекса молекула МНС
II класса — пептид Т-клеточным рецептором (TCR — CD3) в кооперации
с молекулой CD4. При взаимодействии Т-хелперов с В-клеткой указан-
ный тип распознавания также имеет место, поскольку В-лимфоцит явля-
ется АПК. В этом случае такое распознавание обозначают как когнатное
(т.е. распознавательное) взаимодействие. Однако специфичность ответа
В-лимфоцитов обусловлена связыванием свободного антигена с имму-
ноглобулиновым компонентом BCR.
Связывание эпитопа с рецептором обеспечивает адгезию клеток, не-
достаточно сильную, чтобы генерировать эффективный сигнал, необхо-
димый для активации лимфоцитов. Усиление адгезии и формирования
полного сигнала, подаваемого в клетку, достигается с помощью взаимо-
действия ряда вспомогательных адгезивных молекул. На рис. 61 и 62 по-
казаны взаимодействия мембранных молекул поверхности АПК и других
клеток с Т-хелперами, некоторые характеристики которых представлены
в табл. 47. В-лимфоциты выступают в роли одновременно доноров и ак-
цепторов активационных сигналов, т.е. как АПК и как предшественники
антителообразующих клеток. Двунаправленность сигналов вообще харак-
терна для межклеточных взаимодействий. При этом всегда достигается
двойная цепь активации обеих взаимодействующих клеток; при этом
могут включаться самостоятельные цепи событий, направленные на осу-
ществление иммунной защиты.
Взаимодействие CD28/CTLA4 и В7.1/В7.2. Альтернативная активация
Т-лимфоцитов. Основную роль в осуществлении костимуляции отводят
взаимодействию корецептора CD28 Т-клетки с молекулами CD80 (В7-1)
и CD86 (В7-2) антигенпрезентирующих клеток (АПК). Молекула CD28
присутствует на поверхности всех покоящихся СО4+-клеток и 70 %
СО8+-клеток. После активации на Т-клетках появляется другая молекула
со сходной структурой — CTLA-4 (CD152). Блокада взаимодействия
CD28 и CD80/CD86 в результате отключения гена CD28, введения рас-
творимой формы CTLA-4 или использования в качестве партнера АПК,
лишенных антигенов В7, не только ослабляет активацию Т-клеток, но и
обусловливает их анергию, т.е. отсутствие ответа на последующую стиму-
ляцию. Однако при этом некоторые формы иммунного ответа могут час-
тично сохраняться, что допускает возможность дополнительных путей
костимуляции.
CD28 — трансмембранный гликопротеин — гомодимер с молекуляр-
ной массой 44 000, субъединицы которого соединены дисульфидной свя-
231
Рис. 61. Основные типы межклеточных взаимодействий в иммунной системе.
I — взаимодействие АПК и Т-хелперов при презентации антигена; II — взаимо-
действие Т-хелперов и В-лимфоцитов при индукции образования антител (Т—В-
кооперация); III — взаимодействие цитотоксических Т-лимфоцитов и клеток-
мишеней при осуществлении иммунного цитолиза. Приведены лишь основные
типы межмолекулярных взаимодействий, отражающие специфическое распозна-
вание, костимулируюшую или апоптогенную сигнализацию и адгезивные взаи-
модействия, стабилизирующие контакты. Стрелками обозначены основные
направления сигнализации.
зью и образуют один внеклеточный домен, гомологичный V-домену им-
муноглобулина, и спейсерный участок (структура, свойственная также
CD8). Молекулы CD80 и CD86 также сходны между собой. Они относят-
ся к суперсемейству иммуноглобулинов, по своей структуре похожи на
молекулу CD2, имеют N-концевой V-подобный и прилежащий к мембра-
232
Антигенпредставляющая клетка
Рис. 62. Взаимодействия взаимно комплементарных молекул поверхности АПК и
Т-лимфоцитов.
Заштрихованы рецепторный комплекс TCR—CD3, корецепторы CD4 и CD8, а
Также распознаваемый им комплекс МНС—антигенный пептид (АП); черный
цвет — костимулирующие и адгезивные молекулы, светло-серый — внутрикле-
точные ферменты, связанные с мембранными молекулами (тирозинкиназы, ТК)
или являющиеся их частью (тирозинфосфатаза, ТФ). Условно на схеме совмеще-
ны признаки двух различных субпопуляций Т-клеток — CD4 и CD8 и в составе
одной молекулы МНС — цепи I и II классов.
не С-подобный внеклеточные домены. Эти молекулы экспрессируются
на активированных АПК (дендритных клетках, макрофагах, В-лимфоци-
тах), a CD86, кроме того, на покоящихся моноцитах.
Во взаимодействие вовлекаются V-домены реагирующих пар моле-
кул. CD86 обладает несколько более высоким сродством к CTLA-4, чем
CD80. Формирующаяся связь является очень кратковременной (время
полужизни около 10 с). В результате взаимодействия CD28 с CD80/CD86
устанавливается связь между аминокислотной последовательностью
внутриклеточного участка CD28 YMNM (указана последовательность
аминокислот в однобуквенном коде), который предварительно фосфори-
лируется, и липидной PI 3-киназой, через которую запускается каскад
реакций, завершающийся активацией генов цитокинов. Особенно чувст-
вительны к костимуляции через CD28 Т-клетки хелперной (CD4+) суб-
популяции. Активация через CD28 в большей степени способствует
дифференцировке этих клеток в ТН2-хелперы гуморального ответа, хотя
преимущественное включение набора цитокинов, свойственных Thl или
Th2, зависит от некоторых деталей взаимодействия. Несмотря на струк-
турное сходство молекул CD28 и CTLA-4, взаимодействие последней с
молекулами CD80/CD86 порождает не костимулирующие, а ингибирую-
щие сигналы в Т-клетках.
233
Таблица 47. Вспомогательные молекулы, связанные с активацией лимфоцитов
Название Мол. масса, xlOOO Локализа- ция Суперсемейство Лиганды Функциональные эффекты
Молекулы с в я з а иные с реи e п т о p > а м и для антигена
CD4 59 Тх, сМ Ig MHC-II Участие в рецепции антиге- на, передаче сигнала (связь с р561ск)
CD8 34/32 Тк Ig, гетеро- или гомодимер MHC-I Участие в рецепции антиге- на, передаче сигнала (связь с р561ск)
CD45 180— 240 Лейко- циты Варьирующий состав внекле- точной части ? Регуляция подачи сигнала в лимфоциты; активность ти- розинфосфатазы в цито- плазматическом домене
Молекулы, опосрех (ующие меж клеточ ное взаимодействие
CD28 44 Тх, сТк, аВ Ig CD80/ 86 Корецептор предохраняет клетки от анергии и апоптоза
CD152 CTLA-4 аТ Ig CD80/ 86 Корецептор
CD80 (В7-1) 60 В, сМ, ДК Ig CD28 Источник костимулирую- щего сигнала для Т-клеток
CD86 (В7-2) 80 В, сМ, ДК Ig CD28 То же
CD40 50 в, м, ДК NGF-R CD154 Рецептор Т—В-кооперации, защита от апоптоза
CD154 (CD40L) 39 аТ TNF CD40 Источник контактного сигнала от Т- к В-клетке
Молекулы альтернативной а ктивации и костимуляции
CD2 50 Т, cNK Ig CD58 Альтернативная активация
CD5 67 Т, сВ Sc CD72 Костимуляция
CD7 40 Т, cNK Ig ?
CD72 43/39 В С-лектин CD5 Т—В-кооперация (?)
CD43 95- 135 Т, Г Сиало-gp CD54 Саморегулируемая костимуляция
CD44 80- 95 т, г, э Гиалу- ронат Костимуляция
Примечание. Т — Т-клетки, Тх — Т-хелперы, Тк — Т-киллеры, В — В-лимфо-
циты, М — моноциты/макрофаги, Г — гранулоциты, Э — эритроциты, NK — естественные
киллеры, ДК — дендритные клетки, с — субпопуляция, gp — гликопротеин; семейства: Ig —
иммуноглобулинов, Sc — мусорщиков (от англ, scavenger), NGF-R — рецептора фактора
роста нервов, TNF — фактора некроза опухоли, а — активированные клетки.
234
Стимуляция «наивных» Т-клеток может быть осуществлена in vitro
при совместном действии моноклональных антител к CD3 и CD28, что
служит моделью костимулирующей функции CD28. Однако и одни анти-
тела к CD28 способны активировать Т-клетки, не затрагивая рецепторно-
го комплекса TCR — CD3. Такой путь активации называют альтернатив-
ным (в «противовес» классической активации через TCR — CD3). Впе-
рвые он был описан при активации Т-клеток через молекулу CD2. Для
реализации этого варианта активации требуются моноклональные анти-
тела к двум разным эпитопам молекулы CD2. Антитела к одному эпитопу
Требуются для того, чтобы вызвать перестройку мембранных белков, при-
водящую к экспрессии другого эпитопа, антитела к которому и вызывают
активацию Т-клетки по альтернативному пути. Но в отличие от актива-
ции через CD28 в СБ2-зависимый ответ вовлекается комплекс TCR —
CD3.
По-видимому, СО2-зависимая активация лимфоцитов имеет отно-
шение не к иммунным процессам, а к так называемой спонтанной, или
фоновой, активации лимфоцитов. Последняя происходит, возможно, при
взаимодействиях с клетками других типов, например в процессе их миг-
рации через эндотелий сосудов, при контакте с клетками стромы и т.д.
Этому способствует, в частности, экспрессия лиганда СП2-молекулы
LFA-3 (CD58) практически на всех типах клеток организма. Вероятно,
Эта форма активации имеет отношение к самоподдержанию популяции
Т-лимфоцитов на периферии, роль которой существенно увеличивается
О возрастом. Пока трудно оценить значимость этого явления для функци-
онирования иммунной системы и развития ее патологии.
Взаимодействие CD40 — CD40L (CD154). Вскоре после открытия
Межклеточной кооперации при развитии гуморального иммунного ответа
стало ясно, что хелперная функция Т-лимфоцитов реализуется двояко —
через выделение гуморальных факторов (ими оказались открытые позже
Цитокины) и через прямые контактные взаимодействия между Т- и В-
клетками. Этот тип взаимодействия был расшифрован совсем недавно.
В данном случае происходят взаимодействия, в принципе сходные с рас-
смотренными выше, но имеющие ряд своеобразных черт. Как и при вза-
имодействии АПК с Т-хелперами, при Т—В-кооперации имеется
двусторонняя направленность сигналов, однако преобладающее направ-
ление их в этом случае — от Т- к В-клетке, поскольку при этом именно
В-лимфоцит вовлекается в иммунную реакцию, а Т-хелпер способствует
этому. В осуществлении такого типа кооперации основная роль принад-
лежит взаимодействию двух пар молекул: CD40 В-клеток и CD40L
(CD 154) Т-клеток, а также уже рассмотренной пары CD80/CD86 (В7-1 и
В7-2) В-клеток и CD28 Т-клеток.
Молекула CD40 представляет собой фосфопротеин с молекулярной
массой 48 000. Она экспрессируется не только на В-лимфоцитах, но и на
клетках эндотелия, макрофагах, дендритных (в основном на фолликуляр-
ных) клетках, а также на некоторых других вспомогательных клетках им-
мунной системы, особенно активированных. Ее лиганд CD 154 экспрес-
сируется на активированных Т-клетках, тучных клетках и базофилах.
По своей структуре молекула CD40 гомологична рецепторам для
235
фактора некроза опухолей (ФНО), CD30, Fas-рецептору (рецептору сиг-
налов к индукции апоптоза) и ряду других представителей семейства ре-
цепторов фактора роста нервов. Молекула CD40 особенно похожа на
рецептор ФНО I типа (р55). Она имеет 4 внеклеточных домена и корот-
кий шарнирный участок, но в отличие от рецептора ФНО I типа в цито-
плазматическом участке CD40 отсутствует «домен гибели», определяю-
щий передачу сигнала к апоптозу (см. раздел 3.4.2). CD40L, или CD154
(мол. масса 33 000), также входит в семейство родственных молекул, слу-
жащих лигандами молекулам предыдущей группы. В это семейство вхо-
дят ФНОа, лимфотоксины, фактор роста нервов, Fas-лиганд (индуктор
апоптоза) и т.д. Все они имеют один внеклеточный домен, представляю-
щий собой клубок переплетенных p-структур.
Сигнал, передаваемый в В-лимфоцит через молекулу CD40, обуслов-
ливает основные события Т—В-взаимодействия. Ранняя реакция на вза-
имодействие CD40—CD40L заключается в тримеризации CD40, которая
осуществляется с участием, цитоплазматического белка CRAF-1 (от англ.
CD40 receptor associated factor). Этот белок перекрестно сшивает цито-
плазматические участки CD40 (аналогично он действует в отношении ре-
цепторов ФНО и Fas). Благодаря наличию в его составе «цинковых
пальцев» он может вступать во взаимодействие с ДНК, а благодаря нали-
чию участка, богатого остатками изолейцина (изолейциновая застежка-
молния) — с другими белками. Таким образом, этот белок опосредует
передачу сигнала в ядро. Такой сигнал в конечном итоге обеспечивает
включение в В-лимфоцитах ряда событий первостепенной важности:
переключение классов иммуноглобулинов, индукцию пролиферации и
дифференцировки при гуморальном иммунном ответе. Этот сигнал ва-
жен также для развития В-клеток памяти, формирования зародышевых
центров, защиты В-лимфоцитов от апоптоза. Аналогичный сигнал, гене-
рируемый в макрофагах, эндотелиальных клетках и фибробластах, вклю-
чает активационные события, важные для осуществления воспалитель-
ной реакции.
Последствия отключения взаимодействия CD40—CD40L, как обыч-
но, изучаются на мышах с инактивированными генами CD40 и CD40L.
Однако в данном случае имеется и «человеческая модель» — вариант им-
мунодефицита, называемый гипер-^М-синдромом. При этом заболева-
нии отсутствует или резко снижено образование иммуноглобулинов
любых классов, кроме IgM, которые определяются в сыворотке в повы-
шенной концентрации, отсутствуют зародышевые центры, не формиру-
ются В-клетки памяти. Вследствие этого гуморальный ответ оказывается
сниженным. Кроме того, у таких больных ослаблены все проявления вос-
палительной реакции и клеточный иммунный ответ. В результате защита
от внутриклеточных инфекционных агентов страдает даже в большей сте-
пени, чем защита от внеклеточных бактерий (см. раздел 5.1.1).
Вовлекаемые во Т—В-взаимодействие пары молекул CD28 и
CD80/CD86 «порождают» сигнал (который рассмотрен выше), направлен-
ный в сторону Т-клеток, что служит условием эффективной активации
этих клеток с интенсивной выработкой интерлейкинов. Затем уже через
эти гуморальные факторы сигнал возвращается к В-лимфоцитам.
236
3.4.2. Интегрины
Важную, хотя и вспомогательную роль в межклеточных взаимодействиях
с участием лимфоцитов играют интегрины. Об этих молекулах уже гово-
рилось в разделах 1.2.4 и 2.1.1 в связи с рециркуляцией лейкоцитов,
функциями макрофагов и нейтрофилов, а в табл. 26 была дана характе-
ристика некоторых интегринов и их рецепторов.
Наиболее прямое отношение к межклеточным взаимодействиям в
иммунной системе, происходящим с участием лимфоцитов, имеют пары
молекул LFA-1 — ICAM-1/2/3 и VLA-4 — VCAM-1, поскольку р2- и рг
интегрины присутствуют на поверхности лимфоцитов. Однако из их ре-
цепторов только ICAM-1 экспрессируется (под влиянием активации
цитокинами — ИЛ-1, ФНОа, интерфероном у) на АПК, включая В-лим-
фоциты. ICAM-2 спонтанно экспрессируется на клетках эндотелия, а
экспрессия VCAM-1 индуцируется на них под влиянием цитокинов. Экс-
прессия ICAM-3 индуцируется на поверхности лимфоцитов при их акти-
вации и может играть определенную роль при Т—В-взаимодействии.
Роль молекул группы ICAM наиболее существенна при миграции лимфо-
цитов (наряду с другими лейкоцитами) в очаг воспаления. Эти молекулы
участвуют в представлении антигена Т-лимфоцитам активированными
клетками эндотелия.
При взаимодействии макрофаг — Т-хелпер и В-лимфоцит — Т-хел-
пер первоначальная слабая адгезия, обусловленная связыванием ком-
плекса TCR—CD3 лимфоцита с комплексом антигенного пептида и
молекулы МНС II класса, приводит к реорганизации цитоскелета и ге-
нерации сигнала (при участии противотока Са2+ и Mg2+, активации
протеинкиназы С и тирозинкиназ) изнутри клетки наружу. Это приво-
дит к «активации» интегрина на поверхности лимфоцита и усилению
экспрессии его рецептора. Обусловленную интегрином межмолекуляр-
ную связь активация делает более прочной, что важно для стабилизации
контактов между клетками. Сигналы, передаваемые через интегрины и
их рецепторы, играют вспомогательную роль в активации взаимодейст-
вующих клеток.
3.4.3. Цитокины
Гуморальная составляющая межклеточных взаимодействий в иммунной
системе опосредуется продуктами взаимодействующих клеток — цитоки-
нами. Это белковые или полипептидные продукты активированных кле-
ток иммунной системы, которые являются медиаторами межклеточных
коммуникаций при иммунном ответе, гемопоэзе и развитии воспаления,
эффекторами некоторых реакций иммунитета и служат связующим зве-
ном между иммунной и другими системами организма. Значение цитоки-
нов существенно выходит за рамки иммунологии, поскольку они играют
важную роль в кроветворении, развитии патологии и т. д. Цитокины
традиционно подразделяют на несколько групп: интерлейкины (факторы
взаимодействия между лейкоцитами), интерфероны (цитокины с проти-
вовирусной активностью), факторы некроза опухолей (цитокины с цито-
237
Таблица 48. Основные типы клеток — продуцентов цитокинов
Клетки- продуценты Индукторы цитокинов Кинетика выработки Продуцируемые цитокины
Стромальные клетки (фибро- бласты, эндоте- лиальные клетки) Контактные взаи- модействия, бакте- риальные продукты В пределах часа мРНК, через 3—4 ч пик секреции цито- кинов ГМ-, Г-, М-КСФ; ИФНр, ТФРр, ИЛ-6, 7, 8, 11
Моноциты/ макрофаги Бактерии и их про- дукты, поли- электролиты, фор- боловые эфиры В пределах часа мРНК, через 6— 14 ч пик секреции цитокинов ИЛ-1, 6; ФНОа, ИЛ-10, 12, 15; ГМ-, Г-, М-КСФ, ТФРр, ИФНа, хемокины
ТЫ Связывание антиге- на/митогена через TCR—CD3/CD28+ +ИЛ-12 Через 5—8 ч мРНК, через 10—48 ч пик секреции цитокина ИЛ-2, ИФНу, ФНОа и р, ИЛ-3, ГМ-КСФ, хемокины
ТЬ2 Связывание антиге- на/митогена + ИЛ-4 Через 5-8 ч мРНК, через 24—48 ч пик секреции цитокина ИЛ-4, 5,6, 9, 10, 13, 3; ГМ-КСФ, хемо- кины
Примечание. ИНФ — интерферон, ТФР — трансформирующий фактор роста.
токсической активностью), колониестимулирующие факторы (гемопоэ-
тические цитокины). Границы между группами условны.
По структуре выделяют несколько разновидностей молекул цитоки-
нов. Подавляющее большинство из них в качестве характерного струк-
турного элемента содержит 4 а-спирали и лишь для немногих (ИЛ-1,
ФНОр, трансформирующий фактор роста) характерно преобладание р-
слоистой структуры.
Можно выделить 3 относительно автономные группы клеток — про-
дуцентов цитокинов. Они характеризуются своим собственным типом
ответа на активирующие воздействия и природой активаторов, а также
собственным, хотя и значительно перекрывающимся набором продуци-
руемых ими цитокинов (табл. 48) и теми процессами, реализацию кото-
рых они обеспечивают. Это стромальные соединительнотканные клетки,
которые вырабатывают цитокины и ответственны преимущественно за
гемопоэз, моноциты/макрофаги, которые являются продуцентами цито-
кинов — медиаторов воспаления, и лимфоциты, вырабатывающие лим-
фокины, которые обеспечивают развитие антигенспецифической состав-
ляющей иммунного ответа.
В норме уровень продукции цитокинов стромальными клетками не-
высок. Стимулами для выработки этих цитокинов в отсутствие повреж-
дающих и патогенных факторов служат, по-видимому, контакты с крове-
творными клетками. Бактериальные продукты существенно усиливают
выработку указанных цитокинов, причем это происходит не только в
кроветворных органах, но и в очагах агрессии, что приводит к формиро-
ванию экстрамедуллярных очагов кроветворения. В условиях активации
238
Таблица 49. Типы Т-хелперов и их связь с системой цитокинов
Тип Т-хелперов Секретируемые цитокины Ответ на действие цитокинов
ThO ИЛ-2, слабо - ИЛ-3,4,5,6,10, 13, ИФНу,ФНОа и р, ГМ-КСФ ИЛ-12 и ИФНу индуцирует раз- витие в направлении Thl, ИЛ-4 и ТФРр — в направлении Th2
ТЫ ИФНу, ИЛ-2, ФНОа и р, ИЛ-3, ГМ-КСФ, хемокины ИЛ-2 — фактор роста, ИЛ-10 — ингибитор
Th2 ИЛ-4,5,6,9,10,13,3; ГМ-КСФ, хемокины ИЛ-2 и ИЛ-4 — факторы роста, ИФНу и ИЛ-10 — ингибиторы
Примечание. ТФР — тромбоцитарный фактор роста, ИНФ — интерферон.
аналогичную активность проявляют эпителиальные клетки кожи и сли-
зистых оболочек.
Выработка цитокинов (монокинов) клетками миелоидно-моноци-
тарного происхождения индуцируется главным образом под влиянием
бактериальных продуктов. Вызвать ее могут также многие метаболиты,
сами цитокины, пептидные факторы, полиэлектролиты, а также контак-
ты с окружающими клетками, процессы адгезии и фагоцитоза. Актива-
ция цитокиновых генов происходит в моноцитах и макрофагах в пре-
делах 1 ч, и в ближайшие часы цитокин уже можно обнаружить в среде.
Среди выделяемых этими клетками цитокинов преобладают факторы,
участвующие в развитии воспаления. Их называют монокинами.
Третью группу клеток — продуцентов цитокинов (лимфокинов) со-
ставляют лимфоциты. Практически все разновидности лимфоцитов спо-
собны выделять цитокины, однако «профессиональными» продуцентами
их являются CD4+-клетки-хелперы. Покоящиеся лимфоциты не проду-
цируют гуморальных факторов. Активация клеток осуществляется в ре-
зультате связывания антигенраспознающих рецепторов и корецепторов.
Самый ранний из лимфокинов — ИЛ-2 — появляется в цитоплазме Т-
клеток через 2 ч после стимуляции; остальные лимфокины вырабатыва-
ются значительно позже и в определенной последовательности: ИЛ-4
через 4 ч, ИЛ-10 через 6 ч, ИЛ-9 через 24 ч. Пик выработки различных
лимфокинов варьирует: 12 ч для ИЛ-2, 48 ч для ИЛ-4 и 5, 72 ч для ИЛ-9
и ИФНу.
Эта последовательность отражает процессы дифференцировки Т-хел-
перов (см. раздел 3.5.2). «Наивные» СЭ4+-клетки в ответ на стимуляцию
вырабатывают лишь ИЛ-2, затем, превращаясь в хелперы типа ThO, они
начинают продуцировать в малом количестве широкий спектр цитоки-
нов. При дальнейшей (или повторной) стимуляции ThO дифференциру-
ются на субпопуляции Thl и Th2, которые характеризуются различным
спектром цитокинов (табл. 49), хотя и не различаются по мембранному
фенотипу. Продукция цитокинов этими клетками значительно более вы-
сокая, чем в случае лимфоцитов, рассмотренных выше. Thl вырабатыва-
ют ИЛ-2, ИФНу, ФНОа и р, Th2 -ИЛ-4, 5, 6, 9, 10 и 13; оба типа клеток
вырабатывают ИЛ-3 и ГМ-КСФ. В определенной степени аналогичная
239
поляризация характерна также для CD8+-клеток, но интенсивность сек-
реции цитокинов этими клетками значительно ниже, чем Т-хелперами.
Цитокины взаимосвязаны и образуют цельную систему взаимодейст-
вующих элементов — цитокиновую сеть. Для ее функционирования
свойственны некоторые общие черты. Назовем некоторые из них.
Без антигенной стимуляции иммунной системы цитокиновая сеть
функционирует на минимальном уровне. В отсутствие стимуляции клет-
ки иммунной системы практически не выделяют цитокины и обычно не
реагируют на них при их экзогенном введении. Синтез цитокинов и экс-
прессия их рецепторов, достаточная для развития ответа на эти факторы,
осуществляются при действии на клетки иммунной системы антигенов
или иных стимулирующих агентов. Исключение составляют гемопоэти-
ческие цитокины, которые функционируют практически постоянно в ог-
раниченных компартментах, а также некоторые цитокины, продуци-
руемые в малых количествах спонтанно (например, ИЛ-6 и 15 в моноци-
тах и ИЛ-1 в кератиноцитах). Такая особенность биосинтеза цитокинов
связана с характером функционирования их генов. Практически все эти
гены являются индуцибельными, т.е. для их активации требуется дейст-
вие индукторов, в качестве которых выступают транскрипционные фак-
торы, взаимодействующие с усиливающими (энхансерными) последова-
тельностями регуляторного участка гена. Структура промоторных участ-
ков, ответственных за индукцию генов различных цитокинов и их рецеп-
торов, различна, хотя и содержит общие элементы. Промотор гена ИЛ-2
содержит последовательности, с которыми взаимодействуют факторы
транскрипции, из которых особенно важны NF-АТ, АР-1 и NFkB. Ука-
занные факторы транскрипции в готовом виде в покоящейся клетке не
содержатся, они формируются в процессе передачи активационного сиг-
нала.
Индукторами выработки цитокина и экспрессии его рецептора слу-
жат одни и те же факторы. Это обусловливает преимущественно локаль-
ный характер действия цитокинов. Локальность действия обеспечивается
также тем, что экспрессия генов рецепторов продолжается дольше, чем
экспрессия генов самих цитокинов. На уровне индивидуальной клетки
экспрессия гена ИЛ-2 и выработка ИЛ-2 продолжаются 1 сут, а экспрес-
сия высокоаффинного рецептора — до 3 сут. За этот срок локально сек-
ретированный цитокин успевает полностью утилизироваться клетками-
мишенями. Кроме того, экспрессия рецептора усиливается под влиянием
самого ИЛ-2. В результате местно секретированный цитокин полностью
потребляется в том микрообъеме, в котором он проявляет свое действие.
В норме в кровотоке присутствуют следовые количества цитокинов, не-
достаточные для проявления системных эффектов. Помимо указанных
выше обстоятельств, это обусловлено чрезвычайно быстрым выведением
цитокинов из кровотока через почки (время полужизни Ti^ составляет
обычно минуты). Так, в случае ИЛ-1 Ti^ для быстрой составляющей
равно 1,9 мин, для медленной — 41,1 мин, в случае ИЛ-2 — соответст-
венно 5—7 и 30—120 мин. Лишь у отдельных цитокинов время полужиз-
ни достаточно большое.
Для системы цитокинов характерна избыточность: каждая их разно-
240
Рис. 63. Взаимные влияния цитокинов на уровне их выработки и секреции клет-
ками-продуцентами.
Стрелки — влияние одного цитокина на выработку другого. Все влияния усили-
вающие, за исключением двух случаев, помеченных знаком — (подавление секре-
ции ИЛ-1 и ФНОа под действием ИЛ-6).
видность может продуцироваться разными клетками (в связи с этим раз-
деление их на моно- и лимфокины условно). Однако клетки одного и
того же типа могут секретировать разные цитокины. Все цитокины поли-
функциональны, для них характерно значительное перекрывание функ-
ций. Цитокины могут усиливать или угнетать как выработку, так и
функции друг друга. Пример взаимовлияний («сеть») воспалительных ци-
токинов в отношении их выработки представлен на рис. 63. В этой «сети»
практически все влияния стимулирующие; лишь ИЛ-6 подавляет выра-
ботку ИЛ-1 и ФНОа. В результате отсутствие любого из цитокинов, обу-
словленное мутациями соответствующего гена, не вызывает катастро-
фических последствий (см. ниже). Воздействие же на любое звено систе-
мы (например, с лечебной целью) вызывает реакцию, в которую вовлека-
ется вся система.
Другой пример иллюстрирует взаимосвязи между субпопуляциями
ТЫ и Th2 (см. раздел 3.5.2), между которыми существует антагонизм.
241
ИЛ-1,2,3,4,5,в,
7,8.9.10,12,15,
ФНОа.ИФНаД.у,
ГМ-, ГМ-КСФ
ИЛ-1.2,3,4,5,в,7,
10,11,12,13,14,
15, ФНОа,В,
ИФНаДу, ТФРр
ИЛ-1,2,3,4,5,в,
7,8,9,10,12,15,
ФНОа, ГМ-,
Г-КСФ,
ИФНа,р,у ТФР₽
Ле. 64. Цитокины, действующие на клетки различных типов и продуцируемые
ими.
а — Т-хелпер, дифференцирующийся в хелперы ТЫ- и ТЬ2-типов; б — В-клетка;
в — цитотоксический Т-лимфоцит; г — NK-клетка.
242
ИЛ-1,2,3,4,7,8,
10,13, ИЛ-1 ра,
ФНОа, ИФНу,а,
ГМ-, М-КСФ,
UF, RANTES,
МСР-1.2,3, MAF,
ТФР₽
ИЛ-1,4.6,в.ФНОа.
ИФНу, ГМ-КСФ
Моноцит/макрофаг
д — моноцит/макрофаг; е — дендритная клетка; ж — эндотелиальная клетка; з —
тучная клетка. В прямоугольных рамках, находящихся вне кружков, помещены
названия цитокинов, действующих на клетки (направление стрелки в сторону
кружка — клетки), а в рамки, находящиеся внутри кружка (клетки), помещены
названия цитокинов, секретируемых клеткой (направление стрелки наружу кружка).
243
1 а о ли ц Цитокины I a ju М ЛЛ€ Тх тки Тх1 — W Тх2 кгуцел ЦТЛ ты и В 1 итикипии NK |стрк| ТК 1 ЭК I Прочие клетки
Инте р л с й к -I н ы
ИЛ-1 + — — — — + — + — + ДК, клетки глии, СК
ИЛ-2 — + + — ± ± + — — —
ИЛ-3 — + + -1- + — — — + + А.
ИЛ-4 — + — + ± — — — + —
ИЛ-5 — + — + — — — — — —
ИЛ-6 4- + — + — — — + — +
ИЛ-7 — + — +
ИЛ-8 + — +
ИЛ-9 — + — -1- —? — — — +? —
ИЛ-10 + + — + — — — — — —
ИЛ-11 — — — — — — -1- — — —
ИЛ-12 + — — — + + — — — — ДК
ИЛ-13 — + — + + — — — — —
ИЛ-14 +
ИЛ-15 + + -1- ДК, миобласты
ИЛ-16 + + -1- Эозинофилы
ИЛ-17 Ф a КТО] ) ы и е к ) 0 3 1 о п ухо л и
ФНОа + + + + + + — + -1- + СК
ЛТа — + + — + — ± — — —
лтр
Г е м о п о э ТИТ Ы Р I К 0 л о н и е к т и к Л у Л 1 ipyi о щ и е факторы
ФСК — — — — — — — + — —
гм-к СФ + + + + + — + + -1- +
Г-КСФ + ± — — — — — + — +
М-КСФ + ± — — — — — + — +
И н т ер (] > е р э н ы
ИФНа + — — — — ± — + — +
ИФНр + — — — — — — -1- — +
ИФНу — + -1- — -1- — + — — —
Примечание. М — моноциты/макрофаги, Тх1 — Т-хелперы 1-го класса, Тх2 —
Т-хелперы 2-го класса, ЦТЛ — цитотоксические Т-лимфоциты, NK — естественные килле-
ры, В — В-лимфоциты, СтрК — стромальные клетки (фибробласты, эндотелий), ТК — туч-
ные клетки, ЭК — эпителиальные клетки, ДК — дендритные клетки, А — астроциты, СК —
синовиальные клетки.
Здесь, а также в табл. 51 и 52 незаполненные графы — отсутствие данных.
244
Таблица 51. Молекулярная и генетическая характеристика цитокинов
Цитокины Мол.масса, хЮОО Число остатков Хромосома* Число экзонов
И н терлейкиг 1 ы
ИЛ-1а 17,5 159 2q 7
ИЛ-1р 17,3 153 2q 7
ИЛ-2 15-20 133 4q 4
ИЛ-3 14-30 152 5q 5
ИЛ-4 15-19 153 5q 4
ИЛ-5 2 х 21,5 112x2 5q 4
ИЛ-6 21-28 184 7q 5
ИЛ-7 25 152 8q
ИЛ-8 7,5 72 4q
ИЛ-9 32-39 144 5q 4
ИЛ-10 17-21 178 1 5
ИЛ-11 23 199 19q 5
ИЛ-12 35/40 253/328 3pl2—13,
5q31—33
ИЛ-13 10 132 5q 4
ИЛ-14 468
ИЛ-15 14-15 114 4q 8
ИЛ-16 56(14x4) 15q26
Фактор ы некроза опухоли
ФНОа 3 х 17 157x3 6p
ЛТа 20-25 171 6p
лтр 6p
Г е м о п о э 1 г и н ы и кол ониестимулирующие факторы
ГМ-КСФ 22 127 5q 4
Г-КСФ 18-22 133 17q
М-КСФ 45-70 224 х 2 5q
И нтерферор I Ы
ИФНа 16-27 150-170 9q
ИФНр 20 161 9q
ИФНу 20-24 146 12q
* Хромосома, в которой локализован ген соответствующего цитокина у человека.
245
Таблица 52. Клетки-мишени и биологические эффекты цитокинов
Цитокин Клетки-мишени Хем О2 МНС Адг Апо
М Н э т в NK Гем Энд
И1 нтер л [ей КИН ы
ИЛ-1 + + + а,п а,п,л + + +(а) + + +
ИЛ-2 + а,п,д п,д + + + +
ИЛ-3 + + + п,д + + + + II +
ИЛ-4 + + + а,п,д а,п,д,и + + + + + II +
ИЛ-5 + + а,п,д + I +
ИЛ-6 + а,п,д п,д + + +
ИЛ-7 + а,п,д п,д +? +
ИЛ-8 + + + + + I +
ИЛ-9 п
ИЛ-10 + п Д + + + II
ИЛ-11 + + +
ИЛ-12 П,д с 4- -1-
ИЛ-1? + а,п,д,и + + II -1-
ИЛ-14 -1-
ИЛ-15 + +
ИЛ-16 а,п + +
а к тор ы н е i с р о за о п у > [ О Л И
ФНОа + + + п а,п,д + -1- + + + I + +
ЛТа п,д + + I +
Гем оп о э г и н Ы И кол о н и е С Т } I м у лирующие факторы
ФСК +
ГМ-КСФ + + + п -1- + + +
Г-КСФ + + + + +
М-КСФ + + + +
и нтер фе] р о н ы
ИФНа + + п п,д + + I
ИФНр + + + п + I
ИФНу + + п,д а,п,д,и + + + + и/1 -1-
Примечание. М — моноциты/макрофаги, Г — гранулоциты, Э — эозинофилы,
Т — Т-лимфоциты, В — В-лимфоциты, ЕК — естественные киллеры, Гем — гемопоэтичес-
кие клетки, Энд — эндотелиальные клетки; Хем — хемотаксис, О2 — индукция кислород-
ного взрыва, МНС — усиление экспрессии молекул МНС (указаны классы молекул МНС),
Адг — усиление адгезии, Апо — индукция апоптоза; а — активация, п — пролиферация, д —
дифференцировка, с — супрессия, и — переключение классов иммуноглобулинов.
246
В регуляцию дифференцировки и соотношений этих клеток вовлекаются
продукты нелимфоидных клеток, прежде всего макрофагов. В конечном
счете это определяет структуру иммунного ответа и преобладающий ха-
рактер иммунной защиты.
Таким образом, цитокины образуют систему (сеть) близкодействую-
щих факторов, тесно взаимосвязанных на уровне продукции и осущест-
вления эффекта. Цитокиновая сеть характеризуется высокой надеж-
ностью вследствие избыточности обеспечения основных влияний; усло-
вием ее функционирования служит активация клеток иммунной системы.
Наиболее существенные сведения о происхождении, структуре и
биологических свойствах цитокинов суммированы в табл. 50—52 и на
рис. 64.
3.4.3.1. Интерлейкины
В 1979 г. на Международном симпозиуме комитета экспертов по лимфо-
кинам в Швейцарии были обобщены накопленные к тому времени данные
о лимфокинах и монокинах и сформулирована концепция интерлейкинов
(ИЛ) — медиаторов межлейкоцитарных взаимодействий. Тогда же полу-
чили порядковые номера два первых интерлейкина — ИЛ-1 и 2. В после-
дующем было описано еще 16 интерлейкинов. Все они получены в реком-
бинантной форме, известна их первичная структура.
Интерлейкин-1. ИЛ-1 описан в 1972 г. как фактор, способный инду-
цировать пролиферацию тимоцитов при совместном действии с митоге-
нами в низких концентрациях (костимуляция). Тест на костимуляцию
тимоцитов до сих пор используется при биологическом тестировании
ИЛ-1.
Клонирование генов ИЛ-1 показало, что существует два различных
белка с практически идентичной активностью — ИЛ-1а и 1(3, которые
имеют близкую молекулярную массу (15 000—17 000), но отличаются по
изоэлектрической точке (5,0 и 7,0 соответственно для а- и 0-форм ИЛ-1
человека). Гомология двух форм ИЛ-1 по нуклеотидной последователь-
ности составляет 40—45 %, по аминокислотной последовательности —
22—26 %. Имеются различия в структуре промоторов генов этих форм,
что обусловливает 10—50-кратную разницу в уровне экспрессии генов
под влиянием липополисахаридов (она выше для ИЛ-10).
В цитоплазме содержатся молекулы — предшественницы ИЛ-1 с мо-
лекулярной массой 31 000—37 000, лишенные сигнальной последователь-
ности, важной для осуществления секреции белка. Незрелая форма
ИЛ-1а присутствует также на поверхности макрофагов. Условием по-
ступления цитоплазматической и мембранной форм ИЛ-1 в среду явля-
ется протеолиз молекул, который осуществляется при участии сериновой
протеиназы ICE (Interleukin 1 converting factor) — представителя семейст-
ва каспаз, играющих ключевую роль в осуществлении апоптоза. В биоло-
гических жидкостях определяются и более мелкие продукты протеолиза,
сохраняющие активность ИЛ-1 (с молекулярной массой 12 000—20 000 и
даже 2000—4000). В молекуле ИЛ-1 имеется 3 участка гликозилирования.
Основные продуценты ИЛ-1 — моноциты и макрофаги. ИЛ-1 обра-
247
зуется также В-лимфоцитами, белыми отростчатыми эпидермоцитами
(клетками Лангерганса), глиальными, эндотелиальными и синовиальны-
ми клетками, фибробластами, эпителием кожи и тимуса, в культуре —
некоторыми клонами Т-клеток. Условием выработки ИЛ-1 моноцитами
и макрофагами является их активация бактериальными и иными продук-
тами (липополисахариды, некоторые экзотоксины, мурамилдипептид,
пептидогликаны, митогены), а также вследствие адгезии, фагоцитоза.
Экспрессия генов ИЛ-1 наблюдается уже в пределах 1 ч после действия
стимула, синтез ИЛ-1а достигает максимума через 6 ч, а ИЛ-10 — через
12—16 ч. Синтез усиливается под действием цитохалахина В, колхицина,
а также ингибитора синтеза белка циклогексимида (явление супериндук-
ции). Ингибиторами синтеза ИЛ-1 являются простагландин Е2, глюко-
кортикоиды, факторы, повышающие уровень цАМФ.
Спектр клеток-мишеней ИЛ-1 чрезвычайно широк: активированные
Т- и В-клетки, макрофаги, естественные киллеры, клетки эндотелия,
мышц и хряща, базофилы, плазмоциты, кроветворные клетки. Все они
экспрессируют рецепторы, общие для а- и p-форм ИЛ-1. Высокоаффин-
ных рецепторов на поверхности покоящейся Т-клетки около 40, на акти-
вированной — около 350. Описано два типа рецепторов, один из которых
(CD121a, мол. масса 80 000) экспрессируется на Т-клетках и фиброблас-
тах, другой (CD 121b, мол. масса 68 000) — на преВ-, В-клетках и макро-
фагах. Связывание второго рецептора не приводит к активации клеток.
Сродство рецепторов для ИЛ-1р почти на порядок выше, чем для
ИЛ-1а. На уровне реализации действия эта разница становится пример-
но 3-кратной. Условием проявления действия ИЛ-1 является погруже-
ние комплекса цитокина с рецептором внутрь клетки. В передаче сиг-
нала, запускаемого ИЛ-1, участвует несколько механизмов: цАМФ-за-
висимый, связанный с накоплением диацилглицерина (вследствие пре-
вращения не фосфоинозитидов, как обычно, а фосфохолинов), и свя-
занный с активацией серинтреониновых протеинкиназ. В реализации
влияния ИЛ-1 на синтез других цитокинов участвуют ядерные факторы
NF-кВ, c-jun и NF-IL-6.
Биологические эффекты ИЛ-1 можно условно разделить на иммуно-
логические, воспалительные, кроветворные и межсистемные. ИЛ-1 при-
частен к запуску начальных событий иммунного ответа, в частности к
вовлечению в него Т-хелперов. Среди Т-клеток рецепторы для ИЛ-1 в
наибольшей степени экспрессируют «иммунные» Т-хелперы (Th2), про-
дуцирующие ИЛ-3, 4 и 5, но не ИЛ-2 и интерферон у. Между тем ИЛ-1
способствует экспрессии генов ИЛ-2 и рецепторов для него. По-видимо-
му, первый из этих эффектов реализуется посредством косвенных меха-
низмов. Мембранный ИЛ-1 участвует в контактном взаимодействии
Т-клеток с макрофагами. ИЛ-1 наряду с другими цитокинами вызывает
пролиферацию активированных В-клеток и их дифференцировку в плаз-
матические клетки. Введение ИЛ-1р вместе с антигеном способствует
стимуляции антителообразования; более противоречивы данные о стиму-
ляции гуморального иммунного ответа ИЛ-1а (возможно, он участвует в
ограничении антителообразования).
ИЛ-1 стимулирует миелопоэз и ранние этапы эритропоэза (позд-
248
ние — подавляет, будучи антагонистом эритропоэтина). Действие ИЛ-1 в
значительной степени связано с повышением выживаемости развиваю-
щихся клеток. ИЛ-ip подавляет развитие В-лимфоцитов, участвует в вы-
боре направления гемопоэза между миело- и В-лимфопоэзом (в пользу
первого). С действием на кроветворение связан радиозащитный эффект
ИЛ-1, проявляющийся при его введении до облучения и усиливающийся
при введении через 5 сут после облучения. ИЛ-1 известен как провоспа-
лительный агент (см. раздел 2.3.2). Он способен индуцировать большую
часть местных и общих проявлений воспалительной реакции. Это дости-
гается через повышение адгезивности эндотелия сосудов для клеток
крови, увеличение прокоагулянтной активности клеток. ИЛ-1 повышает
подвижность нейтрофилов, для ряда клеток является хемоаттрактантом,
способствует активации клеток в очаге воспаления, усиливает продукцию
ими других цитокинов, а также простагландинов, синтез коллагена и
фибронектина, стимулирует фагоцитоз, генерацию супероксид-радика-
лов, вызывает дегрануляцию тучных клеток. Все это способствует разви-
тию экссудативной и пролиферативной составляющих воспалительной
реакции.
Обусловливая рассасывание костной и хрящевой ткани, ИЛ-1 участ-
вует в развитии альтеративных проявлений воспалительной реакции.
ИЛ-1 является пирогенным фактором и обусловливает развитие лихорад-
ки. Через действие на миелопоэз ИЛ-1 вызывает нейтрофильный лейко-
цитоз. Кроме того, он способствует усилению синтеза белков острой
фазы воспаления. Многие эффекты ИЛ-1 осуществляются в кооперации
с ИЛ-6 и ФНОа. ИЛ-1 участвует в обмене сигналами между иммунной и
нервной, а также нейроэндокринной системами. Он синтезируется в
центральной нервной системе клетками глии и сосудистым эндотелием
и, кроме того, проникает из крови в области III и IV желудочков голов-
ного мозга. Рецепторы для ИЛ-1 обнаружены на клетках головного
мозга, особенно в извилинах, хориоидных сосудистых сплетениях, гип-
покампе, гипофизе. ИЛ-1 усиливает экспрессию гена проопиомелано-
кортина, влияя таким образом на образование ряда гормонов гипо-
таламуса и гипофиза, стимулирует выработку гормона тимуса тимулина,
подавляет образование пролактина, участвует в регуляции сна, поведен-
ческих реакций.
Описано несколько ингибиторов ИЛ-1. Один из них получен из мочи
людей с повышенной температурой тела (фебрильный ингибитор ИЛ-1 с
молекулярной массой 30 000). Этот ингибитор взаимодействует с рецеп-
тором для ИЛ-1 и отменяет большую часть его эффектов. Другой инги-
битор (мол. масса 26 000) получен из мочи больных моноцитарным
лейкозом. Он является структурным аналогом рецептора для ИЛ-1
Т-клеток и фибробластов, взаимодействует с ним и обозначается как ан-
тагонист рецептора для ИЛ-1. Третий мочевой антагонист ИЛ-1 — уро-
модулин (мол. масса 85 000) — выделен из мочи беременных женщин; он
взаимодействует с углеводной частью молекулы ИЛ-1.
Наибольший интерес представляет рецепторный антагонист ИЛ-1
(раИЛ-1) — представитель того же семейства молекул, к которому при-
надлежат ИЛ-1а и ИЛ-1р. Он имеет молекулярную массу 17 000 и обла-
249
дает сродством к рецепторам для ИЛ-1. Однако раИЛ-1 не только не ока-
зывает ИЛ-1-подобного действия, но, наоборот, отменяет большинство
эффектов ИЛ-1. В настоящее время он рассматривается как перспектив-
ный противовоспалительный фактор локального действия.
Таким образом, ИЛ-1, представленный двумя (а включая раИЛ-1 и
тремя) молекулярными формами, является цитокином широкого спектра
действия, продуцируемым преимущественно макрофагами. Он обуслов-
ливает пусковые реакции иммунитета, играет ключевую роль в развитии
воспаления, участвует в регуляции гемопоэза, является медиатором взаи-
модействий между иммунной и нервной системами.
Интерлейкин-2. ИЛ-2 описан в 1976 г. как фактор роста Т-клеток, в
1980 г. очищен и охарактеризован биохимически. В 1983 г. клонирован
ген ИЛ-2, включающий 4 экзона. ИЛ-2 представляет собой гликопротеин
с молекулярной массой 15 000 (в гликозилированной форме — 17 000—
22 000). В молекуле имеется одна дисульфидная связь. Биологическая ак-
тивность связана с остатками, распределенными по всей длине молекулы
ИЛ-2. Молекула ИЛ-2 имеет один участок гликозилирования, которое не
влияет на функцию, но сказывается на длительности пребывания моле-
кулы в циркуляции.
Экспрессия гена ИЛ-2 происходит параллельно с активацией клетки,
достигает максимума через 8—16 ч, когда клетка находится в фазе Glb и
прекращается через сутки. Секреция ИЛ-2 выявляется через 3—4 ч после
стимуляции, достигает пика через 8—12 ч (раньше, чем секреция других
лимфокинов) и прекращается через 24 ч. In vivo синтез ИЛ-2 достигает
максимума через 1—3 сут после иммунизации и сохраняется в течение
12 сут.
На долю СЭ4+-лимфоцитов приходится 90 % клеток-продуцентов
ИЛ-2, на долю CD8+ — около 10 %. Основными продуцентами ИЛ-2 яв-
ляются активированные Т-хелперы 1-го класса (Thl, «воспалительные»
Т-хелперы; о Thl и Th2 см. раздел 3.5.2). Образование ИЛ-2 подавляют
глюкокортикоиды (блокирующие активность гена ИЛ-2), оксимочевина,
азатиоприн, ганглиозиды, дезоксиаденозин, а также простагландины и
другие факторы, повышающие уровень цАМФ. Лейкотриены и агенты,
ингибирующие фосфолипазы и циклоксигеназу, усиливают синтез ИЛ-2.
Ингибирование синтеза регуляторных ядерных белков циклогексимидом
вызывает стимуляцию образования ИЛ-2 (супериндукция). Усиливающее
влияние на синтез ИЛ-2 оказывает облучение в дозе 10—15 Гр. Среди ци-
токинов способностью повышать продукцию ИЛ-2 обладают ИЛ-1, 6,
ФНОа, интерферон у.
Высокоаффинный (Kj = 10-11 М) рецептор для ИЛ-2 состоит из трех
цепей. Легкая а цепь (CD25) представляет собой трансмембранный белок
(мол. масса 55 000). Известна растворимая форма a-цепи, соответствую-
щая внеклеточной части молекулы. Цепь а сама по себе способна связы-
ваться с ИЛ-2 с низким сродством (К^ = 10-8 М), не обеспечивающим
поглощение (интернализацию) образуемого комплекса с ИЛ-2 клеткой и
включение ростового сигнала. Тяжелая (р) цепь рецептора для ИЛ-2
(CD 122), р75 присутствует на покоящихся Т-клетках, NK-клетках, моно-
цитах. Она ответственна за интернализацию комплекса цитокина и ре-
250
цептора и передачу сигнала в клетку. В составе рецептора имеется также
у-цепь (р64, CD132), общая с рецепторами ИЛ-4, 7, 9, 13 и 15. Эта цепь
также спонтанно экспрессируется на поверхности лимфоцитов. Ее ком-
бинация с p-цепью формирует рецептор промежуточной аффинности
(Kd = 10~9—Ю-10 М), функционирующий, например, на NK-клетках.
При активации Т-клеток происходит экспрессия цепи р55 и повыша-
ется экспрессия двух других цепей. В результате нековалентного взаимо-
действия всех трех цепей формируется высокоаффинный рецептор.
Число его молекул на активированных Т-клетках составляет 3000—20 000
(на покоящихся — около 85). Легкие цепи синтезируются в 10-кратном
избытке, и на поверхности клеток наряду с высокоаффинными присутст-
вуют низкоаффинные рецепторы, функция которых неясна. Синтез ос-
цепи рецептора начинается через 6 ч после действия активатора, дости-
гает максимума через 72—96 ч и прекращается через 5 сут. Таким обра-
зом, экспрессия гена а-цепи рецептора для ИЛ-2 (определяющая форми-
рование высокоаффинного рецептора) длится значительно дольше, чем
экспрессия гена ИЛ-2. Сам ИЛ-2 усиливает экспрессию гена а-цепи
своего рецептора. Ингибиторами этого процесса являются циклоспорин
! А, агенты, подавляющие гликозилирование, активаторы протеинкиназы
С (форболовые эфиры). Среди цитокинов интерферон у усиливает экс-
; прессию рецепторов для ИЛ-2, а ИЛ-4 подавляет ее.
Комплекс ИЛ-2 с высокоаффинным рецептором поглощается клет-
кой (интернализуется), перемещается в лизосомы и через 1 ч определяет-
ся в ядре. При этом индуцируются синтез не менее 10 белков и фосфори-
лирование по тирозину ряда белков, в том числе p-цепи рецептора (а-
!’ цепь фосфорилирована изначально).
ИЛ-2 обладает относительно узким спектром мишеней и биологи-
ческих эффектов. Основными его клетками-мишенями являются акти-
; вированные Т- и В-лимфоциты и NK-клетки. Главное действие,
оказываемое им на Т-лимфоциты, — индукция пролиферации в резуль-
тате преодоления точки рестрикции между фазами цикла Gja и Оц, (см.
; раздел 3.5.1). Присутствие ИЛ-2 необходимо и для осуществления даль-
нейших митозов. На этом основано получение длительных культур кло-
нированных Т-лимфоцитов, хотя на определенном этапе они могут
' утрачивать чувствительность к ИЛ-2 (иногда при сохранении рецепто-
ров). Возможно прямое активирующее действие ИЛ-2 без антигена или
, митогена, в этом случае требуются высокая концентрация ИЛ-2 и при-
сутствие прилипающих клеток или ИЛ-1. ИЛ-2 предохраняет активиро-
ванные клетки от апоптоза.
Предшественники Т-лимфоцитов экспрессируют легкую цепь р55,
но при этом лишены высокоаффинных рецепторов, для формирования
которых, как обычно, нужна активация клеток. По некоторым данным,
предшественники Т-лимфоцитов тимуса человека отвечают пролифера-
цией на прямое действие ИЛ-2.
ИЛ-2 служит дифференцировочным фактором для Т-киллеров. Это
действие ИЛ-2 проявляется позже, чем ростовое, и для его эффективного
осуществления требуются дополнительные факторы, такие как ИЛ-6, 4,
7 и 12. ИЛ-2 способствует реализации функции Т-хелперов, усиливая вы-
251
работку интерферона у, экспрессию протоонкогенов и т.д. Он препятст-
вует развитию иммунологической толерантности и даже отменяет ее.
ИЛ-2 действует как один из ростовых факторов на предварительно
активированные В-лимфоциты. Это его влияние усиливают ИЛ-5 и ин-
терферон у. ИЛ-2 может также повышать синтез IgM, IgG и IgA. При сти-
муляции В-клеток митогеном лаконоса ИЛ-2 заменяет Т-клетки и
позволяет обойти Ir-генный контроль антителообразования.
NK-клетки экспрессируют только Ру-димер рецептора для ИЛ-2.
ИЛ-2 увеличивает цитотоксическую активность NK-клеток, расширяет
спектр их цитотоксического действия.
При обработке клеток крови опухоленосителей in vitro ИЛ-2 индуци-
руется дифференцировка цитотоксических клеток с более широким
спектром действия, чем у NK-клеток. Эти клетки были названы ЛАК-
клетками (см. раздел 2.2). На их индукции в культуре мононуклеаров
больных и последующем возврате в организм больного основана адоп-
тивная терапия опухолей (см. раздел 4.3.2).
ИЛ-2 воздействует также на моноциты (они экспрессируют Ру-димер
рецептора для ИЛ-2), усиливая генерацию активных форм кислорода и
перекисей, а также на процесс кроветворения. Он повышает образование
эозинофилов и тромбоцитов, но подавляет миелоидный и эритроидный
ростки кроветворения, способствует развитию эктрамедуллярных очагов
гемопоэза.
Таким образом, ИЛ-2 представляет собой фактор роста и дифферен-
цировки Т-лимфоцитов и NK-клеток, в меньшей степени В-лимфоци-
тов, продуцируемый активированными Т-хелперами. Он является важ-
нейшим медиатором иммунитета (особенно клеточного) и участвует в ре-
ализации иммунной защиты и противоопухолевой резистентности.
Интерлейкин-3. ИЛ-3 описан в 1981 г. как фактор дифференцировки
Т-клеток, повышающий активность 20-а-гидроксистероиддегидрогена-
зы. Несколько позже было установлено, что ИЛ-3 является фактором,
стимулирующим ранние стадии гемопоэза, полипоэтином. ИЛ-3 — силь-
но гликозилированный белок с молекулярной массой 21 000—36 000
(белковая часть — 15 000). В молекуле имеется одна дисульфидная связь,
важная для проявления активности.
Клетками — продуцентами ИЛ-3 являются Т-хелперы 1-го и 2-го
классов, а также ряд других клеток (В-лимфоциты, миелоидные клетки,
стромальные клетки костного мозга, астроциты головного мозга, керати-
ноциты). Активация гена ИЛ-3 наблюдается через 4 ч после стимуляции
клетки и поддерживается несколько суток. Секреция ИЛ-3 выходит на
плато через 16 ч и продолжается не менее 2 сут. Секреция ИЛ-3 подавля-
ется циклоспорином А и глюкокортикоидами.
Клетками-мишенями ИЛ-3 служат в основном юные, в том числе
полипотентные, кроветворные предшественники.
ИЛ-3 (в комбинации с сывороточными кофакторами) обеспечивает
поддержание пролиферации стволовых клеток и некомиттированных
СВ34+-предшественников; in vitro ИЛ-3 обусловливает образование ко-
лоний смешанного и незрелого типов. В сочетании с линейно-специфи-
ческими факторами ИЛ-3 усиливает образование различных специали-
252
зированных колоний кроветворных клеток, возможно, подготавливая
кроветворные клетки к проявлению их действия.
Поскольку ИЛ-3 образуется в основном активированными Т-лимфо-
цитами, а не клетками стромы кроветворных органов, в которых синтез
ИЛ-3 невелик, возникает вопрос о значении ИЛ-3 в регуляции гемопоэ-
за. По-видимому, ИЛ-3 — преимущественно экстренный регулятор кро-
ветворения, проявляющий свое действие при стрессе (когда Т-клетки
мигрируют в костный мозг) и иммунном ответе, сопровождающемся ак-
тивацией Т-клеток. In vivo ИЛ-3 в большей степени усиливает экстраме-
дуллярный, чем костномозговой гемопоэз. ИЛ-3 влияет на ранние стадии
В- и Т-лимфопоэза.
ИЛ-3 является ростовым фактором для тучных клеток слизистых
оболочек (продуцирующих хондроитинфосфат) и усиливает ростстиму-
лирующую активность ИЛ-4 в отношении тучных клеток соединительной
ткани (серозные), усиливает продукцию ими гистамина. Таким образом,
ИЛ-3 причастен к развитию аллергических реакций.
ИЛ-3 активирует эозинофилы и тормозит развитие NK-клеток. Сле-
довательно, ИЛ-3 представляет собой продукт активированных Т-лимфо-
цитов, полипоэтин, влияющий в основном на ранние стадии гемопоэза и
ответственный за его экстренную регуляцию. ИЛ-3 также участвует в раз-
витии тучных клеток, подавляет формирование NK-клеток.
Интерлейкин-4. ИЛ-4 описан в 1981 г. как фактор, стимулирующий
В-лимфоциты, поскольку он вызывает пролиферацию В-клеток, активи-
рованных антителами к IgM. ИЛ-4 — гликопротеин с молекулярной мас-
сой 19 000—22 000 (белковая часть 15 500). В молекуле ИЛ-4 имеется
дисульфидная связь, важная для проявления активности.
Главными продуцентами ИЛ-4 являются Т-хелперы 2-го класса
(Th2). При активации клеток экспрессия гена ИЛ-4 достигает пика через
6 ч, а синтез фактора — через 48 ч (т.е. позже, чем синтез ИЛ-2). In vitro
максимум продукции ИЛ-4 наблюдается на 3-и сутки после иммуниза-
ции. ИЛ-4 синтезируется также тучными клетками и В-клеточными ли-
ниями. Продукция ИЛ-4 усиливается под влиянием ИЛ-1 и 2. Глюко-
кортикоиды в дозах, подавляющих синтез ИЛ-2, повышают образование
ИЛ-4. Усиление синтеза ИЛ-4 происходит при старении.
Рецепторы для ИЛ-4 обнаружены на очень многих клетках. Сущест-
вуют высоко- и низкоаффинные рецепторы. Первых на покоящихся
клетках 200—300, а после активации их число увеличивается на порядок.
Основными мишенями ИЛ-4 служат В-лимфоциты, для которых он
является самым сильным ростовым фактором. Он действует на В-клетки
раньше других ростовых факторов и может даже самостоятельно привес-
ти к активации и размножению покоящихся клеток. ИЛ-4 вызывает син-
тез аутокринных ростовых факторов В-лимфоцитами.
ИЛ-4 усиливает выработку IgE и IgGl, вызывая переключение С-
генов иммуноглобулинов. Он повышает экспрессию на В-лимфоцитах и
тучных клетках и секрецию CD23 — низкоаффинного рецептора для IgE,
который потенцирует выработку IgE. Эти эффекты, а также способность
ИЛ-4 поддерживать пролиферацию серозных тучных клеток имеют пря-
мое отношение к развитию аллергических реакций.
253
В отношении Т-лимфоцитов ИЛ-4 является как бы двойником-анта-
гонистом ИЛ-2. ИЛ-4 вызывает пролиферацию тимоцитов (в сочетании с
форболовым эфиром) и активированных зрелых Т-клеток, действуя силь-
нее на CD8+-, чем на СП4+-лимфоциты; среди последних на ИЛ-4 реаги-
руют только Т-хелперы 2-го класса, т.е. его продуценты. ИЛ-4 является
основным фактором, обусловливающим дифференцировку CD4+-клеток
в направлении Th2. Он может выступать в роли дифференцировочного
фактора и в отношении СО8+-клеток, способствуя образованию цитоток-
сических Т-лимфоцитов, которые вырабатывают набор цитокинов, свой-
ственный Th2. Сообщалось об усилении под влиянием ИЛ-4 образования
ЛАК-клеток из Т-лимфоцитов (однако более четко выражено его ингиби-
рующее действие на их образование под влиянием ИЛ-2).
ИЛ-4 повышает экспрессию продуктов МНС II класса и антигенпре-
зентирующую активность вспомогательных клеток. В этом отношении
ИЛ-4 является функциональным аналогом интерферона у, хотя во мно-
гих других ситуациях он выступает как его антагонист. Прежде всего это
проявляется в том, что ИЛ-4 и интерферон у обусловливают альтернатив-
ные направления дифференцировки СГ)4+-клеток. Однако ИЛ-4 отменя-
ет или ослабляет некоторые эффекты своих двойников — ИЛ-2 и интер-
ферона у, снижает синтез последних.
Подавляя функции макрофагов и секрецию ими ИЛ-1, ФНО и ИЛ-6,
ИЛ-4 оказывает противовоспалительное действие. В то же время он по-
вышает цитотоксическую активность макрофагов, способствует мигра-
ции в очаг воспаления нейтрофилов, усиливает выработку колоние-
стимулирующих факторов. ИЛ-4 стимулирует гемопоэз, вступая в коопе-
рацию с другими факторами. В частности, он способствует выживаемос-
ти кроветворных клеток. Описано противоопухолевое действие ИЛ-4.
Таким образом, ИЛ-4 является главным продуктом ТЬ2-клеток, сти-
мулирует их дифференцировку. Он обусловливает пролиферацию и диф-
ференцировку В- и Т-лимфоцитов, влияет на развитие кроветворных
клеток, на макрофаги, NK-клетки, базофилы, являясь функциональным
двойником или антагонистом цитокинов, продуцируемых ТЫ-клетками.
ИЛ-4 способствует развитию аллергических реакций, обладает противо-
воспалительным и противоопухолевым действием.
Интерлейкин-5. ИЛ-5 описан как дифференцировочный фактор В-
лимфоцитов. Почти одновременно было обнаружено его ростстимули-
рующее действие в отношении В-клеток, активированных декстран-
сульфатом. Одно из его первоначальных наименований — «Т-замещаю-
щий фактор».
ИЛ-5 представляет собой гомодимер с молекулярной массой 45 000—
60 000 (после восстановления — 22 500, что соответствует одной поли-
пептидной цепи). Белок сильно гликозилирован (3 участка гликозили-
рования); молекулярная масса белковой части каждой цепи ИЛ-5 состав-
ляет 12 500.
ИЛ-5 продуцируется Т-хелперами 2-го класса. Экспрессия его гена и
секреция проявляются относительно поздно после воздействия активато-
ров: максимальное накопление мРНК для ИЛ-5 в клетках-продуцентах
происходит лишь к 3-м суткам.
254
Основные клетки-мишени ИЛ-5 — В-лимфоциты и эозинофилы.
Эти клетки несут высоко- и низкоаффинные рецепторы для ИЛ-5, число
которых на клеточной поверхности клетки значительно возрастает после
активации. Способность ИЛ-5 поддерживать пролиферацию В-клеток
реализуется на более поздних стадиях активации, чем действие ИЛ-4 и
ИЛ-1. Это действие осуществляется в кооперации с ИЛ-2 (ИЛ-5 усили-
вает экспрессию рецепторов для ИЛ-2). ИЛ-5 способствует дифференци-
ровке В-лимфоцитов в плазматические клетки, особенно в продуценты
IgM. ИЛ-5 повышает образование IgA и менее значительно — синтез
IgM, IgGl и IgE. Стимулируя выработку секреторного IgA, ИЛ-5 способ-
ствует проявлению местной иммунной защиты слизистых оболочек.
ИЛ-5 является ростовым и дифференцировочным фактором эозино-
филов; он способствует вовлечению этих клеток в воспалительные реак-
ции, антипаразитарную и противоопухолевую защиту.
Таким образом, ИЛ-5 — продукт ТЬ2-клеток, обладающий относи-
тельно «узким» действием. Он является ростовым и дифференцировоч-
ным фактором В-лимфоцитов и эозинофилов, усиливает синтез IgA и
тем самым способствует развитию местного иммунитета слизистых обо-
лочек, стимулирует эозинофилы к участию в защите от паразитарных ин-
вазий и опухолевого роста.
Интерлейкин-6. Многие эффекты ИЛ-6 были описаны задолго до его
идентификации. Уже до этого ИЛ-6 был известен как фактор роста гиб-
ридом, гепатоцитактивирующий фактор, Т-активирующий фактор, ин-
терферон 02, фактор, стимулирующий В-клетки (BSF-2).
< ИЛ-6 представляет собой гликопротеин с молекулярной массой
! 20 000—30 000 (белковая часть — 19 000). Обнаружена гомология ИЛ-6 с
интерфероном 0. Гликозилирование молекулы может осуществляться по
N- или по N- и О-типу. Биологически активные участки сосредоточены
преимущественно в N- и С-концах молекулы.
Клетки-продуценты ИЛ-6 чрезвычайно многочисленны: фибро-
бласты, моноциты/макрофаги, лимфоциты, гепатоциты, кератиноциты,
эндотелиальные, мезангиальные, кроветворные клетки, клетки трофо-
бласта и опухолей различного происхождения. Условия индукции обра-
зования ИЛ-6 различны в зависимости от типа клеток — от простого
прилипания к субстрату фибробластов и макрофагов до сложных собы-
тий активации лимфоцитов. Индукторами выработки ИЛ-6 могут быть
бактериальные продукты, полиэлектролиты, митогены, а также ИЛ-1,
ФНОа, интерфероны и колониестимулирующие факторы. Экспрессия
мРНК для ИЛ-6 происходит в пределах 1 ч после активации, а секреция
фактора — через несколько часов. Через 2 ч после внутривенного вве-
дения липополисахарида (ЛПС) уровень ИЛ-6 в сыворотке крови по-
вышается в 1000 раз.
Не менее разнообразны клетки-мишени ИЛ-6. К ним относятся раз-
личные соединительнотканные элементы, клетки крови, иммунной и ней-
роэндокринной систем, печени. Высокоаффинный рецептор для ИЛ-6
образован двумя полипептидными цепями, одна из которых специфична
для ИЛ-6, а другая (р130) является общей для группы цитокинов, выделяе-
мой в семейство ИЛ-6. К этому семейству, помимо ИЛ-6, относятся ИЛ-11,
255
онкостатин М, лейкозингибирующий фактор, кардиотрофин-1. Раствори-
мая форма рецептора для ИЛ-6 обнаружена в моче.
Биологические эффекты ИЛ-6 сходны с таковыми ИЛ-1 и ФНОа.
Прежде всего это участие в реализации воспалительной и иммунной ре-
акций и кроветворения. При воспалении трудно разграничить эффекты
названных цитокинов. По-видимому, ИЛ-6 более, чем два других флого-
генных цитокина, влияет на синтез белков острой фазы гепатоцитами.
Его действие на местные проявления воспаления аналогично действию
ИЛ-1. ИЛ-6 способствует как обострению хронических, так и хрониза-
ции острых воспалительных процессов. Для него свойственно противо-
вирусное действие. Выделяясь несколько позже, чем ИЛ-1 и ФНОа,
ИЛ-6 подавляет их образование (они, наоборот, стимулируют его выра-
ботку) и поэтому относится к цитокинам, завершающим развитие воспа-
лительной реакции.
В иммунной системе главной мишенью ИЛ-6 служат В-лимфоциты.
ИЛ-6 является кофактором их пролиферации и самостоятельным диффе-
ренцировочным фактором. Он равномерно стимулирует выработку им-
муноглобулинов всех классов. ИЛ-6 является, кроме того, фактором
роста плазматических клеток и гибридом. При множественной миеломе
он служит аутокринным фактором роста опухолевых клеток. В сочетании
с другими факторами ИЛ-6 вызывает пролиферацию юных CD4~CD8~-
тимоцитов. Действуя на зрелые Т-клетки, ИЛ-6 подготавливает их к ре-
акции на ИЛ-2, усиливает вызываемую ИЛ-2 пролиферацию Т-клеток и
дифференцировку цитотоксических Т-лимфоцитов. Он повышает акти-
вирующее действие интерферона у на NK-клетки и образование ЛАК-
клеток под влиянием ИЛ-2.
На кроветворные клетки ИЛ-6 действует в основном как кофактор,
способствуя проявлению эффектов ИЛ-3, ГМ-КСФ и М-КСФ. В резуль-
тате ИЛ-6 усиливает образование in vitro колоний всех типов. Не обладая
самостоятельным радиозащитным действием, он повышает таковое ИЛ-1.
ИЛ-6 выполняет определенную, пока недостаточно ясную роль во взаи-
модействии иммунной и нейроэндокринной систем.
Таким образом, ИЛ-6 представляет собой полифункциональный ци-
токин, продуцируемый фибробластами, макрофагами и другими клетка-
ми. По спектру биологического действия он близок ИЛ-1 и ФНОа,
участвует в развитии воспаления, иммунных реакций, в регуляции крове-
творения, служит ростовым фактором плазматических клеток, участвует
в межсистемных взаимодействиях.
Интерлейкин-7. ИЛ-7 описан в 1988 г. как активатор преВ-клеток.
Его молекулярная масса равна 25 000 (белковой части — 17 500). ИЛ-7
образуется стромальными клетками костного мозга и тимуса (фиброблас-
тами, эндотелиальными клетками, в тимусе также эпителиальными клет-
ками), макрофагами.
ИЛ-7 представляет собой основной лимфопоэтин. Он участвует в
коммитировании развития клеток крови в сторону В-лимфоцитов, явля-
ется фактором выживания и роста проВ-клеток и ранних преВ-клеток,
стимулирует пролиферацию внутритимусных предшественников Т-лим-
фоцитов (СО4~СО8~-тимоцитов), включает реаранжировку у-генов
256
TCR, усиливает экспрессию ингибитора апоптоза bcl-2, способствуя тем
гамым выживаемости преТ-клеток, обусловливает антигеныезависимое
размножение Т-лимфоцитов вне тимуса. В качестве кофактора он влияет
на пролиферацию Т-клеток и дифференцировку Т-киллеров; может ин-
дуцировать образование ЛАК-клеток. В составе рецептора для ИЛ-7 со-
держится у-цепь (CD132), общая для рецепторов ИЛ-2, ИЛ-4 и ряда
других цитокинов.
В отличие от большинства других цитокинов, эффект которых дубли-
руется, влияние ИЛ-7 на развитие лимфоцитов не имеет подобной «стра-
ховки», и удаление гена ИЛ-7 приводит к опустошению тимуса, развитию
тотальной лимфопении и тяжелого иммунодефицита.
Итак, ИЛ-7, являясь лимфопоэтином, играет важную роль в обеспе-
чении Т-клеточного звена иммунной защиты.
Интерлейкин-8. ИЛ-8, или фактор аттракции нейтрофилов (NAP-1),
относится к группе хемоаттрактивных пептидов — а-хемокинов (типа
Cys-X-Cys, см. раздел 2.1.1). Его молекулярная масса составляет 7500.
ИЛ-8 образуют макрофаги, фибробласты (последние — в трех различных
молекулярных формах), гепатоциты, Т-лимфоциты и ряд других клеток.
Он выделяется довольно рано — через 4 ч после активации. Основная
мишень ИЛ-8 — нейтрофилы, на которые он действует как хемоаттрак-
тант и активатор. In vivo ИЛ-8 вызывает нейтрофильный лейкоцитоз.
Кроме того, ИЛ-8 повышает секреторную активность макрофагов и
вызывает хемотаксис эозинофилов (о хемокинах см. также раздел 1.2.4).
Интерлейкин-9. ИЛ-9 (р40) — фактор роста активированных клонов
Т-хелперов, а также тучных клеток. Имеет молекулярную массу 30 ООО—
40 000. ИЛ-9 образуется в основном СП4+-Т-клетками типа Th2 позже
других цитокинов (экспрессия мРНК через 24 ч после стимуляции). По-
мимо основного эффекта — поддержания пролиферации активирован-
ных Т-хелперов — ИЛ-9 влияет на кроветворение (особенно на эритро-
поэз), активность тучных клеток и т.д.
Интерлейкин-10. ИЛ-10 описан в 1989 г. как ингибитор активности
Thl. Его молекулярная масса составляет 35 000—40 000. Он вырабатыва-
ется ТЬ2-клетками, а также моноцитами и цитотоксическими Т-клетка-
ми. Основной эффект ИЛ-10 заключается в подавлении синтеза
цитокинов ТЫ-клетками (т.е. он обладает действием, противоположным
влиянию интерферона у) и в снижении активности макрофагов, в том
числе продукции воспалительных цитокинов. ИЛ-10 подавляет экспрес-
сию молекул МНС II класса, пролиферацию Т-клеток, вызванную мито-
генами, а также развитие гиперчувствительности замедленного типа. В то
же время ИЛ-10 выступает в качестве кофактора ИЛ-2 и ИЛ-7 в отноше-
нии пролиферации тимоцитов, служит синергистом ИЛ-4, усиливает
пролиферацию В-клеток, защищает их от апоптоза, повышает синтез
IgM и IgA. В результате ИЛ-10 способствует развитию гуморальной со-
ставляющей иммунного ответа, обусловливая антипаразитарную защиту
и аллергическую реактивность организма.
Таким образом, ИЛ-10 служит важнейшим регулятором иммунного
ответа, подавляющим активность макрофагов и ТЫ-клеток и обеспечи-
вающим реализацию некоторых биологических эффектов Th2.
257
9-1092
Интерлейкин-11. ИЛ-11 — негликозилированный белок с молекуляр-
ной массой 23 000. Он образуется фибробластами. ИЛ-11 обусловливает
пролиферацию ранних кроветворных предшественников, подготавливает
стволовые клетки к восприятию действия ИЛ-3, способствует миело- и
эритропоэзу, развитию мегакариоцитов; однако может вызывать умерен-
ную анемию. ИЛ-11 стимулирует иммунный ответ и развитие воспале-
ния, способствуя дифференцировке нейтрофилов, выработке белков
острой фазы, подавляет активность липопротеиновой липазы (кахекти-
ческий эффект). По ряду эффектов ИЛ-11 может рассматриваться как
функциональный двойник ИЛ-6 (в составе их рецепторов есть общая
цепь — gp!30).
Интерлейкин-12. ИЛ-12 включен в список интерлейкинов в 1994 г.
(его биологические эффекты описаны в 1989 г.) как индуктор цитотокси-
ческих клеток и стимулятор выработки цитокинов. Это гетеродимер, об-
разованный полипептидными цепями с молекулярной массой 40 000 и
35 000. ИЛ-12 образуется макрофагами, дендритными клетками и В-лим-
фоцитами под влиянием стимуляции бактериальными продуктами. Из-
вестно три типа рецепторов для ИЛ-12, отличающихся по аффинитету.
Высокоаффинные рецепторы (К^ около 1О~10 М) присутствуют на NK-
клетках и Т-лимфоцитах (CD4+ CD8+).
ИЛ-12 служит посредником между макрофагами и лимфоцитами,
врожденным и приобретенным иммунитетом. Это проявляется в его спо-
собности регулировать соотношение клеточного и гуморального иммун-
ного ответа через стимуляцию дифференцировки Т-хелперов в направ-
лении ТЫ. Этот эффект в значительной степени опосредован быстрым
повышением продукции интерферона у. ИЛ-12 стимулирует активность
NK-клеток (естественных киллеров), пролиферацию этих клеток, обу-
словливает дифференцировку цитотоксических Т-лимфоцитов (оба эф-
фекта осуществляются с участием интерферона у); увеличивает образо-
вание ЛАК-клеток. С активацией ТЫ - и NK-клеток связано противоопу-
холевое действие ИЛ-12 (его клинические испытания прошли успешно).
ИЛ-12 способствует активации В-лимфоцитов, особенно В1-клеток,
что находит отражение в повышении уровня аутоантител. ИЛ-12 прояв-
ляет супрессорную активность в ряде иммунологических систем, в част-
ности подавляет выработку IgE, в то время как количество Ig2a, зависи-
мого от интерферона у, повышается.
ИЛ-12 обусловливает выход стволовых кроветворных клеток в цирку-
ляцию и формирование экстрамедуллярных очагов кроветворения (с
этим связано развитие гепато- и спленомегалии при системном введении
ИЛ-12). Костномозговой гемопоэз под влиянием ИЛ-12 несколько по-
давляется вплоть до развития анемии.
Следовательно, ИЛ-12 служит связующим звеном между макрофага-
ми и лимфоцитами, способствуя повышению активности ТЫ и цитоток-
сических клеток; тем самым он вносит решающий вклад в обеспечение
противовирусной и противоопухолевой защиты.
Интерлейкин-13. ИЛ-13 выделяется активированными Т-лимфоцита-
ми типа Th2, влияет на функции моноцитов и В-лимфоцитов, усиливая
экспрессию некоторых мембранных молекул и повышая антигенпрезен-
258
тирующую активность клеток. ИЛ-13 является фактором роста В-лимфо-
цитов, гомологичен ИЛ-4 и сходен с ним по некоторым функциональ-
ным эффектам.
Интерлейкин-14. ИЛ-14 — слабо охарактеризованный продукт Т-кле-
ток. ИЛ-14 способствует образованию В-клеток памяти и пролиферации
активированных В-клеток. Этот цитокин подавляет продукцию антител,
усиливает экспрессию bcl-2, повышая устойчивость В-клеток к апоптозу.
Полагают, что действие ИЛ-14 реализуется преимущественно в зароды-
шевых центрах. ИЛ-14 стимулирует пролиферацию клеток В-лимфом.
Интерлейкин-15. ИЛ-15 вырабатывается макрофагами. По своему
действию он близок ИЛ-2: поддерживает пролиферацию активированных
Т-клеток, дифференцировку цитотоксических Т-лимфоцитов, активиру-
ет NK-клетки.
Интерлейкин-16. ИЛ-16 — гомотетрамер, содержащий полипептид-
ные цепи с молекулярной массой 14 000—17 000 (суммарная молекуляр-
ная масса 56 000—80 000). ИЛ-16 продуцируется Т-лимфоцитами,
главным образом СВ8+-клетками. Рецептор для ИЛ-16 относится к се-
мейству CD4, поэтому ИЛ-16 способен взаимодействовать с CD4. CD4+-
клетки являются его основными мишенями. ИЛ-16 служит для них
хемоаттрактантом, повышает адгезивность этих клеток, обычно подавля-
ет (в некоторых ситуациях индуцирует) пролиферацию, в то же время
усиливает экспрессию CD25 и синтез цитокинов.
3.4.3.2. Факторы некроза опухолей
В 1975 г. было обнаружено, что в сыворотке крови мышей, сенсибилизи-
рованных M.bovis и получивших затем инъекцию Л ПС, накапливается
^гуморальный фактор. Этот фактор вызывал рассасывание перевиваемой
рпухоли и обусловливал развитие геморрагического некроза на месте
введения ЛПС. Цитокин, ответственный за этот эффект, был назван
фактором некроза опухолей (ФИО). Еще ранее был описан продукт
Т-лимфоцитов, участвующий в опосредовании иммунного цитолиза опу-
холевых клеток, названный лимфотоксином. Оказалось, что оба эти
фактора действуют на один и тот же рецептор и вызывают сходные
(Биологические эффекты. Поэтому оба фактора были включены в группу
-факторов некроза опухолей, причем первый получил обозначение
Я>НОа, а второй (лимфотоксин) — ФНО0. Позже обнаружили еще один
|йлен этого семейства — лимфотоксин £> (в связи с этим ФНОр стали
Называть также лимфотоксином а), представленный в основном мембран-
ной формой. Гены всех трех представителей семейства ФИО расположены
Тандемно в участке хромосомы 6, занимаемом генами МНС.
ФНОа и лимфотоксины представляют собой гликопротеины с моле-
кулярной массой соответственно 17 400 и 20 000—25 000. Гомология
Между ними (у человека) составляет 34 %, более велико сходство третич-
ной структуры молекул. Молекулы ФНО гомологичны Fas-лиганду, мем-
бранным молекулам CD40, CD30, фактору роста нервов и образуют
Особое семейство белков. Последнее обусловливает общность рецепторов
Для них. Известно две формы таких рецепторов — gp55 и gp75, относя-
259
щиеся к семейству рецепторов для фактора роста нервов, в которое вхо-
дит также Fas-рецептор — мембранная молекула, принимающая сигнал к
апоптозу. Это свойство обусловлено присутствием «домена гибели» в ци-
топлазматической части молекулы данного рецептора, который имеется
в gp55, но не в gp75. Соответственно первый, но не второй тип рецептора
для ФНО способен передавать летальный сигнал внутрь клетки-мишени.
Имеются высоко- и низкоаффинные рецепторы для ФНО. Kd первого из
них для ФНОа составляет 10~11 М, для ФНО0 — почти на порядок ниже.
Лимфотоксин р имеет особый рецептор, который воспринимает сигнал
мембранного лимфотоксина. Указанный рецептор экспрессируют стро-
мальные клетки лимфоидных органов, что определяет важную роль лим-
фотоксина р в гистогенезе этих органов.
Наиболее радикально ФНОа и р отличаются по клеточному проис-
хождению. ФНОа является продуктом моноцитов/макрофагов, эндоте-
лиальных, тучных и миелоидных клеток, ЛАК-клеток, клеток нейроглии,
в особых случаях — активированных Т-лимфоцитов. Последние (как
CD4+, так и CD8+) являются основными продуцентами ФНОр. Индук-
торами образования ФНОа служат микроорганизмы и их продукты, фор-
боловые эфиры, полиэлектролиты, прилипание к субстрату и фагоцитоз.
Экспрессия гена ФНОа происходит так же быстро, как таковая генов
ИЛ-1. Секреция фактора регистрируется через 40 мин, максимум ее до-
стигается через 1,5—3 ч после стимуляции. В сыворотке крови здоровых
людей ФНОа практически не определяется. Его уровень возрастает при
инфицировании, поступлении в организм бактериальных эндотоксинов.
При ревматоидном артрите ФНОа накапливается в суставной жидкости,
при многих воспалительных процессах он определяется в моче. В моче
присутствуют также два ингибитора ФНОа, которые оказались раствори-
мыми формами его рецепторов. Лимфотоксин (ФНО0) образуется при
действии на Т-клетки антигенов и митогенов значительно позже, чем
ФНОа (2-е — 3-и сутки после активации).
По спектру клеток-мишеней и биологических эффектов ФНОа бли-
зок ИЛ-1 и ИЛ-6. На ФНОа реагируют моноциты/макрофаги, Т-, В- и
NK-клетки, кроветворные, тучные, хрящевые, костные клетки. Особен-
ность ФНО состоит в их действии на трансформированные (опухолевые)
клетки различной природы.
Цитотоксическое действие ФНО имеет комплексную природу. Обла-
дая способностью индуцировать апоптоз, ФНОа вызывает также генера-
цию в клеточной мембране активных форм кислорода, супероксид-
радикалов, а также окиси азота. Вероятно, ФНОа участвует в реализации
цитотоксического действия NK- и ЛАК-клеток, среди продуктов которых
он обнаружен. ФНОа способен лизировать не только опухолевые, но и
инфицированные вирусом или инвазированные паразитами клетки. Ци-
тотоксический эффект ФНОа обусловливает вклад этого фактора в раз-
витие альтеративных признаков воспаления (например, при гемор-
рагическом некрозе Шварцмана). Клеточная деструкция наряду с подав-
лением активности липопротеиновой липазы (ведущим к расходованию
жировой ткани) является причиной кахексии, вызываемой ФНОа (одно
из первоначальных названий фактора — кахексии).
260
Как и два других флогогенных цитокина (ИЛ-1 и ИЛ-6), ФНОа уча-
ствует в реализации многих местных и системных проявлений воспали-
тельной реакции. Он влияет на эндотелий, усиливая экспрессию на нем
молекул адгезии, макрофаги, нейтрофилы, усиливает ангиогенез и секре-
цию простагландинов, оказывает хемотаксическое действие на различ-
ные клетки, вызывает лихорадку и обусловливает синтез белков острой
фазы воспаления.
ФНОа участвует в развитии иммунного ответа в качестве кофактора
ростовых цитокинов, обусловливающих пролиферацию В- и Т-лимфоци-
тов. In vivo ФНОа усиливает антителообразование (только тимусзависи-
мое), подавляет гиперчувствительность замедленного типа, препятствует
формированию иммунологической толерантности. ФНОа влияет на про-
цессы кроветворения, преимущественно угнетая эритро-, миело- и лим-
фопоэз. На фоне подавленного кроветворения проявляется стимули-
рующее действие ФНОа. Ему свойствен также радиозащитный эффект,
реализуемый через систему кроветворения.
ФНОа определяется в цереброспинальной жидкости (особенно при
воспалительных процессах) и действует на центральную нервную и ней-
роэндокринную системы, в частности усиливает экспрессию гена про-
опиомеланокортина. Вероятно, он участвует в межсистемной регу-
ляции.
Биологические эффекты, описанные для ФНОа, свойственны и
ФНОр, хотя и выражены слабее, более локально и в более непосредствен-
ной связи с иммунным ответом, при котором активируются Т-клетки —
продуценты лимфотоксина. Наряду с участием в цитолизе опухолевых
клеток лимфотоксин усиливает экспрессию на клетках продуктов генов
МНС и опухолеассоциированных антигенов, влияет на пролиферацию
лимфоцитов и кроветворных клеток, участвует в развитии воспаления.
Из двух форм лимфотоксинов а-лимфотоксин идентичен ФНОр; по-
мимо растворимой, обнаружена его мембранно-связанная форма. Эта
форма лимфотоксина а не имеет трансмембранного домена: он является
частью тримерного комплекса, две цепи которого представлены лимфо-
токсином р, имеющим трансмембранный домен. Лимфотоксин р гомоло-
гичен ФНОа и лимфотоксину а. По-видимому, мембранная форма явля-
ется основным вариантом молекулы лимфотоксина р.
Большой интерес вызвали данные о последствиях выключения
(knockout) всех трех генов ФНО. Такое выключение генов привело к от-
сутствию развития лимфатических узлов и групповых лимфатических
фолликулов (пейеровых бляшек), а также формирования зародышевых
Центров при иммунном ответе. При этом мыши сохраняли жизнеспособ-
ность и у них не наблюдалось грубых нарушений «результативности» им-
мунного ответа. Эффект обусловлен преимущественно утратой гена
лимфотоксина р. Полагают, что мембранный тример лимфотоксинов иг-
рает важную роль в морфогенезе лимфоидной ткани и развитии дендрит-
ных клеток зародышевых центров.
Таким образом, ФНО представляют собой сходные по свойствам и
спектру биологического действия продукты макрофагов (ФНОа) и Т-
лимфоцитов (ФНОр). Помимо флогогенного действия и участия в регу-
261
ляции иммунного ответа и гемопоэза, оба ФНО обладают способностью
влиять на трансформированные клетки, вызывая их гибель, и участвуют
в морфогенезе лимфоидных органов.
3.4.3.3. Колониестимулирующие факторы
В эту группу входят три фактора, поддерживающих in vitro формирование
колоний миелоидного и моноцитарного рядов, — ГМ-, Г- и М-КСФ.
Фактически в эту группу должны быть отнесены ИЛ-3, 7 и 11, что
подчеркивает условность существующей классификации цитокинов.
Первоначальная идентификация этих факторов была связана с разра-
боткой методов получения колоний кроветворных клеток in vitro. По
биологическим эффектам три названных КСФ были описаны в 70-е
годы, но их окончательная молекулярная характеристика была осущест-
влена в 1985—1986 гг., когда были клонированы гены этих факторов.
КСФ представляют собой гликопротеины с молекулярной массой:
ГМ-КСФ — 21 000—25 000, М-КСФ — 70 000—76 000 (димер субъединиц
с молекулярной массой 30 000 и 40 000—45 000) и Г-КСФ — 19 000—
25 000. Все КСФ образуются клетками стромы костного мозга и других
органов (фибробластами, эндотелиальными клетками), макрофагами, ак-
тивированными Т-лимфоцитами. По-видимому, физиологический уро-
вень секреции этих факторов в костном мозгу достигается благодаря
слабым активирующим импульсам, возникающим при контактном взаи-
модействии клеток. Индукторами синтеза КСФ могут служить также бак-
териальные продукты, полиэлектролиты, митогены и антигены.
Если ИЛ-3 является ростовым фактором для самых юных кроветвор-
ных элементов, то ГМ-КСФ поддерживает пролиферацию несколько
более дифференцированных, хотя тоже юных клеток — общих гранулоци-
тарно-макрофагальных предшественников, юных эритроидных, эозино-
фильных и мегакариоцитарных предшественников. Несколько слабее
ГМ-КСФ действует на формирование специализированных гранулоци-
тарных и моноцитарно-макрофагальных колоний, а также на активность
зрелых моноцитов макрофагов, гранулоцитов и эозинофилов. Последний
эффект определяет «место» ГМ-КСФ среди воспалительных цитокинов.
Кроме того, этот фактор повышает продукцию ИЛ-1 макрофагами. Дейст-
вие ГМ-КСФ на кроветворение осуществляется во взаимосвязи с ИЛ-3,
Г- и М-КСФ. Г- и М-КСФ влияют соответственно на гранулоцитарный и
моноцитарно-макрофагальный ростки кроветворения и активируют зре-
лые клетки этих ростков. Действие этих факторов синергично влиянию
ГМ-КСФ и ИЛ-3, а также кофакторов, присутствующих в сыворотке
крови.
В функциональном отношении гемопоэтинами — колониестимули-
рующими факторами — может быть назван также фактор стволовых кле-
ток. Последний был идентифицирован в связи с изучением мутаций W
(затрагивающих ген его рецептора — протоонкогена c-kit) и SI (от англ,
steel — стальной, по окраске волос; мутация затрагивает ген самого фак-
тора). Эти мутации проявляются одинаково — изменением окраски
волос, разнообразными нарушениями гемопоэза (в частности, макроци-
262
тарной анемией), дефицитом тучных клеток. Синонимы названия факто-
ра стволовых клеток — c-kit-лиганд и steel-фактор.
Как и другие гемопоэтины, фактор стволовых клеток вырабатывается
прежде всего стромальными клетками, особенно фибробластами. Его ос-
новные клетки-мишени — стволовые кроветворные клетки, ранние ком-
митированные предшественники клеток различных кроветворных рядов и
тучные клетки. Фактор стволовых клеток действует на стволовые клетки и
юные представители кроветворных рядов синергично с ИЛ-3, ГМ-КСФ,
ИЛ-7 и эритропоэтином. Он участвует в поддержании пролиферации наи-
более юных форм предшественников Т-лимфоцитов в тимусе. В отноше-
нии тучных клеток он является основным фактором роста и хемотак-
сическим агентом.
К той же группе цитокинов относят также эритропоэтин, продуци-
руемый эпителиальными клетками почек в ответ на гипоксию и дейст-
вующий как линейно-специфический фактор на определенные стадии
развития эритроидных клеток. То, что он синтезируется почти исключи-
тельно эпителиальными клетками почек и не связан по происхождению
с иммунной системой, ставит этот фактор особняком по отношению к
другим цитокинам, включая колониестимулирующие факторы (КСФ).
Таким образом, КСФ представляют собой группу цитокинов, влия-
ющих на определенные стадии и ветви миело/моноцитопоэза. Эти фак-
торы продуцируются клетками стромы кроветворных и лимфоидных
органов, а также активированными макрофагами и Т-лимфоцитами. По-
видимому, они являются факторами, обеспечивающими миело/моноци-
топоэз в естественных условиях.
3.4.3.4. Интерфероны
Интерферон был описан в 1957 г. как активная субстанция, содержащаяся
В аллантоисной жидкости эмбрионов кур, которых обрабатывали инакти-
вированным вирусом гриппа. Эта субстанция была способна воспроизво-
дить феномен интерференции — индуцированной устойчивости к дейст-
вию различных вирусов, в том числе иных, чем вирусы-индукторы. Позже
была показана возможность индукции интерферона невирусными агента-
ми (сначала бактериальным липополисахаридом, затем полианионами и
Цитогенами). В 70-х годах появилось понятие «иммунный интерферон»,
т.е. интерферон, образующийся в процессе иммунной стимуляции. Пер-
воначально интерфероны рассматривались исключительно как противо-
вирусные факторы. Однако у них были обнаружены также противо-
опухолевая и иммунорегуляторная активность. В настоящее время интер-
фероны выделены в особый класс цитокинов.
В 1980 г. принята номенклатура интерферонов, согласно которой вы-
деляют а (макрофагальный), 0 (фибробластный) и у (лимфоцитарный,
иммунный) интерфероны.
Интерфероны а и р. У человека известно 20 генов а-интерферона.
Они расположены в хромосоме 9 рядом с геном p-интерферона. Молеку-
лярная масса а-интерферонов варьирует от 16 000 до 24 000, для р-интер-
ферона она составляет 20 000. Оба эти интерферона человека получены в
263
рекомбинантной форме. В отличие от у-интерферона а- и р-интерферо-
ны устойчивы при низких и высоких значениях pH.
Как уже отмечалось, разные интерфероны отличаются клеточным
происхождением: а-интерферон образуют моноциты, макрофаги, ней-
трофилы и В-лимфоциты, а p-интерферон — преимущественно фибро-
бласты. Однако различия в клеточном происхождении интерферонов
менее четки, чем представлялось ранее. Индукторами образования а- и
0-интерферонов являются вирусы (РНК- и ДНК-содержащие), бактери-
альные продукты, полиэлектролиты (особенно двуспиральная РНК),
производные пиридина. Синтез интерферонов, вызванный индукторами,
усиливается, если после них обработать клетки-продуценты ингибитором
синтеза белка циклогексимидом (феномен супериндукции, свойствен-
ный также для некоторых других цитокинов, например ИЛ-2).
Биологические эффекты интерферонов аир практически неразли-
чимы, поскольку они действуют через один и тот же рецептор. Иногда их
обозначают как интерфероны I типа (в отличие от интерферона у, отно-
симого ко П типу). Противовирусное действие интерферонов связывают
с их способностью подавлять процессы транскрипции и трансляции ви-
русного генома. Этот эффект реализуется через активацию двух фермен-
тов. Один из них 2'5'-олигонуклеотидсинтетаза, катализирующая обра-
зование 2'5'-олигоаденилатов, которые активируют латентную конститу-
тивную эндонуклеазу, разрушающую вирусную РНК, чем достигается по-
давление транскрипции. Второй фермент — одна из протеинкиназ
(Р1-киназа), фосфорилирующая и активирующая белок—ингибитор
трансляции, вследствие чего подавляется трансляция белков, в том числе
вирусных.
Противоопухолевое действие интерферонов также складывается из
нескольких составляющих. Одна из них подавление пролиферации кле-
ток вследствие активации аденилатциклазы и повышения уровня цАМФ
внутри клетки. При этом активируется протеинкиназа А, фосфорили-
рующая белки, которые подавляют пролиферацию и включают процесс
дифференцировки. Другой механизм противоопухолевого действия свя-
зан с активацией NK-клеток, цитотоксических Т-лимфоцитов, макрофа-
гов. Наконец, большую роль играет усиление экспрессии клетками ряда
мембранных молекул иммуноцитов, важных для выполнения иммуноло-
гических функций, молекул адгезии (интегринов группы VLA и ICAM-1),
продуктов генов МНС I класса и т.д. Последнее способствует осущест-
влению процессов распознавания, поскольку молекулы МНС презенти-
руют пептидные фрагменты опухолеассоциированных антигенов, кото-
рые распознаются Т-киллерами в качестве чужеродных мишеней.
Действие интерферонов а и р на иммунный ответ проявляется в уси-
лении выработки некоторых цитокинов (в частности, ИЛ-1 и 2), хотя в
функциональном отношении интерфероны часто выступают как их анта-
гонисты. В достаточно высоких дозах интерфероны аир подавляют как
гуморальный, так и клеточный иммунный ответ, однако в более умерен-
ных концентрациях оказывают иммунорегуляторное действие, что скорее
всего реализуется в естественных условиях in vivo.
Интерферон у. Интерферон у кодируется двумя (вероятно, идентич-
264
ними) генами, локализующимися в хромосомах 10 и 12. Он представляет
собой чувствительный к кислой среде гликопротеин с молекулярной мас-
сой 20 000-25 000.
Источником у-интерферона служат активированные Т-лимфоциты и
NK-клетки (в качестве активаторов выступают в первую очередь антиге-
ны и митогены). Среди Т-лимфоцитов продуцентами интерферона у яв-
ляются как цитотоксические CD8+-, так и хелперные СО4+-клетки,
однако при дифференцировке последних на Thl и Th2 способность вы-
рабатывать интерферон у сохраняют только Thl-клетки. Условия индук-
ции синтеза у-интерферона те же, что и для любых Т-лимфоцитарных
интерлейкинов (к которым он фактически относится). Экспрессия его
гена происходит позже, чем генов многих интерлейкинов: пик ее прихо-
дится на 48—72 ч после действия митогенов или антигенов. Продолжи-
тельность синтеза интерферона у больше, чем ИЛ-2.
Образование у-интерферона может быть индуцировано также дейст-
вием вирусов и полиэлектролитов, но такая индукция слабее, чем синте-
за а- и 0-интерферонов. Продукция интерферона у усиливается им
самим, а также ИЛ-2. Описан феномен супериндукции синтеза интерфе-
рона у — повышение его продукции при действии ингибиторов синтеза
белка.
Хотя интерферон у реализует свое действие через другой тип рецеп-
тора, такие эффекты, как подавление репликации вирусов, антипролифе-
ративное действие и некоторые иммуномодулирующие влияния, сходны
у интерферонов всех трех типов. В то же время интерферон у теснее свя-
зан с системой лимфокинов и вносит более существенный вклад в имму-
норегуляцию, чем интерфероны аир.
Важнейшей функцией интерферона у является его участие в опосре-
довании взаимосвязей между лимфоцитами и макрофагами и в регуляции
соотношения клеточной и гуморальной составляющих иммунного ответа.
Интерферон у служит стимулятором макрофагов, способствуя проявле-
нию различных функций этих клеток, включая обработку и представле-
ние антигенов и выработку цитокинов, генерацию активных форм
^кислорода и азота. Первый из названных эффектов в значительной сте-
пени связан с усилением под влиянием интерферона у экспрессии моле-
КУЛ МНС II класса, необходимой для презентации антигенных пептидов
д-хелперам. Среди цитокинов, продукция которых усиливается под вли-
янием интерферона у, ИЛ-1 и 12. Последний, как было сказано выше,
усиливает синтез интерферона у и дифференцировку Т-хелперов в на-
правлении Thl-клеток.
Являясь основным продуктом ТЫ-клеток, интерферон у снижает
Секреторную активность ТТ12-клеток. В результате всех этих гуморальных
Взаимодействий интерферон у усиливает развитие клеточного иммуните-
та и подавляет проявления гуморального иммунного ответа. В то же
Время он служит фактором, обеспечивающим переключение С-генов им-
муноглобулинов, приводящее к экспрессии генов Ig2a и Ig3, и, следова-
тельно, способствует выработке IgG2a- и ^ОЗ-антител.
Интерферон у, как и интерфероны аир, обладает противоопухоле-
вым и противовирусным действием. Все сказанное выше относительно
i 265
механизмов проявления этих эффектов справедливо и для данного цито-
кина. Можно лишь добавить, что интерферон у в большей степени сти-
мулирует процесс распознавания опухолевых антигенов (усиливая
экспрессию молекул МНС как I, так и II класса) и что проявлению обеих
названых форм защиты способствует та роль, которую играет интерфе-
рон у в развитии клеточного иммунного ответа. Являясь гуморальным
продуктом цитотоксических Т- и NK-клеток, он, по-видимому, участвует
в реализации цитотоксического эффекта.
Таким образом, интерфероны образуют группу полифункциональных
белковых факторов с ярко выраженным противовирусным и противоопу-
холевым действием. В основе их эффектов лежат разнообразные влияния
на процессы транскрипции и трансляции, пролиферации и дифференци-
ровки, экспрессии мембранных антигенов и т.д. Интерферон у, кроме
того, играет важную роль в иммунорегуляции, являясь ключевым цито-
кином клеточного иммунного ответа и ингибитором гуморального им-
мунного ответа.
3.4.3.5. Трансформирующий фактор роста Р
Существует большое число ростовых факторов, лишь косвенно связанных
с иммунной системой: эпидермальный фактор роста, фактор роста из
тромбоцитов, инсулинподобный фактор роста, трансформирующий фак-
тор роста а. Родственный последнему, трансформирующий фактор роста
0, обладающий очень широким спектром действия, проявляет свою
активность и в отношении клеток иммунной системы. В связи с этим мы
кратко охарактеризуем его.
Фактор описан в 1978 г. Свое название трансформирующие факторы
роста получили из-за их способности индуцировать «трансформирован-
ный фенотип» у нормальных клеток, растущих в культуре (потеря контакт-
ного торможения роста, отсутствие прикрепления к субстрату,
реорганизация цитоскелета). Трансформирующий фактор роста р пред-
ставляет собой гомодимер (мол. масса одной цепи 25 000). Фактор сущест-
вует в трех изоформах. Его продуцентами является огромное число клеток,
включая стромальные клетки и макрофаги, а также клетки многих видов
злокачественных опухолей. Фактор продуцируется в неактивной форме,
содержащей наряду с основным димером фрагменты дополнительных
цепей молекулы-предшественницы. Активация происходит в форме от-
щепления этих фрагментов с помощью протеиназ (плазмина, катепсина и
др.). Активированная форма фактора может связываться компонентами
межклеточного матрикса и а2-макроглобулином.
Мишенями фактора служат также разнообразные клетки, поскольку
экспрессия его высокоаффинного рецептора (мол. масса 280 000) широко
распространена. При его действии на иммунную систему преобладают
ингибирующие эффекты. Фактор подавляет гемопоэз, синтез воспали-
тельных цитокинов, ответ лимфоцитов на ИЛ-2, 4 и 7, формирование ци-
тотоксических NK- и Т-клеток. В то же время он усиливает синтез
белков межклеточного матрикса, способствует заживлению ран, оказыва-
ет анаболическое действие. Трансформирующий фактор роста р может
266
Таблица 53. Основные типы рецепторов для цитокинов
Тип рецепторов Цитокины Характерные особенности
I. Цитоки- новые II. Интерфе- роновые III. NGFR/ TNFR IV. Ig-подоб- ные V. Хемоки- новые ИЛ: 2 (Р,у), 3, 4, 5, 6 (а)*, 7, 9, 12, 13, 15; ГМ-(а), Г-КСФ*, Эпо, пролактин, гормон роста, ЛИФ* Интерфероны а,р,у ФНОа и р (I и II), а также Fas, CD30, CD40 ИЛ-1 (1,11), М-КСФ (c-fms), фактор стволовых клеток (c-kit) а-(5 типов рецепторов) и р- (4 типа рецепторов) хемокины На N-конце 4 остатка Cys, к мембране прилегает последова- тельность WSXWS; 2—4 вне- клеточных домена На N- и С-концах пары остат- ков Cys в характерном окруже- нии; 1—2 внеклеточных домена 2—4 внеклеточных домена, в каждом — 3—4 остатка Cys Ig-подобная p-структура. Цито- плазматические домены c-fms и c-kit обладают активностью ти- розинкиназы 7 раз пронизывают мембрану
Примечание. NGFR — рецептор для фактора роста нервов, TNFR — рецептор
для фактора некроза опухоли, Эпо — эритропоэтин, ЛИФ — лейкозингибирующий фактор
* Содержат также Ig-подобный домен.
проявлять дифференцировочное действие. Так, он вызывает переключе-
ние изотипов иммуноглобулинов на IgA и совместно с ИЛ-2 10-кратно
повышает синтез IgA, тем самым способствуя защите слизистых обо-
лочек.
Исключительно важную роль трансформирующего фактора роста р в
функционировании иммунной системы иллюстрируют результаты вы-
ключения его гена. Это приводит к развитию фатальной генерализован-
ной воспалительной патологии, в основе которой лежит аутоиммунный
процесс.
Таким образом, трансформирующий фактор роста р, оказывая разно-
образное влияние на иммунную систему, выступает преимущественно
как супрессорный фактор, сдерживающий, в частности, аутоиммунные
процессы.
3.4.3.6. Рецепторы для цитокинов
Ответ клеток иммунной системы на действие цитокинов возможен лишь
при условии экспрессии на поверхности этих клеток соответствующих
рецепторов. В покоящемся состоянии лимфоциты и моноциты/макрофа-
ги содержат на своей мембране небольшое число рецепторных молекул,
как правило, недостаточное для развития полноценной реакции на цито-
кины. Лишь при активации клеток в результате усиления экспрессии
генов число рецепторов на поверхности клеток увеличивается до необхо-
димого уровня, а в составе некоторых рецепторов (например, рецепторов
267
Рис. 65. Строение цитокиновых рецепторов.
I. Основные типы строения внеклеточной части рецепторов: 1 — цитокиновые
(отмечена типичная последовательность аминокислот в однобуквенном обозна-
чении); 2 — интерфероновые; 3 — тип рецепторов ФНО (или фактора роста нер-
вов); 4 — иммуноглобулиноподобные; 5 — родопсиноподобные. II. Характерные
варианты строения внутриклеточной части рецепторов и их связи с ферментами:
6 — контактные взаимодействия с тирозинкиназами (обычно Jak- или Lck-кина-
зами); 7 — наличие различных участков взаимодействия с киназами — прокси-
мального и дистального боксов; 8 — наличие домена смерти (DD), обуслов-
ливающего генерацию сигнала к развитию апоптоза; 9 — тирозинкиназная актив-
ность (ТК) внутриклеточного домена рецептора.
для ИЛ-2) появляются дополнительные полипептидные цепи, обеспечи-
вающие необходимое сродство к цитокину.
Почти для всех цитокинов клетки имеют как минимум два типа ре-
цепторов, отличающихся по сродству к цитокинам. Назначение низкоаф-
финных рецепторов неизвестно. Только высокоаффинные рецепторы с
Кд около 10~Ю—10“п од обеспечивают погружение связавшегося цито-
кина вместе с рецептором внутрь клетки, что, как правило, служит усло-
вием развития ответа. Варианты рецепторов, отличающихся по сродству
к цитокину, уже рассматривались при описании ИЛ-2. В большинстве
случаев высокоаффинные рецепторы содержат несколько полипептид-
ных цепей (рецепторы для ИЛ-2, 3, 4, 5, 6 и 7, ГМ-КСФ), реже они
имеют одну цепь (рецепторы для Г-КСФ, эритропоэтина).
При всем разнообразии структур рецепторов для цитокинов удается
выделить 5 основных типов, которые, однако, не перекрывают всего раз-
нообразия рецепторных молекул. Характеристика этих типов представле-
на в табл. 53 и на рис. 65. Основные отличия их сводятся к различной
структуре внеклеточных доменов. Число цитоплазматических доменов,
как правило, варьирует внутри каждого типа, причем не все домены от-
носятся к данному типу, например из 4 доменов рецептора ИЛ-6 лишь
два соответствуют типу рецептора для цитокинов. В случае рецепторов
9KJP
ФНО/фактора роста нервов в состав семейства входят также мембранные
молекулы, не связанные с рецепцией цитокиновых сигналов (например,
CD40, CD30, CD27,Fas).
Преобладающим структурным компонентом рецепторов для цитоки-
нов является полипептидная цепь типа I, для которой характерно присут-
ствие последовательности, содержащей остатки триптофана (W) и серина
(S): WSXWS (X — любой другой остаток), а также 4 остатка Cys. Цитоки-
новые рецепторы типа II относятся к семейству рецепторов для фактора
роста нервов. Во внеклеточной части они содержат несколько повторов
домена, включающего 6 остатков цистеина. Заметную (хотя и не веду-
щую) роль в структуре рецепторов для цитокинов играют белки суперсе-
мейства иммуноглобулинов, входящие в состав рецепторов для ИЛ-1,
общей а-цепи рецепторов для ИЛ-3, 5 и ГМ-КСФ, а также М-КСФ и
фактора стволовых клеток. Полипептидная цепь, относящаяся к семейст-
ву фибронектина, входит в состав рецептора для интерферонов а и 0, а
а-цепь для рецептора ИЛ-2 содержит домены контроля комплемента.
У большинства факторов роста неимунной природы (например, эпи-
дермального фактора роста) цитоплазматический домен обладает фер-
ментативной (обычно тирозинкиназной) активностью. Это обеспечивает
прямую трансформацию конформационных изменений рецептора, обу-
словленных его связыванием с лигандом, в энзиматический сигнал. Пос-
ледний проявляется в фосфорилировании внутриклеточных белков
(обычно каскадном), что и составляет сущность передачи внеклеточных
сигналов генетическому аппарату клетки. Среди рецепторов для цитоки-
нов лишь рецепторы для фактора стволовых клеток, М-КСФ и трансфор-
мирующего фактора роста р (тип V) обладают ферментативной актив-
ностью: два первых (c-fms и c-kit) представляют собой тирозинкиназы
(продукты протоонкогенов), а третий — серинтреониновую киназу. В ос-
тальных случаях передача сигнала также осуществляется через киназы,
однако для этого используются адапторные механизмы или установление
временных связей с молекулами ферментов. При этом обычно в процесс
передачи сигнала от рецепторов для различных цитокинов вовлекаются
общие компоненты и даже целые цепи реакций (см. раздел 3.5.1). Оче-
видно, с этим частично связано перекрывание эффектов цитокинов.
Другой причиной подобного перекрывания является наличие общих
полипептидных цепей в рецепторах для разных цитокинов. Известно по
крайней мере три примера такого рода (табл. 54). Рецепторы для ИЛ-2, 4,
7, 9, 13 и 15 имеют общую у-цепь (CD132). Рецепторы для ИЛ-3 и 5, а
также ГМ-КСФ имеют общую p-цепь (CD131). Общий компонент —
gpl30 (CD130) — входит в состав рецепторов для ИЛ-6 и 11, а также он-
костатина М и фактора, ингибирующего лейкозные клетки (LIF).
3.4.3.7. Эффекты цитокинов на уровне организма
Подавляющее большинство сведений о биологических эффектах цитоки-
нов получено in vitro. Учитывая широту и многоплановость действия
Цитокинов, взаимную индукцию разных цитокинов и их взаимосвязи на
Уровне проявления эффектов, нетрудно представить сложность перенесе-
269
Таблица 54. Общие цепи рецепторов для цитокинов
Общие цепи Рецепторы, в состав которых входят общие цепи Структура Функция
р-цепь (CD131) ИЛ-3, 5; ГМ-КСФ 4 внеклеточных цитокиновых домена. Цитоплазматические домены box-l/box-2 Передача сигнала
у-цепь (CD132) ИЛ-2, 4, 7, 9, 13, 15 2 внеклеточных цитокиновых домена То же
gpl30 (CD130) ИЛ-6, 11, 12, онко- статин М, лейкозин- гибирующий фактор Внеклеточные домены: 1 — Ig, 2 — цитокиновые, 3 — фибро- нектиновые. Цитоплазматичес- кие домены box-l/box-2 II II
ния результатов, полученных in vitro, на ситуацию в целостном организме,
а также интерпретации данных, полученных in vivo. Важная информация
была получена при анализе последствий мутаций или целенаправленного
выключения генов цитокинов, а также при введении больших доз цито-
кинов людям с лечебной целью.
Последствия выключения цитокиновых генов. Долгое время не суще-
ствовало точного представления о значении конкретных цитокинов для
нормальной жизнедеятельности организма. Высказывалось мнение о воз-
можном существовании наследственной патологии, в основе которой
лежит мутация цитокиновых генов. Точные сведения были получены в
экспериментах на мышах, у которых были направленно удалены соответ-
ствующие гены с помощью технологии «knockout». Оказалось, что пос-
ледствия подобного отключения генов менее значительны, чем ожи-
далось. Это рассматривается как проявление избыточности цитокиновой
сети, дублирования функций цитокинов. В ряде случаев при этом доми-
нирует выпадение функций, отнюдь не считающихся главными для дан-
ного цитокина; это означает лишь отсутствие их дублирования. Сведения
о последствиях направленной инактивации цитокиновых генов приведе-
ны в табл. 55.
Иногда наблюдаются последствия удаления или мутации генов, соот-
ветствующие представлениям об основных функциях цитокинов, напри-
мер исчезновение IgE, снижение уровня IgGl, дефицит ТЬ2-клеток при
инактивации гена ИЛ-4 или лимфопения, опустошение лимфоидных ор-
ганов, включая тимус, нарушение развития Т- и отсутствие В-клеток при
устранении гена ИЛ-7. Напротив, отключение гена ИЛ-2 вызывает от-
нюдь не нарушение функций Т-лимфоцитов, как можно было бы ожи-
дать, а развитие гемолитической анемии, хронического энтероколита,
повышение уровня IgG 1 и IgE. К тем же последствиям (кроме энтероко-
лита) приводит мутация гена p-цепи рецептора для ИЛ-2, а удаление гена
у-цепи, общей для рецепторов Т-ростовых факторов (ИЛ-2, 4, 7, 9, 13,
15), обусловливает развитие нарушений, аналогичных тем, которые на-
блюдаются при отключении гена ИЛ-7.
270
Таблица 55. Последствия разрушения (нокаута) генов цитокинов и их рецепторов
Ген Последствия разрушения
Инактивация генов цитокинов
ИЛ-2 Гемолитическая анемия, хронический энтероколит, повышение уровня IgGl, IgE
ИЛ-4 Исчезновение IgE, снижение уровня IgGl, дефицит ТЬ2-кле- ток. Облегчается индукция толерантности к аллотранспланта- там у новорожденных, предотвращается пренатальная аутоим- мунизация
ИЛ-5 Отсутствие эозинофилов, дефицит ТЬ2-клеток
ИЛ-6 Повреждение костей. Снижение уровня IgA. Нарушение выра- ботки белков острой фазы. Снижение образования IgG-анти- тел, активности цитотоксических Т-лимфоцитов при вирусных инфекциях. Повышение чувствительности к листериям
ИЛ-7 Лимфопения, опустошение лимфоидных органов, в том числе тимуса, блокада развития В-клеток, нарушение развития В- и Т-клеток
ИЛ-10 Анемия, воспалительные заболевания кишечника
ИЛ-12 Снижение образования Th 1 -клеток. Повышение устойчивости к септическому шоку, снижение продукции ИФНу, IgG2a
ЛТа,р Отсутствие лимфатических узлов и групповых лимфатических фолликулов (пейеровых бляшек), зародышевых центров, дефект фолликулярных дендритных клеток
ГМ-КСФ Патология легких
Г-КСФ Множественные дефекты макрофагов и гранулоцитов
М-КСФ Остеопороз
ТФРР Снижение массы тела. Массивные очаги воспаления аутоим- мунной природы с инфильтрацией лейкоцитами. Снижение со- держания клеток миелоидного ряда
ИФНу Множественные дефекты в иммунной системе. Подавление об- разования антител к эритроцитам барана
И н а к т и в а ц и я генов рецепторов для цитокинов
P-цепь ИЛ-2Р Гемолитическая анемия, гипер-IgGl, гипер-IgE
ИЛ-ЗР(СО123) Изменения отсутствуют
ИЛ-7Р(СО127) Нарушение развития Т- и В-клеток
ИЛ-8Р(СЫ28) Увеличение лимфатических узлов и селезенки
Общая Р-цепь(СО131) Патология легких
211
Продолжение
Ген Последствия разрушения
Общая у-цепь(СО132) Нарушение развития Т- и В-клеток, отсутствие NK- и у8-клеток
Общая цепь gpl30(CD130) Гибель плода, нарушение развития миокарда
ФНОаР, p55(CD120a) Устойчивость к индукции некрозов при введении ЛПС или ФНО, чувствительность к листериям. Иммудефицит
ФНОаР, р75(120Ь) Устойчивость к индукции некрозов и летальному действию ФНОа
ИФНуР Резистентность к ЛПС, чувствительность к листериям
ИФНа/рР Нарушение противовирусной защиты
Примечание. Нокаут — см. раздел 5.1.1. ЛТ — лимфотоксины, ИНФ — интер-
ферон, ТФР — трансформирующий фактор роста, ЛПС — липополисахарид.
В целом не вызывает сомнений, что выпадение функций конкретных
цитокинов, хотя и не проходит для организма совершенно бесследно, но,
как правило, хорошо компенсируется. Среди немногих исключений дра-
матические эффекты разрушения генов интерферона у, трансформирую-
щего фактора роста р, лимфотоксина р, ИЛ-7, о которых упоминалось
выше.
Участие цитокинов в реализации системных реакций и иммунном отве-
те. В норме наиболее существенным и закономерным является участие
цитокинов в реализации процессов кроветворения, воспаления или им-
мунного ответа.
На рис. 66 показано участие различных цитокинов в гемопоэзе.
Можно сформулировать несколько принципов цитокиновой регуляции
процесса кроветворения:
• каждый этап созревания клеток всех кроветворных рядов находит-
ся под контролем нескольких факторов, среди которых обычно
можно выделить основной, тогда как остальные выступают в роли
кофакторов;
• «по вертикали», т.е. по мере созревания кроветворных клеток,
происходит смена доминирующих факторов в последовательности:
ИЛ-3 и фактор стволовых клеток (для стволовых клеток и недиф-
ференцированных предшественников), ГМ-КСФ (для юных мие-
лоидных клеток) и ИЛ-7 (для недифференцированных лимфоид-
ных клеток), линейно-специфические факторы;
• «ранние» факторы полностью не утрачивают своего действия на
более зрелые представители кроветворных рядов, выступая в роли
кофакторов линейно-специфических цитокинов. Последние, как
272
Рис. 66. Цитокиновый контроль процессов гемопоэза.
Указаны цитокины, действующие (как правило, обеспечивающие выживание и
поддерживающие пролиферацию) на клетки (рядом в прямоугольных рамках).
Непрерывные стрелки — превращения клеток, прерывистые стрелки — влияния
цитокинов на клетки. В нижнем ряду около стрелок приведены названия цито-
кинов, влияющих на процессы соответствующих превращений.
273
правило, действуют и на зрелые клетки соответствующих рядов при
условии активации этих клеток;
• действие цитокинов на кроветворные клетки заключается преиму-
щественно в поддержании их выживания путем блокады програм-
мы апоптоза и в меньшей степени — в обеспечении пролиферации
клеток; существуют супрессорные цитокины, подавляющие, как
правило, размножение клеток или блокирующие действие других
цитокинов.
Цитокинам принадлежит ключевая роль в развитии воспалительной
реакции. Запуск этой реакции в значительной степени связан с вклю-
чением продукции цитокинов макрофагами и другими локальными кле-
точными элементами и с активацией клеток эндотелия. Дальнейшее
развитие и самоподдержание локальной воспалительной реакции обу-
словливаются вызванной цитокинами миграцией из крови лейкоцитов,
их активацией и продукцией цитокинов. Цитокины служат медиатора-
ми всех трех основных типов тканевых процессов при воспалении —
экссудации, альтерации и пролиферации. Цитокины участвуют также в
развитии системных проявлений воспалительной реакции (подробнее
см. в разделе 2.3.2).
Являясь продуктами клеток иммунной системы, цитокины, естест-
венно, играют важную роль в ее функционировании. Их участие в осу-
ществлении иммунного ответа иллюстрирует рис. 67. Воспалительная
реакция, формирующаяся с участием цитокинов, служит основой разви-
тия иммунного ответа. В еще большей степени и с большим разнообра-
зием эффекты цитокинов проявляются на антигенспецифической фазе
иммунного процесса. Выделим лишь ключевые позиции, отражающие
роль цитокинов в иммунном ответе.
1. Цитокины способствуют распознаванию антигенов, увеличивая
экспрессию молекул МНС, которые их презентируют Т-лимфоци-
там. Экспрессия молекул МНС повышается под влиянием интер-
феронов, причем интерферон у проявляет это действие особенно
сильно и стимулирует экспрессию молекул МНС как I, так и II
класса.
2. Цитокины способствуют экспрессии на клетках иммунной систе-
мы молекул адгезии, ответственных за межклеточные взаимодей-
Рис. 67. Участие цитокинов в иммунных процессах.
В левой части жирным шрифтом указаны названия процессов, связанных с мо-
билизацией факторов естественного иммунитета или с иммунным ответом. Жир-
ными стрелками отмечены превращения клеток, тонкими — влияние цитокинов
на клетки и их превращения, прерывистыми — секреция факторов. ЭК — эндо-
телиальная клетка; ХК — хемокин; Нф — нейтрофил; Мф — макрофаг; ИФН —
интерферон; ДК — дендритная клетка; Тх — Т-хелпер; Тк — Т-киллер; ПК —
плазматическая клетка; АТ — антитела; ТК — тучная клетка; Эф — эозинофил;
ФСК — фактор стволовых клеток; NK — NK-клетки.
274
Включение факторов
ФНОа
Пролиферация и
дифференцировка
клонов лимфоцитов
275
ствия. К контролю экспрессии молекул адгезии причастны в
первую очередь ИЛ-1 и 6, ФНОа, интерфероны.
3. Некоторые цитокины влияют на миграцию иммуноцитов. Так,
миграцию дендритных клеток стимулируют ГМ-КСФ и ФНОа.
Хемотаксис макрофагов и лимфоцитов осуществляют разные ци-
токины (в частности, ИЛ-1 и другие флогогены), но в первую
очередь 0-хемокины.
4. Среди цитокинов особенно многочисленны факторы, способные
активировать моноциты и макрофаги. Это все те цитокины, кото-
рые участвуют в развитии воспалительной реакции: ИЛ-1, ФНОа,
ИЛ-6, ГМ-, Г- и М-КСФ, хемокины. Наиболее мощным актива-
тором макрофагов является интерферон у.
5. Цитокины сами по себе не способны вызывать активацию лим-
фоцитов (исключение составляют ИЛ-2 и 4, которые в высоких
концентрациях активируют соответственно Т- и В-лимфоциты).
Они являются кофакторами антигенов при активации и после-
дующей пролиферации лимфоцитов. Для Т-клеток основным
фактором роста является ИЛ-2. Пролиферацию активированных
Т-клеток самостоятельно могут вызвать ИЛ-4, 7 и 9, в сочетании
с другими факторами — ИЛ-1, 6 и 12, ФНОа. Факторами роста
В-лимфоцитов служат ИЛ-4,13, 10, 2,1, 5 и 6 (последний действует
также на стадии плазматических клеток). Кофакторами роста
В-клеток могут быть все интерфероны, ФНО, ИЛ-3 и 7.
6. Цитокины обусловливают дифференцировку цитотоксических
клеток (интерферон у, ИЛ-2 и 12). Они определяют также диффе-
ренцировку Т-хелперов на субпопуляции ТЫ и Th2: первое на-
правление развития поддерживается ИЛ-12 и интерфероном у,
второе — ИЛ-4. Дифференцировочное действие цитокинов в от-
ношении В-клеток проявляется главным образом в переключении
изотипов иммуноглобулинов: переключение на IgGl и IgE вызы-
вает ИЛ-4, на IgG2a и IgG3 — интерферон у, на IgG2b и IgA —
трансформирующий фактор роста 01.
7. Выполнение эффекторных иммунологических функций лишь в
малой степени обусловлено активностью цитокинов. Полагают,
что определенный вклад в осуществление цитотоксического эф-
фекта Т- и NK-киллеров вносят выделяемые ими цитокины,
обладающие способностью вызывать апоптоз — ФНОа и 0, а также
интерферон у.
Таким образом, значение цитокинов является определяющим в ин-
дуктивной фазе иммунного ответа, когда они обусловливают развитие ба-
зовых реакций макрофагов и антигенспецифических клеток: взаимо-
действие этих клеток с лимфоцитами, активацию и пролиферацию пос-
ледних, в определенной степени — формирование клеток-эффекторов.
На поздних этапах иммунного ответа, в период реализации эффекторных
иммунологических функций роль цитокинов становится менее значи-
тельной.
Системное действие токсических доз цитокинов. При введении цито-
276
Таблица 56. Системные проявления (синдромы) токсического действия
цитокинов
Синдром Основные проявления Описан при введении цитокинов Цитокины, участвующие в развитии синдрома
Гриппопо- добный синдром Синдром протека- ния капил- ляров Синдром, подобный септичес- кому шоку Недомогание, потеря аппетита, тош- нота, утомляемость, адинамия, мы- шечные боли Повышение проницаемости капил- ляров, потеря жидкой части крови, жажда, отеки (в том числе отек лег- ких) Падение кровяного давления, лихо- радка, метаболический ацидоз, дис- семинированная внутрисосудистая коагуляция без бактериемии ИФНа, ИФНу, ГМ-, Г-КСФ, ИЛ-1, 2 и 3 ИЛ-2, ГМ-КСФ ФНОа, ИЛ-1 ИЛ-1 и др. ФНОа, ИЛ-1, хемокины ФНОа, ИЛ-1 и 6
кинов in vivo в умеренных дозах удается воспроизвести эффекты, в целом
соответствующие тем представлениям о функциях цитокинов, которые
сложились на основе их изучения in vitro. Иная картина наблюдается при
введении высоких, субтоксических и токсических, доз. В этом случае на-
рушается один из основных принципов действия цитокинов — локаль-
ность и проявляется эффект активации всей цитокиновой сети. Причем
«на выходе» может преобладать эффект не вводившегося, а другого цито-
кина, эндогенный синтез которого был индуцирован активацией цитоки-
новой сети.
В табл. 56 приведены сведения о трех наиболее часто наблюдаю-
щихся осложнениях при введении цитокинов в высоких дозах с тера-
певтической целью (например, при лечении злокачественных опухо-
лей). Гриппоподобный синдром наблюдается при введении самых раз-
нообразных цитокинов. Его возникновение отражает роль цитокинов в
развитии общих проявлений начальных стадий различных инфекцион-
ных процессов, в частности гриппа. Синдром, подобный септическому
.Шоку, в наибольшей степени связан с действием ФНОа и чаще всего
развивается при введении именно этого фактора. Синдром протекания
капилляров, являющийся грозным осложнением цитокинотерапии (в
частности, введения высоких доз ИЛ-2), также обусловлен гиперпро-
дукцией ФНОа, что может служить иллюстрацией изложенного выше
тезиса о вовлечении цитокиновой сети в реализацию токсического дей-
ствия цитокинов.
Таким образом, благодаря чрезвычайно многосторонним взаимосвя-
зям цитокинов в целостном организме цитокиновая сеть функционирует
Как целое, что особенно четко проявляется при системном введении вы-
соких доз цитокинов. Это имеет первостепенное значение при использо-
вании высоких доз препаратов цитокинов с лечебной целью.
777
Одного сигнала, поступающего в лимфоциты через рецептор для
антигена, недостаточно, чтобы вызвать полноценную активацию
этих клеток. Для этого требуется костимуляция, т.е. поступление в
клетку дополнительных сигналов. Эти сигналы возникают в про-
цессе межклеточных взаимодействий, как контактных, так и опос-
редованных гуморальными факторами. Контактные взаимодейст-
вия клеток иммунной системы становятся возможными благодаря
взаимному прилипанию (адгезии). Наиболее важными являются
взаимодействия двух пар молекул: CD28 на Т-клетках и CD80 (или
CD86) на АПК, а также CD40 на В-клетках и АПК и CD154 на Т-
клетках. Взаимодействие первой пары молекул служит костимули-
рующим сигналом для Т-хелперов, второй пары — в основном для
В-клеток. В результате поступления сигналов от рецептора для
антигена и от костимулирующей молекулы лимфоциты активиру-
ются. Для последующего развития пролиферации и дифференци-
ровки они должны получить гуморальные сигналы, источником
которых являются цитокины. Цитокины — это белковые продукты
активированных клеток иммунной системы, обусловливающие
межклеточные коммуникации не только при иммунном ответе, но
и при кроветворении, развитии воспаления и т.д. К ним относятся
интерлейкины, интерфероны, факторы некроза опухоли, колоние-
стимулирующие факторы, хемокины и др. Система цитокинов ха-
рактеризуется тесной взаимосвязью факторов, выражающейся во
взаимных влияниях и индукции, сильном перекрывании эффектов.
Несмотря на преимущественно локальный характер действия,
полифункциональность и опасность развития токсических эффек-
тов, цитокины в настоящее время все шире используются в качест-
ве лекарственных средств.
3.5. АКТИВАЦИЯ ЛИМФОЦИТОВ И СВЯЗАННЫЕ
С НЕЙ ПРОЦЕССЫ
Распознавание лимфоцитами антигенных эпитопов и обмен сигналами с
другими клетками иммунной системы являются условиями проявления
активации лимфоцитов — процесса, на котором базируются практически
все иммунологические реакции, проявления иммунного ответа. Актива-
ция — многозначное понятие. Ее суть сводится к переходу клетки в
состояние, с которым связаны выполнение функций и проявление спе-
цифической активности клетки. Предпосылкой выполнения функций
лимфоцитами всегда служит их пролиферация (поскольку на физиологи-
ческий стимулятор реагирует небольшое число клонов, содержащих малое
число клеток, для развития достаточно интенсивной реакции требуется
их предварительное размножение). В связи с этим под активацией лим-
фоцитов понимают процессы, приводящие к делению этих клеток.
В узком смысле активация — это переход лимфоцитов из фазы покоя (Go)
в фазу Gi клеточного цикла. Как правило, активация сопряжена также с
последующей дифференцировкой клеток, однако связь между активацией
и дифференцировкой менее ясна, чем связь между активацией и делением.
Третьим вариантом исхода состояния активации лимфоцитов является их
программированная гибель — апоптоз.
3.5.1. Активация и пролиферация лимфоцитов
При классическом варианте активации лимфоцитов ее пусковым сигна-
лом служит связывание рецепторов BCR (или TCR) с антигеном (в случае
В-клеток) или с комплексом антигенного пептида с молекулой МНС (для
Т-клеток). При моделировании этого процесса с помощью антител к
рецепторам требуется перекрестное сшивание мембранных рецепторов.
Это сшивание осуществляется при участии вспомогательных клеток типа
макрофагов. Очевидно, что перекрестное сшивание рецепторов требуется
и при активации лимфоцитов антигенами. Сшивание рецепторов может
осуществляться благодаря их бивалентности (установленной для имму-
ноглобулиновых и постулируемой для Т-клеточных рецепторов), однако
его степень увеличивается благодаря участию антигенпредставляющих
клеток (АПК.) или иных факторов. Поливалентность Т-независимых
антигенов II класса сама по себе обеспечивает перекрестное сшивание
рецепторов, что позволяет им активировать В-лимфоциты без их обяза-
тельного контакта с Т-хелперами.
С помощью техники построения оптических образов установлено,
что взаимодействие комплексов молекула МНС—пептид и TCR—CD3
вызывает перераспределение мембранных молекул с формированием
кольцевидных скоплений (кластеров), в которых внутреннее кольцо со-
держит комплекс TCR—CD3 и молекулу CD28, а наружное — интегрины
LFA-1. Перераспределяются также цитоплазматические молекулы, при-
лежащие к мембране: под внутренним кольцом сосредоточивается проте-
инкиназа С, а под внешним — белок цитоскелета талин, связанный с
интегрином LFA-1. Кроме того, для Т-клеток показано, что одна молеку-
ла МНС, несущая антигенный пептид, способна поочередно взаимодей-
ствовать с большим числом рецепторов TCR, причем «отработавшие»
молекулы рецепторов погружаются в клетку — интернализируются.
Активация лимфоцитов с помощью антител к антигенсвязывающим
рецепторам лимфоцитов моделирует действие антигенов в поликлональ-
ном варианте. Аналогичным эффектом обладают митогены. В качестве
таковых чаще всего используют (особенно для активации Т-клеток) рас-
тительные лектины. Они взаимодействуют с несколькими мембранными
гликопротеинами, несущими концевые сахара, к которым данные лекти-
ны имеют сродство. Некоторые сведения о наиболее широко применяе-
мых митогенах приведены в табл. 57.
Другим важным фактором для запуска активации лимфоцита явля-
ются дополнительные сигналы, исходящие от вспомогательных клеток. О
них говорилось выше (см. раздел 3.4.1). Основную роль в случае контакт-
ной костимуляции Т-клеток играет взаимодействие CD28 Т-лимфоцита и
молекул CD80 и/или CD86 вспомогательной клетки, а при костимуляции
Таблица 57. Характеристика наиболее известных митогенов
Т- и В-лимфоцитов
Название Происхождение Мол. масса, xlOOO Специфичность Реагирующие лимфоциты
Фитогемагглю- тинин (ФГА) Phaseolus vul- garis (фасоль) L- и R-формы. 4 субъединицы по 34 N-auerwi-D- галактозамин Т-клетки
Конканавалин А (Кон А) Canavalia ensi- formis 4 субъединицы по 25,5 a-D-глюко- и a-D-манно- пиранозиды
Митоген лако- носа (МЛ) Phytolacca americana 5 компонентов с различными массами ди-Ь1-ацетил- хитобиоза В-клетки при участии Т-хел- перов
В-клеток — взаимодействие CD40 В-лимфоцита и CD 154 (CD40L) Т-хел-
пера. Среди гуморальных кофакторов основная роль принадлежит цито-
кинам, различным при активации разных клеток.
Условия активации лимфоцитов различных типов неодинаковы. Так,
для активации ЬуЬ-5~-В-лимфоцитов, помимо действия антигена, требу-
ется контактное взаимодействие с Т-хелперами (с участием молекулы
CD40), тогда как для ЬуЬ-5+-В-клеток достаточно дополнительного вли-
яния цитокинов. Активация СВ4+-Т-хелперов требует более обширного
набора факторов (обычно включая прямой контакт с АПК при участии
CD28), чем активация СВ8+-киллеров. Среди Т-хелперов более требова-
тельными к условиям активации являются Т-хелперы 1-го класса: они
нуждаются в действии АПК и ИЛ-12, тогда как Т-хелперы 2-го класса,
как полагают, могут быть активированы в результате одного взаимодей-
ствия с АПК. Наконец, условия, требуемые для активации клеток памя-
ти, являются более «облегченными» по сравнению с условиями акти-
вации покоящихся «наивных» лимфоцитов.
Поскольку активация в типичном случае служит подготовкой к деле-
нию клеток, ее основной результат состоит в индукции ряда генов, про-
дукты которых обеспечивают продвижение по клеточному циклу. Эту
функцию выполняют факторы роста — цитокины и рецепторы для них.
Экспрессия их генов и происходит в результате активации лимфоцитов.
Она осуществляется под влиянием регуляторных ядерных белков —
транскрипционных факторов, способных взаимодействовать с определен-
ными участками (энхансерными последовательностями) промоторных
участков этих генов. О регуляторных участках цитокиновых генов, в част-
ности ИЛ-2, уже говорилось (см. раздел 3.4.3). Результатом активации Т-
лимфоцитов является экспрессия генов, детерминирующих рецепторы
факторов роста (в первую очередь ИЛ-2), а в случае Т-хелперов — генов
самих факторов роста (ИЛ-2 и др.). Оба результата достигаются при сход-
ном сочетании условий, поскольку структура промоторных участков
генов цитокинов и генов их рецепторов сходна. Несколько упрощая си-
SH3
SH2
SH1
киназа
'—i---
К+АТФ
Связывание
с другими
белками
(участок,
богатый
пролином)
Связывание
с другими
белками
(ITAM)
Рис. 68. Строение тирозинкиназ.
SHI, SH2, SH3 — обозначения доменов; NH2, СООН — концы полипептидной
цепи; Р — участки фосфорилирования; К+АТФ —К+-зависимая АТФаза.
туацию, можно сказать, что указанные результаты активации (в случае Т-
клеток экспрессия генов ИЛ-2 и рецептора для ИЛ-2 осуществится),
будут достигнуты, если произойдет связывание определенных регулятор-
ных последовательностей указанных генов (NFAT, NFkB, ОКТ-1 и т.д.)
соответствующими транскрипционными факторами. Эти факторы в го-
товом виде в клетках не присутствуют. К их формированию и активации
генов сводится процесс передачи активационного сигнала.
3.5.1.1. Запуск сигнала. Активация тирозинкиназ,
связанных с рецептором
Как отмечалось (см. раздел 3.1.1), хотя полипептидные цепи, входящие в
состав рецепторов Т- и В-клеток, лишены ферментативной активности,
их цитоплазматические домены контактируют с протеинкиназами. Функ-
ция протеинкиназ заключается в фосфорилировании белков, переводя-
щем их в функционально активное состояние. Фосфорилирование может
осуществляться по остатку тирозина или по структурно сходным остаткам
серина и треонина. В соответствии с этим протеинкиназы делятся на
тирозиновые и серинтреониновые. Гены большинства киназ, особенно
тирозиновых, представляют собой протоонкогены. При изменении их
окружения (особенно регуляторных участков) они приобретают бескон-
трольную активность, обусловливающую трансформацию клеток (в част-
ности, злокачественное перерождение). Протеинкиназы, связанные с
рецепторным аппаратом лимфоцитов, являются тирозинкиназами. В слу-
чае TCR это р561ск и р59*Уп, в случае BCR — рЗб1^, р531уп, р56Ь1к и р59^п.
Все перечисленные тирозинкиназы относятся к семейству Src и имеют
гомологичные домены SH (от англ. Src-homology), выполняющие стан-
дартные функции, которые состоят во взаимодействии с другими моле-
кулами (домены SH2 и SH3) и проявлении киназной активности
(SH1-домен). В схематической форме типичная структура тирозинкиназ
показана на рис. 68. С рецепторным комплексом связаны также тирозин-
киназы, не относящиеся к семейству Src: в Т-клетках — ZAP-70 (от англ.
chain activating protein), в В-клетках — Syk.
281
Lek, Fyn
ГГАМ-мотив £-цепи
Рис. 69. Взаимодействие £-цепи CD3
и тирозинкиназы ZAP-70.
Под влиянием тирозинкиназ Lek и
Fyn происходит фосфорилирование
участка ITAM £-цепи, что обеспечи-
вает возможность его взаимодействия
с доменом SH2 киназы ZAP-70. Это
обеспечивает дальнейшее фосфорили-
рование (с участием киназ Lek и Fyn)
и активацию ZAP-70, необходимую
для дальнейшей передачи сигнала.
Связывание и перекрестное сшивание рецепторов приводят к изме-
нению их конформации, отражаются на конформации контактирующих
с ними протеинкиназ и вызывают активацию последних. Этот начальный
этап передачи сигнала детально не изучен. Ранние события, связанные с
активацией лимфоцитов, показаны на рис. 69. Известно, что тирозинки-
наза р561ск быстро (в течение секунд) активируется в ответ на конформа-
ционные изменения вспомогательных молекул CD4/CD8, происходящие
при связывании Т-клеточного рецептора с лигандом. Эта тирозинкиназа
катализирует фосфорилирование по тирозиновому остатку 12 субстратов,
в том числе £-цепи CD3 (уже через 2 мин). В £-цепи фосфорилируются
два остатка тирозина, составляющие часть очень важной последователь-
ности ITAM (от англ. Immunoglobulin receptor family tyrosine-based activa-
tion motif; иногда используют другое его название — ARAM от англ.
Antigen recognition activation motif). Эта последовательность следующая:
YX2L/IX7YX2L/I, т.е. она содержит два остатка тирозина (Y), разделен-
ные 7 остатками любых аминокислот и перемежающиеся остатками лей-
цина (L) или изолейцина (I). Последовательность ITAM в фосфорили-
рованном виде обеспечивает контакт молекулы с 8Н2-доменами тиро-
зинкиназ, т.е. передачу сигнала. Фосфорилирование обоих остатков ти-
розина в ITAM £-цепи обусловливает связывание с ним двух БН2-до-
менов киназы ZAP-70, что служит условием для дальнейшей передачи
сигнала.
Важную роль на начальных этапах активации играют ферменты с
противоположной направленностью эффектов — тирозиновые протеин-
фосфатазы. Они дефосфорилируют белки, активность которых была бло-
кирована вследствие чрезмерного исходного фосфорилирования. Такой
активностью обладает цитоплазматический домен мембранной молекулы
CD45, которая активирует указанным путем некоторые Src-киназы.
Под влиянием тирозинкиназ, связанных с рецепторами Т- и В-кле-
ток, фосфорилируется большая часть компонентов TCR и BCR, CD5, не-
которые белки цитоскелета и белки, важные для дальнейшей передачи
сигнала (фосфолипаза Cyl, ГТФ-зависимая киназа Grb2, белки Vav и
Sos), а также мембранный белок рЗllnk (от англ. Link — связующий, по-
скольку он служит связующим фактором между начальными событиями
активации и более поздними этапами передачи сигнала).
282
Рис. 70. Превращения фосфоинозитидов в процессе активации лимфоцитов.
ТК — тирозинкиназы; PLC — фосфолипаза С; РКС — протеинкиназа С; Р1Р2 —
фосфатидилинозитол 4,5-дифосфат; DAG — диацилглицерин; IP3 — инозитол
1,4.5 -трифосфат.
3.5.1.2. Дальнейшая передача сигнала и формирование
транскрипционных факторов
Фосфолипаза С активируется в результате фосфорилирования по тирози-
новому остатку и транспортируется из цитоплазмы в мембрану благодаря
связыванию с упомянутым выше белком p31lnk. Фермент имеет несколько
изомерных форм, объединяемых в 4 типа — а, 0, у (имеет несколько
субтипов), 5, из которых в лимфоцитах представлен тип yl, активируемый
При участии тирозинкиназ. Субстратом фосфолипазы С являются фосфо-
инозитиды, метаболизм которых контролируется липидными киназами
(PI3-, Р14-киназами и т.д.). Наиболее важной реакцией, катализируемой
.Этим ферментом, является расщепление фосфатидилинозитол-4,5-дифос-
фата на 1,2-диацилглицерин и 1,4,5-инозитолтрифосфат. Этот этап акти-
вации показан на рис. 70.
Диацилглицерин служит активатором протеинкиназы С — «узлового»
фермента процесса активации лимфоцитов. Протеинкиназа С имеет моле-
кулярную массу 77 000—80 000 и состоит из регуляторной (30 000) и ката-
литической (50 000) субъединиц. Из нескольких изоформ протеинкиназы
С в лимфоцитах содержатся изоформы 01 и 02, в меньшем количестве —
а. При запуске активационного сигнала наряду с активацией протеинки-
назы С происходит ее перемещение из цитозоля в мембранную фракцию
клетки. Протеинкиназа С катализирует фосфорилирование белков по ос-
таткам серина и треонина. Ее мишени многочисленны. Среди них ряд
283
мембранных белков (CD4, 8, 5, 7, 43, 45), p-цепь LFA-1, молекулы МНС
класса I, a-цепь рецептора для ИЛ-2 (CD25), тирозинкиназа р561ск, а
также у- и s-цепи CD3. Фосфорилирование цепей CD3, а также CD4 и
CD8 приводит к снижению экспрессии соответствующих молекул на кле-
точной мембране. Протеинкиназа С фосфорилирует также некоторые дру-
гие ферменты, в том числе ГТФ-связывающий белок p21ras и
серинтреониновую киназу Raf-1, которые участвуют в дальнейшей переда-
че сигнала. Однако протеинкиназа С «причастна» не ко всем проявлениям
активности перечисленных факторов. Протеинкиназа С также участвует в
формировании транскрипционного фактора NF-кВ (см. ниже).
Инозитолтрифосфат обусловливает мобилизацию из внутриклеточ-
ных депо другого важного передатчика сигналов — Са2+. Ионы Са необ-
ходимы для реализации активности протеинкиназы С и ряда других
ферментов, участвующих в процессе активации. Так, Са2+ вместе с ино-
зитолтрифосфатом активируют серинтреониновую инозитолтрифосфат-
киназу (1РЗ-киназу). Изменение баланса других ионов также служит
важным проявлением активации лимфоцитов. При активации изменяет-
ся режим работы мембранных каналов для ионов; усиливаются приток
Са2+ и К+ и противоток Na+/H+, незначительно защелачивается внут-
ренняя среда клетки, происходит деполяризация клеточной мембраны.
Образование инозитолтрифосфата и диацилглицерина свидетельст-
вует о раздвоении активационного сигнала. В экспериментах активацию
лимфоцитов часто моделируют в обход связывания мембранных рецепто-
ров. Для этого на клетку действуют комбинацией форболовых эфиров,
служащих аналогами диацилглицерина и активаторами протеинкиназы
С, с ионофорами Са2+, которые усиливают поступление этих ионов
извне. Начиная с образования инозитолтрифосфата и диацилглицерина
формируются завершающие звенья реакций, приводящих к образованию
транскрипционных факторов NF-ATc/p и АР-1 (c-jun/c-fos), которым
принадлежит основная роль в активации гена ИЛ-2, а также генов ряда
других цитокинов и их рецепторов. Эти факторы взаимодействуют с со-
ответствующими нуклеотидными последовательностями регуляторных
участков цитокиновых генов.
Одна из заключительных цепей активационного процесса состоит в
следующем. Под влиянием повышенного уровня Са2+ с участием Са2+-
связывающего белка кальмодулина активируется серинтреониновая ти-
розинфосфатаза кальциневрин. Он катализирует дефосфорилирование
неактивной формы с-субъединицы транскрипционного фактора NF-AT,
что приводит к приобретению этой субъединицей способности связы-
ваться с предсуществующей субъединицей NF-ATp, т.е. к формированию
транскрипционного фактора NF-ATc/p. Эта фаза активации чувствитель-
на к циклоспорину А и веществу FK506, которые образуют комплекс с
иммунофиллином, и данный комплекс связывает и инактивирует кальци-
неврин. Эти субстанции используются в качестве лекарственных пре-
паратов для подавления активации лимфоцитов с целью направленной
иммуносупрессии при аллотрансплантациях и аутоиммунной патологии.
Схема рассмотренных взаимодействий приведена на рис. 138.
Другая ветвь активационного процесса связана с активацией так на-
284
CD80/86
АГ-МНС
CD28 CD4/8 TCR-CD3
NF-ATc-P—*-NF-ATc + NF-ATP ERK2
Ген ИЛ-2
Рис. 71. Внутриклеточная сигнализация при активации Т-лимфоцитов.
Жирными стрелками отмечены превращения веществ, тонкими — влияния, пре-
рывистыми — перемещения веществ (с. 287).
285
ИФНу
Связывание ИФНу с рецептором
ИНФу-рецептор
ZZZZZZZ2HZZZZZZZZZ
Jak1 Jak2
STAT 1а Передача сигнала внутри клетки
Активация гена
Рис. 72. Сигнализация через рецептор для интерферона (ИФН)у (с. 291).
зываемого MAP-каскада (МАР — от англ, mitogen-activated protein). Уз-
ловым событием в его включении является активация ГТФ-связываю-
щего белка р2 lras. В клетках различных типов это происходит при учас-
тии фактора mSOS и адапторных белков Grb2 и She (осуществляют обмен
гуанинового нуклеотида). В Т-клетках активация белка Grb2 происходит
при участии мембранного фактора Lnk (р36), о котором уже упоминалось
в связи с перемещением фосфолипазы С в мембрану. В Т-клетках в ак-
тивации p21ras участвует белок Vav. Активация p21ras создает условия для
связывания с ним регуляторного участка серинтреониновой киназы Raf-1,
запускающий MAP-каскад. Фактор р2 lras активирует также ГТФ-связы-
вающий белок Rac, включающий еще один сигнальный путь, который
приводит к фосфорилированию транскрипционных факторов.
Под влиянием Raf-1 включается MAP-каскад: происходит последова-
тельная активация киназ МЕК, МАРК и МАР. Последнее звено этой
цепи представлено двумя МАР-киназами — ERK1 и ERK2 (от англ. Ex-
tracellular signal regulated kinase). К формированию ERK2, помимо рас-
смотренного каскада, приводит недостаточно изученный путь, включае-
мый протеинкиназой С. Киназы ERK перемещаются в ядро и активиру-
ют Elkl — один из белков, ответственных за экспрессию «ранних генов
активации», в частности c-fos. Активация этого и, возможно, других пу-
тей приводит к кратковременной (примерно на 15 мин) экспрессии генов
c-fos и c-jun; их продукты димеризуются, и димер выступает в качестве
286
транскрипционного фактора АР-1. Связывание участков NF-АТ и АР-1
означает выполнение основного условия активации генов ИЛ-2 и 2Р.
Еще один транскрипционный фактор, важный для индукции актива-
ционных генов, — NF-кВ (судя по названию, он впервые был обнаружен
при анализе регуляции активности гена к-цепи иммуноглобулинов).
В отличие от двух рассмотренных выше факторов он активируется не при
сборке субъединиц, а при отделении ингибирующей субъединицы. Этот
фактор предсуществует в клетке в форме тримера, включающего субъеди-
ницы Rel, NF-кВ 1 и IkB. Последняя субъединица является ингибирую-
щей. Ее удаление приводит к активации фактора NF-кВ и его пере-
мещению в ядро. В активации NF-кВ участвуют некоторые из рассмот-
ренных выше факторов, в том числе протеинкиназа С. Однако для эф-
фективной реализации этого акта требуются дополнительные сигналы,
включаемые вследствие костимуляции клеток.
Выше описаны лишь основные процессы активации. Схематически
они отражены на рис. 71 (с. 285). В действительности в этот процесс во-
влекается значительно большее число передаточных путей, при его осу-
ществлении формируется большее число транскрипционных факторов и
экспрессируется много других генов (при активации Т-клеток по мень-
шей мере 70).
3.5.1.3. Сигналы, включаемые через корецепторы
Наиболее удовлетворительно изучены последствия связывания корецеп-
тора Т-клеток CD28. Уже упоминалось (см. раздел 3.4.1), что своей
цитоплазматической частью эта молекула может контактировать с липид-
ной киназой — фосфатидилинозитол-3-киназой (PI-3K). Этот фермент
Катализирует фосфорилирование гидроксила D3 фосфоинозитидов. Мо-
лекула фермента содержит регуляторную и каталитическую субъединицы
^мол. масса соответственно 85 000 и НО ООО), первая из которых включает
ива домена SH2 и один SH3. При перекрестном сшивании TCR без участия
|CD28 происходит слабая активация PI-3K. Однако лишь связывание
|CD28 приводит к интенсивной активации этого фермента. Это обуслов-
лено взаимодействием домена SH2 регуляторной субъединицы фермента
к фосфорилированной последовательностью YMNM цитоплазматической
расти CD28; при этом PI-3K перемещается в мембрану.
г' Различие путей сигнализации, запускаемых при связывании TCR и
CD28, детерминируется уже на самых ранних этапах активации. Так, при
[Связывании CD28 не затрагиваются тирозинкиназы комплекса TCR—
!CD3—CD4/8, зато активируется адапторный белок рб2, по активности
Сходный с Grb2.
Точкой конвергенции активационных сигнальных путей, запускае-
мых через TCR и CD28, являются серинтреониновые киназы JNK1 и 2
(от англ. c-Jun-N-terminal kinase), формирование которых происходит
При участии р21‘^-зависимого ГТФ-связывающего белка Rac, о котором
Уже упоминалось как о факторе сигнального пути, параллельного МАР-
Каскаду. Активация JNK также зависит от кальциневрина и CD28-зави-
симых сигналов. Результатом активации этого пути является фосфо-
287
Таблица 58. Ключевые внутриклеточные факторы активации лимфоцитов
Фактор Мол. масса, xlOOO Ферментативная активность Функции
p59fyn 59 Т ирози нкиназа Реагирует на связывание TCR. Участву- ет в запуске сигнала в клетку
p56lck 56 II То же, фосфорилирует £-цепь
ZAP-70 70 II Обусловливает передачу сигнала от на- званных выше киназ к фосфолипазе С и p21ras
p56!yn 56 >1 Включает сигнал при связывании BCR
р53'Уп 53 То же
Фосфолипаза С Фосфолипаза Расщепляет фосфатидилинозитол-4,5- дифосфат на диацилглицерин и инози- толтрифосфат, что обусловливает вклю- чение протеинкиназы С и Са2+ в пере- дачу сигнала
Протеинкиназа С 80 Серинтреони- новая киназа Участвует в активации p21ras и Raf-1, в формировании транскрипционного фактора NF-кВ и т.д.
Са2+ 0,04 — Активирует кальциневрин, участвует в активации протеинкиназы С
PI-3-киназа 195 Липидная киназа Обусловливает подключение сигнала от корецептора (CD28)
JNK 1 и 2 Серинтреони- новые киназы Обусловливают конвергенцию сигналов от TCR и CD28
p21ras 21 ГТФ-связыва- ющий белок Включает Raf- и Rac-зависимые сиг- нальные пути
Raf-1 Серинтреони- новая киназа Включает МАР-каскад
МАР-киназы (МЕК, МАРК, МАР) Серинтреони- новые киназы Образуют МАР-каскад, приводящий к экспрессии генов c-fos и c-jun и форми- рованию транскрипционного фактора АР-1
Кальциневрин Серинтреони- новая фосфа- таза Активирует субъединицу с транскрип- ционного фактора NF-AT
рилирование транскрипционных факторов при участии факторов Rho *
CDC42. Еще один путь, на котором кооперируют CD28- и TCR-зависи
мые сигналы, связан с активацией транскрипционного фактора NFkB
В суммарном виде сигналы, поступающие в ядро при стимуляции чере:
288
TCR и костимуляции через CD28, представлены на рис. 71, а наиболее
значимые факторы, которые опосредуют передачу сигналов, перечисле-
ны в табл. 58.
Источником костимуляции В-лимфоцитов являются сигналы, посту-
пающие при связывании CD40. Не останавливаясь детально на путях
стимуляции и костимуляции В-клеток (они в принципе аналогичны та-
ковым Т-клеток, но изучены менее детально), упомянем лишь наиболее
принципиальные факты. При связывании BCR без костимуляции сильно
активируется киназа ERK2 и очень слабо — ERK1, JNK и р38; при со-
вместной активации две последние киназы активируются значительно
больше. Этому соответствуют принципиально различные результаты:
полный набор сигналов, сопровождающийся сильной активацией на-
званных киназ, приводит к пролиферации клеток, а изолированное свя-
зывание BCR с активацией одной ERK2 — к развитию апоптоза. Отсут-
ствие пролиферации при изолированной активации BCR по крайней
мере частично обусловлено снижением активности циклиновых киназ
(см. раздел 3.5.1.6) cdc4 и cdc6, играющих ключевую роль в продвижении
клетки по циклу (см. ниже), тогда как одновременное связывание CD40
предотвращает этот эффект.
Расшифровка путей активации лимфоцитов не закончена. Успехи в
этой области достигнуты благодаря использованию передовых техноло-
гий молекулярной инженерии — направленной инактивации генов и их
трансфекции, направленного мутагенеза, конструирования гибридных
молекул и т.д.
3.5.1.4. Маркеры активации
Продукты некоторых из этих генов, связанных с активацией, появляются
в различные сроки активации на поверхности лимфоцитов; их называют
активационными антигенами (табл. 59). Первыми после действия стиму-
лятора на поверхности Т-клеток появляются молекулы CD23 (примерно
через час) и CD69. К активационным антигенам лимфоцитов относятся
молекулы CD29, 30, 56, 69 и 70, рецепторы для интегринов ICAM-1 и 3.
Активационным антигеном Т-клеток является дипептидилпептидаза IV
(CD26). Для В-клеток маркером активации служат молекулы МНС II
класса; они экспрессируются также на активированных Т-клетках, но
только на хелперах и лишь у человека. Позже, уже в период пролиферации,
на лимфоцитах экспрессируется рецептор для трансферрина (CD71), еще
позже — интегрины группы VLA.
Однако, как отмечалось выше, наиболее важным результатом актива-
ции является экспрессия генов факторов роста и их рецепторов. Форми-
рование высокоаффинного рецептора для ИЛ-2 на поверхности Т-клеток
происходит через сутки после действия стимулирующего агента в резуль-
тате экспрессии гена CD25 — легкой (а) цепи рецептора. Экспрессия
гена самого ИЛ-2 осуществляется раньше: соответствующая мРНК опре-
деляется в клетке через 2 ч после активации, а через сутки экспрессия
гена ИЛ-2 прекращается. Гены других факторов роста экспрессируются
позже в последовательности: ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-9 (через 24 ч).
289
Таблица 59. Маркеры активации лимфоцитов
Группа маркеров В-клетки Т-клетки
Ранние маркеры активации CD69 CD23, CD69
Молекулы МНС МНС II класса
Молекулы межклеточных взаимодействий CD86, CD30 CD152 (CTLA-4), CD154 (CD40L), CD30
Молекулы адгезии CD39 VLA-4 и 1, CD44, CD50 (ICAM-3), CD54 (ICAM-1)
Рецепторы для цитокинов CD25 (a-цепь ИЛ-2Р), CD126 (а-цепь ИЛ-6Р), CD130 (gpl30, общая цепь) CD25 (a-цепь ИЛ-2Р), CD 134
Маркеры пролиферации CD71 (рецептор для трансферрина) CD71 (рецептор для трансферрина)
Ферменты CD26 (дипептидилпепти- даза IV) CD26 (дипептидилпепти- даза IV)
Маркеры, связанные с апоптозом CD95 CD95
Прочие маркеры активации CD26, 70, 83, 85 и 86 CD26, 70, 83, 96 и 97 1
Эти события приводят к усилению биосинтетических процессов, что
отражается на морфологии клетки. Клетка увеличивается в размерах за
счет увеличения объема цитоплазмы, которая становится базофильной,
обогащается гранулами; увеличивается также ядро, изменяется структура
его хроматина. Малый лимфоцит превращается в бластную клетку (акти-
вацию лимфоцитов иногда обозначают термином «бласттрансформация»).
Экспрессия рецепторов факторов роста при условии присутствия
этих факторов в среде (а в случае активации лимфоцитов они продуциру-
ются частью активированных клеток — Т-хелперами) и их связывания с
рецепторами приводит к дальнейшему продвижению клетки по циклу —
к развитию пролиферативного процесса. В случае отсутствия фактора
роста, как правило, происходит апоптоз — программированная гибель
клеток. Ее предпосылкой является экспрессия в процессе активации Fas-
рецептора (CD95) и Fas-лиганда — соответственно рецептора и источни-
ка сигналов, приводящих к развитию апоптоза.
3.5.1.5. Сигнализация, запускаемая цитокинами
Процесс активации выводит лимфоциты из фазы покоя в фазу клеточного
цикла Gp Для дальнейшего продвижения по циклу и осуществления
митоза клетке необходим сигнал, поступающий не с рецептора для анти-
290
c-myc, N-myc
Рис. 73. Регуляция клеточного цикла.
Стрелками отмечены активирующие влияния; стрелки, направленные на круг,
символизирующий клеточный цикл, отражают влияния указанных факторов на
Включение соответствующей фазы цикла. Прерывистые линии — изменение ак-
тивности фактора E2F в процессе его взаимодействий с фактором рабдомиосар-
комы (Rb) (с. 294).
гена, а с рецептора для фактора роста (ИЛ-2 в случае Т-клеток, ИЛ-4 и
Других цитокинов — в случае В-клеток). Лишь при этом условии преодо-
левается «точка рестрикции», разделяющая субфазы Gla и Оц,.
Молекулярные события, индуцируемые связыванием цитокинов с их
•рецепторами, изучены меньше, чем пусковые механизмы активации лим-
фоцитов. Существенно, что это особый путь передачи сигналов, отлича-
ющийся от такового при связывании рецептора с антигеном. В то же
время в случае цитокинов с ростстимулирующей активностью их дейст-
вие включает очередной этап продвижения клетки к митозу: если актива-
ция через рецептор для антигена доводит процесс активации до экспрес-
сии генов цитокинов и их рецепторов, то взаимодействие последних,
Преодолевая «точку рестрикции», завершает подготовку клетки к проли-
ферации. Некоторые события, связанные с передачей сигнала от рецеп-
тора для интерферона у, показаны на рис. 72 (с. 286).
291
Таблица 60. Тирозинкиназы ТАК и транскрипционные факторы STAT,
участвующие в передаче цитокинового сигнала в клетку
Цитокины JAK STAT
ИЛ-2, 4, 7 JAK1, 3 5, 3
ИЛ-3 и 5, ГМ-КСФ JAK1, 2 —
ИЛ-6, LIF JAK1, 2, TYK 3
ИФНу, Г-КСФ JAK1, 2 1а
ИФНа, Р JAK1, TYK 1аР, 2, 4
Примечание. LIF — фактор, ингибирующий лейкозные клетки.
Известно, что активация фосфолипазы С и протеинкиназы С, а
также мобилизация Са2+ не имеют значения для реализации эффекта
ИЛ-2. Ответ на ИЛ-2 не зависит также от активности протеинфосфатазы
CD45 и от большинства тирозинкиназ, связанных с рецепторами для
антигена.
Как и в случае с рецепторами для антигена Т- и В-лимфоцитов, важ-
ную роль в передаче сигнала играет цитоплазматический домен рецепто-
ров для цитокинов. Этот домен, как правило, лишен ферментативной
активности (исключение составляет тирозинкиназная активность в цито-
плазматических доменах рецепторов для М-КСФ и фактора стволовых
клеток — соответственно c-fms и c-kit), однако способен устанавливать
связь с сигнальными ферментами. В цитоплазматическом домене рецеп-
тора для ИЛ-2 выделяют несколько участков, важных для взаимодейст-
вия с тирозинкиназами. Так, в р- и у-цепях имеются так называемые
проксимальный и дистальный участки (боксы 1 и 2), которые связывают
ключевые тирозинкиназы цитокинового сигнального каскада — JAK1
(взаимодействует с p-цепью) и JAK3 (взаимодействует с у-цепью). Назва-
ние «JAK» происходит от «Yanus-associated family kinases» (Янус — рим-
ский бог с двумя лицами, смотрящими в разные стороны), что подразу-
мевает двусторонний характер связей этих киназ. В составе этого семей-
ства известно несколько членов — JAK1, JAK2, JAK3, TYK1, TYK2; все
они в разных сочетаниях участвуют в передаче цитокиновых сигналов
(табл. 60).
Субстратом JAK-киназ являются транскрипционные факторы семей-
ства STAT (от англ. Signal transductors and activators of transcription). При
действии ИЛ-2 фосфорилирование факторов STAT обусловлено преиму-
щественно киназой JAK3, которая активирует транскрипционные факто-
ры STAT3 и 5. Представители этого семейства столь же важны для
реализации эффекта цитокинов, как тирозинкиназы JAK. Факторы STAT
активируются при передаче сигнала через рецепторную цепь gp 130,
общую для нескольких цитокинов (включая ИЛ-6). Факторы STAT, ко-
торые зависят от сигналов, исходящих от разных участков цитоплазмати-
ческого домена цепи gpl30, ответственны за ростовой эффект, экспрес-
сию FcyR и лизоцима.
292
В дистальных отделах цитоплазматических участков 0- и у-цепей ре-
цептора для ИЛ-2 имеются участки с преобладанием отрицательно заря-
женных аминокислотных остатков, предназначенные для взаимодейст-
вия с 8Н2-доменами тирозинкиназ. Эти участки фосфорилируются по
остатку тирозина под влиянием JAK. С таким участком 0-цепи связыва-
ется тирозинкиназа р561ск, о которой упоминалось в связи с запуском
сигнала от антигенного рецептора. Вероятнее всего через р56,ск в переда-
чу сигнала вовлекается PI-3-киназа, ответственная за перестройку цито-
скелета клетки и участвующая в контроле пролиферации (через подклю-
чение к MAP-каскаду или в результате активации 86-киназы). Другим ре-
зультатом вовлечения р561ск является активация фактора p21ras с после-
дующей активацией Raf-1 и включением MAP-каскада. Как отмечалось
выше, этот сигнальный путь приводит к экспрессии ранних генов акти-
вации c-jun и c-fos. При действии ИЛ-2 активируются и другие ранние
гены активации с-тус и c-myb. По крайней мере для гена с-тус показана
роль в дальнейшем продвижении клетки по циклу. При наличии в окру-
жении клетки факторов роста реализуется программа пролиферации, при
его отсутствии развивается апоптоз.
Подключение Ras-пути сигнализации свойственно для действия
большинства цитокинов, имеющих рецепторы «цитокинового» типа. Су-
ществует одно исключение — ИЛ-4. Вероятно, различия эффектов ИЛ-2
и ИЛ-4 связаны с активацией Ras-пути или с ее отсутствием, тогда как
черты сходства обусловлены общими механизмами сигнализации. Ras-
путь сигнализации используется не только при реализации ростовых эф-
фектов. Так, при действии ИЛ-6 на гепатоциты Ras-путь является одним
из трех основных сигнальных путей, приводящих к экспрессии генов
белков острой фазы.
3.5.1.6. Продвижение по клеточному циклу
Вступление клетки в митоз контролируется циклинами, которые связы-
ваются с циклинзависимыми киназами серинтреонинового типа и акти-
вируют их, выполняя роль регуляторных субъединиц. Эти киназы
обозначают cdk (от англ, cyclin-dependent kinase). Известно 6 циклинов,
обозначаемых буквами от А до Е, и 6 циклинзависимых киназ — cdc2 и
cdk2—6. Один из результатов действия факторов роста заключается в
индукции гена одной из ключевых циклинзависимых киназ — p32cdc2.
Выход клетки в цикл связан с активацией циклина Е, взаимодействую-
щего с этой киназой. Параллельно активации циклина Е и экспрессии
генов с-тус и N-myc происходит фосфорилирование фактора Rb (фактора
рабдомиосаркомы) и связывание им фактора E2F, сопровождающееся
инактивацией этого фактора. Одновременно активируются ДНК-полиме-
раза, тимидилаткиназа, тимидилатсинтетаза, дигидрофолатредуктаза, т.е.
происходит подготовка к репликации ДНК.
Наибольшую роль в преодолении «точки рестрикции» между фазами
цикла Gja и Gjb (главное препятствие для вступления лимфоцитов в
митоз) принадлежит циклинам D — D1, 2 и 3, ассоциированным с кина-
зами cdk4 и cdk6, а также циклину Е, связанному с киназой p32cdc2. Пос-
293
Рис. 74. Переключения С-генов иммуноглобулинов [по Райту А., 1993].
1,2 и 3 — уровни, соответственно: генный (ДНК), транскрипционный (РНК) и
трансляционный (белки); а — исходное состояние экспрессии С-генов, обеспе-
чивающее синтез IgM; б — процесс переключения на Су 1-ген в результате обра-
зования «петли», что обеспечивает синтез IgGl. Кружки — последовательности,
ответственные за переключение С-генов (с. 297).
ледняя участвует также в активации циклинов А, В и С, которые нужны
для дальнейшего продвижения по циклу, и обусловливает многие важные
события клеточного цикла, в частности растворение ядерной мембраны
и реорганизацию хроматина при митозе.
После преодоления «точки рестрикции» с участием факторов роста
клетка уже не нуждается в дополнительных сигналах для прохождения
следующих стадий цикла и вступления в митоз. Под влиянием ком-
плекса циклина Е и киназы cdc2 в фазе G;b происходят фосфорилиро-
вание фактора Rb и освобождение активной формы E2F. Фактор E2F
индуцирует экспрессию генов циклинов А и В, что реализуется уже в
фазе S. Циклин В, комплексированный с cdc2, обусловливает вступле-
ние клетки в митоз, а затем выход из него. Схематически эти события
показаны на рис. 73 (с. 291).
Завершив деление, клетка обычно сохраняет на своей поверхности
рецепторы для факторов роста, но нуждается в повторном связывании
соответствующего цитокина для продолжения пролиферации. Длитель-
ность экспрессии рецепторов для факторов роста обусловлена особен-
ностями функционирования регуляторного аппарата соответствующих
294
генов. После импульсного воздействия антигенов на Т-клетки экспрес-
сия рецепторов для ИЛ-2 продолжается в среднем 3 дня. ИЛ-2 усиливает
экспрессию гена собственного рецептора и увеличивает ее продолжи-
тельность. Экспрессия рецептора возобновляется или продлевается под
влиянием повторного действия антигена или факторов роста.
3.5.2. Дифференцировка лимфоцитов
После нескольких циклов пролиферации лимфоцитов обычно происходит
их дифференцировка. Существует представление, что дифференцировка
(по крайней мере в случае лимфоцитов, реагирующих на антигены)
осуществляется как этап реализации генетической программы клетки и
не нуждается в действии специальных факторов, а лишь провоцируется
процессами активации и деления клеток. В результате после периода
делений в фазу покоя переходит уже качественно иная клетка.
В целом дифференцировка рассматривается как процесс, альтерна-
тивный пролиферации. В его основе лежит стабильная и избирательная
активация групп генов (в отличие от временной их экспрессии при акти-
вации). При этом, как правило, происходят сужение спектра работающих
генов и его ограничение генами «домашнего хозяйства» и генами, детер-
минирующими выполнение специализированных функций, свойствен-
ных клеткам этого типа (например, секреции иммуноглобулинов плазма-
тическими клетками). Детали этого процесса и его метаболические осно-
вы изучены недостаточно.
Из известных путей передачи сигналов к процессу дифференциров-
ки имеет отношение цАМФ-зависимый путь. Рецепторы для ряда
внешних агентов (например, адренергических) связаны с белком G, но
после связывания рецепторов этот белок утрачивает сродство к ним и
вступает во взаимосвязь с аденилатциклазой, активируя ее. Аденилат-
! циклаза катализирует образование из АТФ циклического аденозинмо-
’нофосфата (цАМФ), который активирует цАМФ-зависимую протеин-
।киназу. Последняя находится в антагонистических функциональных от-
ношениях с протеинкиназой С, что в значительной степени объясняет
альтернативный характер процессов пролиферации и дифференцировки
Клеток. цАМФ-зависимая протеинкиназа фосфорилирует ряд белков,
как мембранных (что проявляется в изменении макромолекулярной
структуры клеточной мембраны), так и ядерных. Среди последних —
транскрипционные факторы, которые осуществляют реорганизацию ак-
тивности генов. Следует, однако, подчеркнуть, что цАМФ-зависимый
путь приводит скорее к временным и обратимым изменениям фенотипа
:И функциональной активности клеток (т.е. к их модификации), чем к
Истинной дифференцировке.
В отличие от дифференцировки лимфоцитов при их созревании,
результатом которой является формирование клеток, готовых к распо-
знаванию антигена и ответу на него, в результате дифференцировки
При иммунном ответе формируются эффекторные клетки и клетки па-
мяти. Можно привести по крайней мере 3 примера дифференцировки
эффекторных клеток:
295
• превращение В-лимфоцитов в плазматические антителообразую-
щие клетки;
• образование из СВ8+-Т-клеток цитотоксических Т-лимфоцитов
(Т-киллеров);
• дифференцировка CD4+-Т-клеток в хелперы типов Thl и Th2
(современная иммунология не располагает свидетельствами о диф-
ференцировке Т-супрессоров).
3.5.2.1. Дифференцировка антителопродуцентов
и В-клеток памяти
Дифференцировка В-лимфоцитов в антителопродуценты может быть смо-
делирована совместным действием липополисахарида и ИЛ-4. Однако
реально не менее важным костимулирующим фактором, чем действие
ИЛ-4, является прямой контакт с Т-хелпером, в основе которого лежит
взаимодействие CD40—CD40L (см. раздел 3.4.1). Именно через CD40 в
В-клетку поступают основные сигналы к переключению изотипов и
переходу на выработку секреторного иммуноглобулина, а также к по-
вышению устойчивости к апоптозу. Цитокины, особенно ИЛ-4, выпол-
няют более частную и тонкую «работу» на этапе переключения изотипов
и при осуществлении ряда других событий дифференцировки.
Формирование антителопродуцентов — плазматических клеток из В-
лимфоцитов происходит в зародышевых центрах, частично наслаиваясь
на процесс интенсивной пролиферации (см. раздел 4.1.2). Можно вычле-
нить 4 основные составляющие этого процесса. Две из них затрагивают
иммуноглобулиновый компонент рецептора: переключение изотипа мем-
бранного иммуноглобулина и повышение сродства рецептора к антигену
вследствие мутационного процесса в V-генах. Суммарно эти события
обозначают как созревание гуморального иммунного ответа. Третий про-
цесс состоит в переходе синтеза иммуноглобулинов с мембранного на
секреторный тип с сопутствующими морфологическими изменениями.
Наконец, дифференцировка В-клеток в плазмоциты сопровождается из-
менением взаимоотношений клетки с окружением, основой которого
служат изменение набора мембранных молекул (утрата большинства ре-
цепторов) и «сосредоточение» клетки на выполнении ее специфической
функции — секреции антител.
Известно, что при синтезе иммуноглобулинов проявляется феномен
изотипического исключения, состоящий в том, что одна клетка может
вырабатывать лишь один изотип иммуноглобулинов. Общеизвестное ис-
ключение касается одновременной экспрессии мембранных IgM и IgD
зрелыми «наивными» В-лимфоцитами. В «наивных» В-клетках мРНК
считывает информацию с Ун-гена и следующих за ним генов Ср или Сц
и С5 с последующим удалением интрона между V- и С-генами с помо-
щью сплайсинга (вырезания фрагмента мРНК).
Переключение классов (изотипов) Н-цепи иммуноглобулинов в про-
цессе иммунного ответа происходит вследствие удаления части генети-
ческого материала путем формирования петли. Размер петли определяет-
ся расположением переключающей последовательности — S-участка, на-
296
Рис. 75. Цитокиновая регуляция переключения С-генов иммуноглобулинов чело-
века (вверху) и мышей (внизу).
ИФН — интерферон; ТФР — трансформирующий фактор роста.
холящегося около 5'-конца того С-гена, который должен быть задейство-
ван при построении молекулы иммуноглобулина. Перед формированием
петли происходят реорганизация хроматина в соответствующем участке,
деметилирование ДНК, повышение ее чувствительности к ДНКазе. Осу-
ществляется мультимеризация S-участка, что делает его мишенью для эн-
донуклеазы, которая осуществляет двунитевые разрывы в участках,
фланкирующих петлю с обеих сторон. Концы разрывов ДНК затем вос-
соединяются. На первом этапе переключения в петлю попадают гены
Ср. и С5 (последний не имеет собственного S-участка), а затем — следую-
щие за ними на хромосоме С-гены. Как отмечалось в главе 1, последова-
тельность их расположения, а следовательно, и порядок переключения у
мышей таков: Ср, С5, СуЗ, Cyl, Су2Ь, Су2а, Се, Са, а у человека — Ср,
CS, СуЗ, Cyl, Cal, Су2, Су4, Се, Са2. Существенно, что в процессе пере-
ключения при синтезе иммуноглобулинов используется один и тот же
Ун-ген, т.е. специфичность иммуноглобулинов разных классов, которые
секретируются данной клеткой, сохраняется. Процесс переключения С-ге-
нов показан на рис. 74 (с. 294).
Имеются данные о возможности реализации альтернативного вари-
анта переключения С-генов, не требующего удаления части генетическо-
го материала (свидетельством этому являются случаи обратимого пере-
ключения изотипов). Предполагают, что в этом случае формируется
транскрипт одновременно с нескольких С-генов (например Ср и Cyl, а
затем «ненужные» продукты удаляются по механизму сплайсинга — вы-
стригания участков мРНК). Подобный механизм переключения может
срабатывать в В1-клетках.
Переключение происходит при участии цитокинов, выделяемых в
основном Т-хелперами, поэтому оно, как правило, отсутствует при ти-
муснезависимом иммунном ответе. Уже отмечалось (см. раздел 3.4.2; рис.
75), что за переключение изотипов ответственны цитокины ИЛ-4 (IgGl и
IgE), интерферон у (IgG2a и, вероятно, IgG3) и трансформирующий фак-
тор роста р (IgG2b и IgA). Реализации переключения могут способство-
вать на посттранскрипционном уровне другие цитокины (например,
297
150
3
я
х
S
100
50
0
25 50 75 100
Рис. 76. Вариабельность ами-
нокислотных остатков в V-
домене L-цепи иммуноглобу-
лина человека и локализация
гипервариабельных участков
(регионов, определяющих
комплементарность — CDR
1—3; выделены черным цве-
том).
Положение аминокислотного остатка
CDR1 CDR2 CDR3
Рис. 77. Переключение синтеза IgM с мембранного на секретируемый тип.
Второй уровень (уровень РНК) отражает различные результаты сплайсинга про-
дукта транскрипции экзонов С-гена IgM. В случае сохранения продуктов экзонов
Ml и М2 образуется мембранная форма IgM, в случае их удаления — секреторная
форма IgM.
ИЛ-5 — формированию изотипа IgA). Механизм действия цитокинов при
этом до конца не выяснен. Он заключается преимущественно в «актива-
ции» участка, прилежащего к соответствующей S-последовательности, в
повышении его транскрипционной активности и чувствительности к
действию ферментов.
Важнейшей составляющей процесса дифференцировки В-лимфоци-
тов в ходе иммунного ответа является повышение мутабельности их V-
генов. Ее природа не выяснена, полагают, что она связана с механизмом
репарации разрывов ДНК. В этот механизм вовлекаются в основном ги-
первариабельные последовательности, особенно CDR3 — область стыка
V—DJ и непосредственно прилежащие к ней с обеих сторон участки (рис.
76). Этот процесс связан с переключением изотипов. Он осуществляется
только в активированных и пролиферирующих клетках и прекращается в
эы
Рис. 78. Цитокиновый контроль
дивергенции Т-хелперов на ТЫ - и
Т112-типы.
Сплошными стрелками отмечены
превращения клеток, прерывис-
тыми — влияние указанных цито-
кинов на соответствующие клет-
ки, их дифференцировку и проли-
ферацию. Отсутствие знака — по-
ложительное влияние, знак «—» —
отрицательное влияние. Мф —
макрофаги; ТК — тучные клетки;
NK — NK-клетки; ИФН — интер-
ферон (с. 302).
ИЛ-10 (-)
зрелых плазмоцитах. Гипермутабельность несвойственна В-клеткам при
тимуснезависимом иммунном ответе; ей не подвергаются СО5+-В-клет-
ки. Подсчитано, что частота мутаций V-генов повышается на 4 порядка
и достигает 10-3 на пару оснований на деление. По данным изучения ди-
намики соматического мутагенеза В-клеток при ответе на оксазолоновый
гаптен, усиление соматического мутагенеза регистрируется через 8 сут
после начала иммунного ответа (на 4-е сутки после возникновения заро-
дышевых центров) и достигает максимума на 12-е сутки.
Не менее 50 % мутаций нарушают способность иммуноглобулина
связывать антитела. Однако при столь высоком темпе мутирования неиз-
бежно возникают мутации, увеличивающие сродство антител к эпитопу.
Это явление вместе с последующими событиями отбора высокоаффин-
ных вариантов составляет сущность процесса, обозначаемого как созрева-
ние аффинитета антител (см. раздел 3.1.3). По указанным причинам
этот процесс неразрывно связан с переключением изотипов. Клетки, не-
сущие рецепторы с повышенным сродством к антигену, подвергаются се-
лекции в зародышевых центрах. В основе этого лежит контакт с анти-
геном, связанным с поверхностью фолликулярных дендритных клеток
(см. раздел 4.1.2).
Переход от синтеза мембранных иммуноглобулинов к секреции рас-
творимых иммуноглобулинов-антител осуществляется с помощью меха-
низма, родственного переключению изотипов (рис. 77). После кластера
С-генов на хромосоме располагается два экзона М, кодирующие транс-
мембранный и цитоплазматический фрагменты мембранного иммуно-
глобулина. При синтезе мембранной формы молекулы эти участки
транскрибируются вслед за действующим С-геном. В случае переключе-
ния синтеза с мембранной формы иммуноглобулина на секреторную
около 3'-конца работающего С-гена появляется полиаденилатная после-
довательность, «запирающая» процесс транскрипции. В результате экзо-
ны М не транскрибируются, т.е. образуется растворимая, секретируемая
форма иммуноглобулина, лишенная гидрофобного конца. При этом как
299
Таблица 61. Маркерные признаки покоящихся, активированных
В-лимфоцитов, плазматических клеток и В-клеток памяти
Клетка Морфология Иммуноглобулины Мембранные маркеры Проли- ферация
Покоя- щаяся В-клетка Малый лимфоцит Мембранные IgM и IgD CD19,20,21,22,23, 24,40,43,44,45,72, 78,79,81, молекула МНС II класса —
Активи- рованная В-клетка Лимфобласт Мембранный IgM, переключение изо- типов То же, кроме того CD25,26,30,39,69, 70,71,83,126,130 +
Плазма- тическая клетка Клетка с большой базофильной цито- плазмой и разви- тым эндоплазмати- ческим ретикулумом Цитоплазматичес- кие секретируемые иммуноглобулины одного из классов PC-1, CD126, 130 (gpl30 — общая цепь рецепторов для цитокинов)
В-клетка памяти Малый лимфоцит Мембранные, обычно IgG CD19,20,21,22,23, 40,45,72,81, моле- кула МНС II клас- са, bcl-2 —
специфичность, определяемая V-доменом, так и свойства, зависящие от
С-доменов, у антител, секретируемых плазматической клеткой, совпада-
ют с таковыми у мембранного иммуноглобулина В-клетки-предшествен-
ницы.
Поскольку при этом существенно повышается интенсивность био-
синтеза, это отражается на состоянии цитоплазмы, в которой появляется
сильно развитый эндоплазматический ретикулум и происходят другие
морфологические изменения, свойственные секреторным клеткам. Из
малого лимфоцита, почти лишенного цитоплазмы, образуется крупная
плазматическая клетка с обильной цитоплазмой.
Параллельно в зародышевых центрах происходит дифференцировка
В-клеток памяти. Установлено, что их предшественники отличаются от
предшественников антителопродуцентов первичного иммунного ответа
некоторыми свойствами: экспрессией маркерного антигена JIID (пред-
шественники В-клеток памяти экспрессируют его слабее), соотношением
к- и Х-цепей (в предшественниках клеток памяти чаще экспрессируется
к-цепь), клонотипом, т.е. набором клонов, образующих популяцию (оце-
нивается по спектру специфичности образуемых антител). Решающим
моментом индукции клеток памяти является СП40-опосредованное вза-
имодействие В-клеток с Т-хелперами. В-клетки памяти экспрессируют
CD45R0, в остальном их фенотип практически не отличается от феноти-
па обычных В-клеток. Такие клетки присутствуют как в рециркулирую-
щем пуле, так и в органах. Рецепторы этих клеток обладают более высо-
ким сродством к антигену вследствие интенсивного соматического мута-
генеза и селекции высокоаффинных клонов. В-клетки памяти легче ак-
300
Таблица 62. Свойства CD4+-хелперов типов ТЫ и Th2
Показатель Thl Th2
Типичные индукторы Факторы, благоприят- ствующие индукции Ключевые цитокины Функции Защитная роль Повреждаю- щая роль Микобактерии, стрептокиназа, вирус гриппа Высокие и низкие дозы, высокая плотность на АПК (дендритных клетках), микроокружение лим- фатических узлов, действие ИЛ-12 и ИФНу ИФНу, ИЛ-2, ФНОр ГЗТ, цитотоксический ответ, ак- тивация макрофагов, подавление гуморального ответа При внутриклеточных инфекциях При аутоиммунных процессах, отторжении трансплантатов Аллергены Промежуточные дозы, низкая плотность на АПК (В-клетках), микроокружение слизистых обо- лочек, действие ИЛ-4 ИЛ-4, 5, 6 и 10 Помощь В-клеткам при гумо- ральном ответе, активация эози- нофилов и тучных клеток, подав- ление клеточного ответа При внеклеточных инфекциях При аллергии, некоторых ауто- иммунных процессах
тивируются, условием этого является контакт с Т-клеткой при представ-
лении ей антигена и действии Т-клеточных цитокинов. Некоторые при-
знаки, свойственные активированным В-лимфоцитам, плазматическим
клеткам и клеткам памяти, приведены в табл. 61.
3.5.2.2. Дифференцировка Т-хелперов
Обнаруженная совсем недавно дихотомия Т-хелперов на клетки подклас-
сов Thl и Th2 оказалась в центре внимания иммунологов. Ранее счита-
лось, что под влиянием антигенной стимуляции происходит лишь
активация СО4+-Т-хелперов, состоящая в индукции выработки ими ци-
токинов и экспрессии некоторых мембранных молекул. Однако в экспе-
риментах на длительных культурах клонированных Т-клеток мышей была
показана специализация этих клеток в выработке определенных наборов
цитокинов. Позже в опытах in vivo реальность такой специализации была
подтверждена и была установлена связь одной субпопуляции, названной
воспалительными хелперами (или воспалительными клетками), Thl, с
развитием преимущественно клеточного иммунного ответа, а другой
субпопуляции — иммунных хелперов (или просто хелперных клеток), Th2,
с развитием гуморального иммунного ответа. У человека это разделение
обнаружили не сразу и с большим трудом, поскольку для разделения
человеческих Т-хелперов на Thl и Th2 требуется более длительное куль-
тивирование с повторными стимуляциями Т-клеток. Тем не менее реаль-
ная роль ТЫ/ПтЗ-дихотомии показана и у человека, причем особенно
ярко на примере патологии, избирательно затрагивающей клеточный или
301
гуморальный иммунный ответ (см. раздел 4.3). Основные особенности
субпопуляций Т-хелперов перечислены в табл. 62.
Кратко повторим сведения о выработке цитокинов в процессе диф-
ференцировки Thl- и ТИ2-клеток (см. раздел 3.4.2). «Наивные» CD4+-T-
лимфоциты человека, будучи стимулированы in vitro, вырабатывают в
выявляемых количествах лишь ИЛ-2. При повторной стимуляции фор-
мируются клетки, продуцирующие в малом количестве разные цитокины
(ИЛ-2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 13 и 14, ФНОа и р, интерферон у, ГМ- и Г-КСФ).
И лишь при дополнительных воздействиях активирующих агентов удает-
ся получить клоны Thl и Th2, четко различающиеся по синтезу маркер-
ных цитокинов, которыми служат для ТЫ интерферон у и ИЛ-2 (в
меньшей степени ФНОа и 0), а для Th2 — ИЛ-4, 5 и 10 (в меньшей сте-
пени ИЛ-6, 9 и 13). Надежных различий между Thl- и Th2-клетками по
мембранным или каким-либо иным характеристикам выявить не удалось
(показано, что маркер CD30 в большей степени характерен для ТЪ2).
Исключительно важным (не только с теоретической, но и с практи-
ческой точки зрения) является вопрос о факторах, определяющих на-
правление дифференцировки Т-хелперов в сторону Thl или Th2 (рис. 78,
с. 299). Не удалось обнаружить влияний при модификации структуры
антигенного пептида, индуцирующего активацию клонов Т-хелперов.
Тем не менее при индукции аллергенами чаще формируются клоны Th2-
клеток, а при индукции туберкулином — клоны Thl-клеток. Безусловно
важна доза антигена: при действии высоких и низких доз индуцируется
преимущественно дифференцировка Thl-клеток, при действии проме-
жуточных доз — ТТ12-клеток. Путь дифференцировки в определенной
степени зависит от природы антигенпредставляющих клеток (АПК), с
которыми взаимодействует СD4+-лимфоцит, и от молекул, вовлекаемых
в это взаимодействие. Так, при контакте с В-лимфоцитами и при связы-
вании молекулы CD28 Т-клетки с молекулой CD80 (В7-1) преимущест-
венно развиваются Thl-клетки, а при контакте Т-лимфоцита с дендрит-
ными клетками и макрофагом и взаимодействии CD28 с CD86 (В7-2) —
ТЬ2-клетки. АПК, экспрессирующие комплексы молекул МНС с пепти-
дами высокой плотности, способствуют дифференцировке СD4+-клеток
в большей степени в направлении Thl, чем в направлении Th2.
Важным фактором дифференцировки Т-хелперов является микро-
окружение органов, в котором она происходит. Микроокружение лимфа-
тических узлов благоприятствует развитию Thl-клеток, а микроокруже-
ние слизистых оболочек — Т112-клеток. Имеются данные, что в первом
случае имеет значение присутствие в тканях дегидроэпиандростерона,
образующегося локально благодаря наличию в лимфатических узлах со-
ответствующего фермента (сульфатазы дегидроэпиандростерона), а во
втором случае дифференцировочный эффект связан с присутствием дру-
гого стероида — 1,25-дигидроксивитамина D3).
Однако наиболее важные сведения были получены при анализе ци-
токинового контроля Thl/Th2-дихотомии. Обнаружено три уровня этого
контроля. Один из них реализуется при выборе пути дифференцировки и
осуществляется с участием АПК (в основном дендритных клеток и мак-
рофагов). Показано, что некоторые инфекционные агенты (особенно
302
внутриклеточные) индуцируют выработку этими клетками ИЛ-12. Пос-
ледний направляет дифференцировку СО4+-лимфоцитов в сторону Thl-
клеток. Аналогичным, но менее четко выраженным действием обладает
интерферон у. Поскольку основной источник интерферона у — Thl-клет-
ки — на этой стадии еще не функционирует, предполагают, что указан-
ное влияние оказывает интерферон у, продуцируемый NK-клетками. При
отсутствии вмешательства указанных цитокинов СО4+-клетки диффе-
ренцируются в ТЪ2-клетки. Развитию последних способствует ИЛ-4, од-
нако неясен источник этого цитокина в данной ситуации. Вероятнее
всего его продуцируют тучные клетки (как и Т112-клетки, участвующие в
развитии аллергического ответа). Другим цитокином, «склоняющим»
дифференцировку СО4+-клетки в сторону Т112-клеток, является транс-
формирующий фактор роста р, образуемый клетками микроокружения
слизистых оболочек.
Два других уровня имеют отношение не к дифференцировке Т-хел-
перов, а к регуляции баланса Thl/Th2; они рассматривались выше (см.
раздел 3.4.2): продукты Thl- и ТЬ2-клеток, соответственно интерферон у
и ИЛ-10, обусловливают взаимное ингибирование секреторной актив-
ности Thl- и ТЬ2-вариантов. Пролиферативная активность Thl- и Th2-
клеток поддерживается аутокринно: фактором роста для Thl служит
ИЛ-2, для Th2 — ИЛ-4 (хотя их пролиферацию поддерживает и ИЛ-2).
3.5.2.3. Дифференцировка цитотоксических Т-лимфоцитов
и Т-клеток памяти
Значительно меньше известно о механизмах дифференцировки цитоток-
сических Т-лимфоцитов и о факторах, которые управляют этим процес-
сом. Предполагают существование трех основных путей индукции
экспансии и дифференцировки цитотоксических CD8+ Т-клеток. Один
из них связан с действием антигенпредставляющих дендритных клеток.
При условии экспрессии большого числа костимулирующих молекул
CD80 и 86 эти клетки способны обеспечить достаточный стимул, чтобы
активировать СО8+-клетки и заставить их вырабатывать ИЛ-2 — ауто-
кринный фактор, обусловливающий их дальнейшее развитие и пролифе-
рацию. Второй вариант предполагает участие СО4+-Т-клеток Thl-типа в
случае недостаточной интенсивности костимулирующего сигнала АПК:
Т-хелперы продуцируют интерферон у, который усиливает экспрессию
В7-1 на АПК, а далее срабатывает первый механизм. Наконец, допуска-
ется, что СО4+-Т-клетки под влиянием АПК стимулируются к выработке
большого количества ИЛ-2, которым они обеспечивают умеренно стиму-
лированные СО8+-клетки (рис. 79). Таким образом, во всех этих моделях
Т-хелперы и вспомогательные клетки нужны лишь для того, чтобы
обеспечить аутокринное или паракринное снабжение ИЛ-2 активирован-
ных СП8+-клеток. Очевидно, дифференцировочная программа Т-килле-
ров или срабатывает автоматически в условиях активации и повторных
клеточных делений, или включается с участием ИЛ-2.
В процесс дифференцировки вовлекается ряд известных внутрикле-
точных передаточных механизмов. Об особой роли метаболизма фосфо-
303
304
Рис. 80. Формирование изоформ молекулы CD45.
Вверху — схема гена CD45 с указанием основных экзонов, ниже — варианты бел-
ковых продуктов, возникающие в результате альтернативного сплайсинга мРНК.
N — N-концевой экзон и домен, ВК — внеклеточные, ТМ — трансмембранный,
Цит — внутриклеточные (цитоплазматические) экзоны/домены (с. 308).
липидов в подготовке Т-клеток к проявлению цитотоксической актив-
ности свидетельствует ключевая роль активации липидной Р13-киназы в
развитии этого процесса.
Главным результатом дифференцировки Т-киллеров является синтез
молекул, участвующих в реализации киллинга клеток-мишеней (перфо-
рина, гранзимов), а также мембранных молекул, обусловливающих ин-
дукцию апоптоза (FasL и, вероятно, других молекул). Характеристика
некоторых молекул, экспрессируемых цитотоксическими Т-клетками и
играющих ключевую роль при цитолизе, представлена в табл. 63. Кроме
того, цитотоксическая клетка приобретает вспомогательный молекуляр-
ный аппарат, способствующий реализации киллинга: прежде всего усиле-
ние экспрессии мембранных молекул адгезии LFA-1, CD2, 58 и 44, экс-
прессия de novo рринтегрина VLA-4, интегриновых рецепторов ICAM-1,
<---------
Рис. 79. Межклеточные взаимодействия при дифференцировке цитотоксических
Т-лимфоцитов.
Взаимодействия мембранных молекул с указанием направления основного сиг-
нала, который при этом генерируется. 1 и 2 — стимулирующий и костимулирую-
Щий сигналы при представлении антигена (АГ) антигенпрезентирующими
Клетками СВ8+-лимфоцитам; 3 и 4 — то же при презентации антигена АПК
Т-хелперам; 5 — активирующее действие Т-хелперов на АПК, опосредованное
интерфероном у; 6 и 7 — аутокринный и паракринный ростовой/дифференциро-
вочный сигнал, опосредованный ИЛ-2, который обусловливает формирование
Цитотоксических Т-лимфоцитов.
305
Таблица 63. Эффекторные молекулы клеточно-опосредованного цитолиза
Молекулы Мол.масса, х1000 Локализация Функция Участие в цитолизе, опосредованном Т- и N К-клетками
Перфорин 1 70 Цитоплазма и секрет Полимеризуется с образованием пор в мембране мишеней CD8+-T-, NK-клет- ки
Гранзимы (фрагменти- ны), извест- но 10 пред- ставителей 29-60 То же Сериновые протеи- назы (в основном триптазы), прони- кая в клетку, вклю- чают апоптоз 9 гранзимов обна- ружено в CD8+-T-, 5 — в NK-клетках
Лимфоток- сины аир а - 20-25, р - 33 Мембрана и секрет Включают апоптоз, действуя через ре- цептор р55 С D4+-киллеры
Fas-лиганд 46,75,105 (моно-, ди- |и тример) Мембрана киллеров Включают апоптоз, действуя через Fas- рецептор СО8+-Т-клетки
Таблица 64. Характеристика покоящихся «наивных», активированных
Т-клеток и Т-клеток памяти
Т-клетка CD4/CD8 Рецепторы Т—В-взаи- модействия CD45 Молекулы адгезии Молекулы активации
Покоя- щаяся Не связа- ны с TCR CD28 CD45RA CD62L, CD2, LFA-1
Активи- рованная Связаны с TCR CD28, 152 (CTLA-4), CD 154 (CD40L) CD45RA, RB, RC, R0; связа- ны с TCR Ослаблена экспрессия CD62L, усилена — LFA-1 и CD2; появля- ются VLA-4 и 1, ICAM- 1 и 3 CD25,30, 69,70,71, 83, 95-97, 134, моле- кулы HLA II класса
Клетка памяти Не связа- ны с TCR CD28 CD45R0 LFA-1, VLA-4, CD2, CD44 —
ICAM-3 (табл. 64). Эти изменения обусловливают установление доста-
точно прочного контакта с клеткой-мишенью.
Все перечисленные изменения в экспрессии мембранных молекул
характерны также для формирующихся Т-клеток памяти. В отличие от
В-клеток памяти, которые образуют особую линию дифференцировки,
Т-клетки памяти представляют собой варианты эффекторных Т-клеток,
которые в силу невыясненных причин «выбывают из игры». Это сопро-
вождается изменениями мембранного фенотипа, свойственными также
активированным и эффекторным Т-клеткам: ослаблением экспрессии
306
L-селектина, усилением экспрессии Р2-инте грина LFA-1, появлением рг
интегрина VLA-4 (см. табл. 64).
В условиях иммунного ответа эффекторные Т-клетки и Т-клетки па-
мяти присутствуют в большей степени в афферентной, чем в эфферентной
лимфе лимфатических узлов, что свидетельствует о склонности этих кле-
ток оседать в тканях. Им присуща особенность, не свойственная «наив-
ным» Т-лимфоцитам, — определенная степень органоспецифичности их
хоминга. Так, клетки, активированные в слизистых оболочках, возвраща-
ются в слизистые оболочки, то же справедливо в отношении лимфатичес-
ких узлов и групповых лимфатических фолликулов (пейеровых бляшек).
Часть СВ4+-клеток памяти экспрессирует (под влиянием стимуля-
ции через CD2 с участием трансформирующего фактора роста р) молеку-
лу CLA, обусловливающую возможность миграции клеток в кожу. Анало-
гично клетки, активированные в слизистой оболочке кишечника, экс-
прессируют интегрин ctgP7, определяющий их тропность к рецептору
MadCAM. Последний экспрессируется на клетках высокого эндотелия
посткапиллярных венул в групповых лимфатических фолликулах или в
lamina propria кишечника (особенно в воспаленных участках).
К дифференцировке эффекторных Т-лимфоцитов и в еще большей
степени Т-клеток памяти имеет отношение переключение изотипов
CD45. Об этой молекуле уже говорилось в связи с тирозин фосфатазной
активностью ее цитоплазматического домена. При дифференцировке Т-
клеток изменения затрагивают внеклеточную часть молекулы. На поверх-
ности «наивных» Т-клеток экспрессируется максимальная по размеру
изоформа этой молекулы CD45RA (мол. масса 220 000). После стимуля-
ции антигеном в процессе иммунного ответа доля СП45ЯА+-клеток
уменьшается и прогрессивно нарастает содержание Т-клеток, несущих
меньшие по размерам изоформы CD45. Последние образуются в резуль-
тате альтернативного сплайсинга внеклеточных доменов — CD45RB и
CD45RC (мол. масса соответственно 200 000 и 190 000). Наконец, на зре-
лых эффекторных клетках, а также на Т-клетках памяти экспрессируется
молекула CD45R0 (мол. масса 180 000), соответствующая конечной ста-
дии превращений (рис. 80, с. 305). Биологический смысл этих переклю-
чений пока неясен. Показано лишь, что CD45R0+-ktctkh при прочих
равных условиях более чувствительны к индукции апоптоза.
Выше уже отмечалось, что активация Т-клеток сопровождается экс-
прессией Fas-рецептора (CD95), через который в клетку поступают сиг-
налы, индуцирующие апоптоз. Параллельно на различных клетках,
включая АПК и сами Т-лимфоциты, появляется молекула Fas-лиганда,
посылающая сигналы для развития апоптоза. Как правило, в активиро-
ванных клетках экспрессируются митохондриальные факторы Вс1-2 и
Bcl-xL, обеспечивающие защиту от многих форм апоптоза. Баланс этих
факторов определяет судьбу клеток: быструю гибель эффекторных клеток
после выполнения функций, коррелирующую со слабой экспрессией
указанных факторов, и продолжительный срок жизни клеток памяти, ха-
рактеризующихся сильной экспрессией этих факторов. Существенно, что
для поддержания экспрессии Вс1-2 и увеличения срока жизни клеткам
памяти требуется повторный контакт со специфическим антигеном: при
307
перенесении Т-клеток памяти в среду, в которой антиген отсутствует (на-
пример, сингенным неиммунизированным животным), Т-клетки памяти
быстро гибнут.
3.5.3. Апоптоз
Еще одним исходом процесса активации лимфоцитов служит их програм-
мированная гибель по механизму апоптоза. По своим проявлениям он
существенно отличается от другой формы гибели клеток — некроза,
развивающегося при попадании клеток в неадекватные условия или при
действии цитолитических агентов типа комплемента (табл. 65). Апоптоз
в сущности представляет собой самоубийство клетки, поскольку он осу-
ществляется вследствие срабатывания собственных внутренних механиз-
мов клетки. В наиболее яркой и массовой форме апоптоз лимфоцитов
реализуется в процессе их развития (в случае Т-клеток — в коре тимуса,
при созревании В-клеток — в костном мозгу, см. раздел 1.1.1). В связи с
этим тимоциты служат «излюбленной» моделью для изучения данного
процесса. Покоящиеся зрелые лимфоциты апоптозу не подвержены.
Однако они становятся чувствительными к индукции апоптоза после
активации: по этому механизму гибнет значительная часть лимфоцитов
при развертывании иммунного ответа и все эффекторные клетки — в
определенные сроки после завершения выполнения функций. Среди
форм лимфоцитов, индуцированных в результате антигенной стимуляции,
лишь клетки памяти не подвергаются апоптозу или подвергаются ему
спустя очень длительный срок после их возникновения.
Морфологические признаки апоптоза состоят в уменьшении разме-
ров клетки, уплотнении и фрагментации хроматина с появлением скоп-
лений хроматина, прилегающих к ядерной оболочке. В последней обра-
зуются инвагинации, что приводит к образованию апоптотических те-
лец — фрагментов ядра, окруженных мембраной. В цитоплазме происхо-
дят конденсация и сморщивание гранул, расширение эндоплазматичес-
кого ретикулума. Мембрана теряет микроворсинки и нормальную склад-
чатость, образует пузыревидные вздутия. Клетки утрачивают связь с суб-
стратом. Целостность мембраны нарушается позже. Клетки погибают по
одиночке и очень быстро фагоцитируются, поскольку на их поверхности
«открываются» молекулы, распознаваемые фагоцитирующими клетками
(тромбоспондин, фосфолипиды, содержащие фосфосерин, гликоконъю-
гаты, содержащие концевой p-D-N-ацетилглюкозамин).
Наиболее ярким проявлением апоптоза на молекулярном уровне слу-
жит фрагментация ДНК. Сначала образуются крупные фрагменты ДНК
(30 000—700 000 пар оснований). Затем происходит межнуклеосомная
деградация ДНК — ее расщепление в результате формирования разрывов
между нуклеосомами (ядерными структурами, представляющими собой
нечто подобное катушкам, на которые намотаны нити ДНК определен-
ной длины) с формированием фрагментов, содержащих 180—190 пар ос-
нований (протяженность нити ДНК в нуклеосоме) или кратных им по
величине. Эти фрагменты выявляются при электрофорезе ДНК апопто-
тических клеток в виде «лесенки» — дискретных полос, соответствующих
308
Таблица 65. Сравнительная характеристика апоптоза и некроза клеток
Показатель Апоптоз Некроз
Пусковой фактор Сигнал, воспринимаемый мембранными рецепторами, или отсутствие физиологи- ческого сигнала Токсические и мембрано- тропные агенты, неадекват- ные внешние условия
Скорость развития 1-12 ч В пределах 1 ч
Локализация пер- вичного поврежде- ния В ядре В мембране
Причины гибели клетки Деградация ДНК, наруше- ние энергетики клетки Нарушение целостности мембраны
Изменение размера клетки Уменьшение (сморщивание) Увеличение (набухание)
Изменения ядра Конденсация хроматина, пикноз, фрагментация Набухание
Изменения в цито- плазме Конденсация цитоплазмы, уплотнение гранул Лизис гранул
Изменения клеточ- ной мембраны Потеря микроворсинок, об- разование вздутий Нарушение целостности
Состояние ДНК Разрывы с образованием сначала крупных, затем мел- ких фрагментов Неупорядоченная деграда- ция
Энергозависимость Зависит Не зависит
Зависимость от син- теза макромолекул fl и
Примеры проявле- ния Метаморфоз, отрицательная селекция лимфоцитов, гор- монозависимая атрофия, интерфазная радиационная гибель лимфоцитов Гибель клеток от гипоксии, действия токсинов, вирус- ный цитолиз, комплемент- зависимый цитолиз
Методы выявления
морфологические Сморщивание клетки Набухание клетки
тинкториальные Ослабление окрашиваемос- ти ДНК-тропными красите- лями Восприятие суправитальных красителей
цитофл юориметри - ческие Гиподиплоидность, умень- шение размеров клетки —
электрофорети- ческие Формирование дискретных фракций («лесенки») при электрофорезе ДНК Размазанное пятно при электрофорезе ДНК
309
дискретности по молекулярной массе образующихся фрагментов ДНК.
Электрофоретический метод широко используют для идентификации
апоптотической гибели клеток. На регистрации снижения содержания в
клетке ДНК (появление фракции гиподиплоидных клеток) основан ци-
тофлюорометрический метод определения апоптоза.
Деградация хроматина является активным процессом: зависит от
температуры, блокируется энергетическим ядом азидом натрия, требует
синтеза РНК и белка de novo, ингибируется при связывании ионов Са,
действии ионов Zn. Осуществление различных этапов деградации ДНК
связывают с проявлением активности разных ферментов. Межнуклео-
сомная деградация ДНК обусловлена активацией ядерной Ca2+/Mg2+-за-
висимой эндонуклеазы.
Большой прогресс в понимании природы и генетической детермина-
ции апоптоза был достигнут при изучении контроля клеточной гибели у
нематоды Caenorhabditis elegans, отличающейся очень жестким гомеоста-
зом суммарного числа клеток. На этой модели вычленено 4 уровня кон-
троля апоптоза, реализуемых с участием 14 генов: выбор гибели, осу-
ществление гибели, фагоцитоз и переваривание погибших клеток. Гомо-
логи трех генов, контролирующих вторую стадию, обнаружены у млеко-
питающих.
Апоптоз может быть вызван различными индукторными факторами.
В иммунной системе чаще других реализуются три формы апоптоза: ги-
бель клеток вследствие дефицита факторов роста, апоптоз, вызванный
глюкокортикоидами и другими агентами со сходным действием, и «акти-
вационный» апоптоз (табл. 66). Именно последняя разновидность апоп-
тоза свойственна зрелым лимфоцитам. «Активационный» апоптоз раз-
вивается в результате дисбаланса активационных сигналов или вследст-
вие экспрессии и последующего связывания специализированных рецеп-
торов для индукторов апоптоза.
Апоптоз обычно развивается в пределах 12—16 ч после действия ин-
дукторных факторов. Это сопровождается экспрессией 10—13 генов,
среди которых гены, детерминирующие некоторые из названных фер-
ментов.
Специализированным рецептором сигналов к индукции апоптоза яв-
ляется мембранная молекула Fas (CD95, мол. масса 48 000), которая при-
надлежит к семейству рецепторов для ФНО/фактора роста нервов.
В состав цитоплазматической части этой трансмембранной молекулы
входит уже упоминавшийся «домен гибели», свойственный лишь немно-
гим представителям этого семейства (например, ФНО-рецептору I типа,
р55). Естественным лигандом для Fas-рецептора служит лиганд FasL (го-
молог ФНОа), также экспрессирующийся на части клеток под влиянием
активации. У мышей с мутациями, затрагивающими гены fas или fasl (со-
ответственно мутации 1рг и gid), подавляется апоптоз периферических
лимфоцитов, что сопровождается развитием аутоиммунного (волчаноч-
ного) и лимфопролиферативного синдромов (см. раздел 5.3). При этом
селекция тимоцитов почти не нарушается: патология затрагивает пре-
имущественно периферические клетки иммунной системы. Известно не-
сколько цитоплазматических белков, способных взаимодействовать с
110
Таблица 66. Разновидности сигналов, приводящих к развитию апоптоза
Сигналы Природа сигнала Примеры
Внеклеточные сигналы Антиген Отрицательная селекция тимоцитов
Гормон Действие глюкокортикоидов
Цитокин или его аналог Fas-зависимый апоптоз, цитолиз, вызванный ФНОа или р
Внутриклеточ- ные сигналы Повреждение хромосом Радиационная гибель лимфоцитов в интерфазе. Действие топоизомераз
Дефицит сигнала Цитокиновый Гибель кроветворных клеток при дефи- ците цитокинов. Гибель активирован- ных Т-клеток в отсутствие ИЛ-2
Корецептор Активация Т-клеток в отсутствие сигнала с CD28
«доменами гибели» и передавать в клетку поступающий через них сигнал
апоптоза, FADD (мол. масса 23 000) и RIP. Белок FAP-1, связывающийся
с С-концом Fas-рецептора, наоборот, ингибирует включение сигналов к
развитию апоптоза.
Передача сигнала к апоптозу в значительной степени сходна с внут-
риклеточной сигнализацией при активации клеток, хотя имеются и су-
щественные различия. Многие сигнальные пути и конкретные факторы,
упоминавшиеся при рассмотрении активации лимфоцитов (см. раздел
3.5.1), «задействованы» при включении апоптоза. Наиболее ярким прояв-
лением сходства и одновременно различий этих процессов служит роль
повышения внутриклеточного уровня Са2+. Кальциевые ионофоры явля-
ются индукторами апоптоза, однако в отличие от индукции активации
при этом не требуется активации протеинкиназы С. Более того, ее акти-
ватор форболмиристатацетат обычно подавляет развитие апоптоза. Сама
по себе активация (например, моноклональными антителами к рецепто-
ру TCR—CD3) не вызывает апоптоза, но, как уже отмечалось, делает
клетку чувствительной к действию индукторов апоптоза, способствуя по-
явлению на ее поверхности рецепторов для них. При повторном дейст-
вии активаторов (например, антител к CD3 или ИЛ-2) на стимулирован-
ные клетки развивается апоптоз этих клеток.
Следует особо подчеркнуть, что разновидности апоптоза, запускае-
мые действием различных факторов, могут существенно отличаться по
начальным механизмам (вплоть до противоположного действия некото-
рых модифицирующих факторов). Однако на определенных этапах все
эти пути сходятся и завершающие, ключевые этапы развития апоптоза
осуществляются по единому механизму. Некоторые данные о сигнальных
механизмах и факторах, обусловливающих развитие апоптоза, отражены
на рис. 81. К таким ключевым механизмам реализации апоптоза относят
активацию некоторых протеиназ. Это сериновые протеиназы гранзимы,
участвующие также в осуществлении цитолиза киллерными клетками
311
Клеточная мембрана
Предшественники
каспаз (
Активные
каспазы
zzzzzzzzzzzz.
Ядерная мембрана
-----Bc1-xs
PARP
ДНК-РК
Топоизомераза I
Фодрин
Ламин
Rb, U1-NP
Фрагментация ДНК
Рис. 81. Рецепция Fas-зависимого сигнала к развитию апоптоза и последующие
внутриклеточные события.
+ активация, — подавление; в рамке обозначения ядерных мишеней каспаз.
(апоптоз является одним из основных механизмов его реализации), а
также каспазы, к которым относится более 10 ферментов, включая ICE
(от англ. IL-1 converting enzyme), Ich-1L, а также JAMA (Срр32), ответст-
венный за переключение событий с цитоплазменного уровня на уровень
ядерных ферментов, участвующих в реализации основного события —
фрагментации ДНК (см. рис. 81).
Выбор направления сигнализации в сторону апоптоза в большой сте-
пени зависит от экспрессии генов с-шус и р53. Последний связан с ДНК
и реагирует на накопление нерепарированных разрывов ее нитей. Фор-
мирование большого числа разрывов ДНК, например, при действии ра-
диации, также, как генетические преобразования при трансформации
клеток, вызывают апоптоз этих клеток, включаемый с участием р53. По-
скольку таким образом элиминируются потенциально злокачественные
клетки, фактор р53 называют онкосупрессором. Результатом мутации гена
р53 является подавление апоптотической элиминации клеток с отклоне-
ниями в геноме, что приводит к значительному повышению вероятности
развития злокачественных опухолей.
Известно несколько генов, блокирующих развитие апоптоза, bcl-2,
bcl-XL, bag-1. Ген bcl-2 является гомологом гена ced-9 С. elegans. Его про-
дукт, митохондриальный белок Вс1-2, имеет молекулярную массу 26 000.
Экспрессия этого белка обнаружена именно в тех клетках иммунной сис-
темы, которые устойчивы к апоптозу. Экспрессия Вс1-2 высока в CD4~
СВ8_-тимоцитах, но отсутствует в СВ4+СВ8+-тимоцитах; она усили-
вается при формировании зрелых форм Т-клеток, но вновь снижается в
некоторых активированных лимфоцитах (см. раздел 1.2.1). Вс1-2 в значи-
тельном количестве содержится в клетках памяти. Хотя Вс1-2 защищает
клетки не от всех индукторов апоптоза, в целом его присутствие, как пра-
вило, свидетельствует об устойчивости клетки к апоптозу. Усиленная
экспрессия Вс1-2 (например, у мышей, трансгенных по bcl-2) приводит к
развитию тех же последствий, что и мутации генов 1рг и gid. Механизм
антиапоптотического действия Вс1-2 и Bc1-xl точно не установлен. Воз-
можно, это действие связано с антиоксидантной активностью Вс1-2 и с
предотвращением образования липидных перекисей, участвующих в за-
пуске апоптоза.
Есть данные о том, что реализация действия рассматриваемых за-
щитных факторов связана с инактивацией родственного фактора, обла-
дающего противоположным влиянием, — Вах. Вах в гомодимерной
форме способствует формированию протеиназы Ich-lb — одного из клю-
чевых ферментов апоптоза. При образовании гетеродимера Вах—Вс1-2
эта активность Вах нейтрализуется (см. рис. 81). Имеется целое семейст-
во факторов, родственных Вах и способствующих развитию апоптоза —
Bak, Bik, Bad, а также Bcl-xg.
Роль апоптоза в иммунной системе можно резюмировать таким об-
разом. В период становления иммунной системы и развития клеток,
входящих в ее состав, апоптоз служит регулятором численности клеточ-
ных популяций и их «правильного» распределения в тканях, а также
фактором селекции. Последняя функция проявляется при формирова-
нии клональной структуры популяций лимфоцитов. При иммунном от-
вете с помощью апоптоза контролируется интенсивность и подчинение
ответа определенным правилам. Так, клетки, активируемые в условиях,
при которых не может быть обеспечен полный активационный сигнал,
элиминируются. Кроме того, апоптоз препятствует участию в иммун-
ном ответе «отработавших» эффекторных клеток. В конечном итоге на-
значение апоптоза в иммунной системе состоит в предотвращении
опасности возникновения аутореактивных, а также злокачественных
клонов. Это подтверждается регулярным развитием аутоиммунных и
опухолевых процессов в ситуациях, когда апоптоз по той или иной при-
чине блокирован.
313
Следствием поступления в лимфоциты сигналов через рецепторы
для антигена и костимулирующие молекулы является активация
этих клеток. Ее суть состоит в переходе лимфоцитов из состояния
покоя в фазу Gy клеточного цикла. Условием активации является
передача сигналов от мембранных рецепторов к ядру. Это каскад-
ный процесс, который осуществляется с участием многих внутри-
клеточных факторов. Он завершается образованием транскрип-
ционных факторов, назначение которых состоит в активации
генов, важных для выполнения функций лимфоцитов. Для лимфо-
цитов это прежде всего гены ростовых факторов и их рецепторов.
При условии образования ростовых факторов и наличия для них
мембранных рецепторов лимфоциты вступают в пролиферацию.
Последняя важна для реализации иммунного ответа, так как исход-
ное число клеток тех клонов, которые реагируют на конкретные
антигены, невелико, и клетки могут выполнить свои функции по
удалению антигенов только после предварительного размножения.
Затем лимфоциты дифференцируются в эффекторные клетки:
В-лимфоциты — в антителообразующие плазматические клетки,
СП4+-лимфоциты — в хелперные клетки двух типов — Thl и Th2,
которые «помогают» развитию соответственно клеточного и гумо-
рального иммунного ответа, СО8+-клетки — в цитотоксические Т-
лимфоциты. В случае, если лимфоциты не получили полного
«комплекта» активирующих сигналов, а также после выполнения
ими своих функций или при действии некоторых факторов (радиа-
ции, глюкокортикоидов и т.д.) лимфоциты подвергаются апоптозу,
или программированной гибели. Основой апоптоза является акти-
вация эндогенных ферментов, что приводит к фрагментации ДНК.
В норме все перечисленные формы реакций лимфоцитов сбаланси-
рованы, и это обусловливает успешное развитие иммунного ответа.
4
Иммунный ответ
В соответствии с современными представлениями о природе иммуни-
тета, основным назначением иммунной системы является иммунный
ответ, т.е. реакция на агенты, биологически чуждые и потенциально
опасные для данного организма. Как следует из материалов главы 3, в
основе реакции иммунной системы лежит распознавание антигенов,
которые несут чужеродные агенты, специфическими клонами лимфо-
цитов (с участием вспомогательных клеток) с последующей их актива-
цией, размножением и созреванием в клетки-эффекторы, ответст-
венные за удаление упомянутых агентов из организма. Поскольку на
антигены реагируют лишь те клоны, которые способны распознать их
с помощью специфических рецепторов, в иммунный ответ вовлекается
относительно небольшая часть иммунной системы. Однако при этом в
ней происходят достаточно драматические изменения. После удаления
антигенных субстанций иммунная система возвращается к исходному
состоянию, но обогащенной клетками памяти. Наличие иммунологи-
ческой памяти обусловливает ускорение реакции на повторное поступ-
ление тех же антигенов, что служит основой состояния невос-
приимчивости, иммунитета к агрессивным агентам, несущим эти анти-
гены.
Основой иммунного ответа является реакция В-лимфоцитов, ответ-
ственных за образование антител, или Т-клеток и активированных мак-
рофагов, обеспечивающих клеточный иммунитет; в реакциях обоих
типов участвуют вспомогательные клетки — антигенпредставляющие
(АПК) и Т-хелперы. Гуморальная и клеточная формы иммунного ответа
тесно взаимосвязаны, однако существуют механизмы их поляризации,
что обусловливает их автономность.
В этой главе представлены современные данные о клеточных и гумо-
ральных основах иммунного ответа. В отличие от предыдущих глав, в ко-
торых рассматривались изолированные явления и процессы, лежащие в
эснове иммунного ответа, здесь описан иммунный процесс на уровне це-
лого организма и обоснована его защитная роль при инфекциях и разви-
тии опухолей. Здесь мы рассмотрим и регуляцию иммунного ответа,
иммунологическую толерантность, служащую альтернативой иммунному
этвету.
315
4.1. ОСНОВНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ И МЕХАНИЗМЫ
ИММУННОГО ОТВЕТА
4.1.1. Пусковые этапы и механизмы иммунного ответа
В организации иммунной системы сочетаются региональный и системный
принципы: определенные участки тела находятся под региональным кон-
тролем лимфатических узлов, селезенка «обслуживает» организм в целом,
а отделы иммунной системы, связанные со слизистыми оболочкой и
кожей, — его барьерные структуры. Эти принципы отражают закономер-
ности поступления в организм чужеродных субстанций. Обычными воро-
тами для таких субстанций являются слизистые оболочки пищевари-
тельного, дыхательного и урогенитального трактов, а также поврежденная
кожа, т.е. барьерные ткани, контактирующие с внешней средой. Лишь
позже, по мере размножения, микроорганизмы и их антигенные продукты
(токсины) проникают в кровоток.
Эндогенные антигены могут появиться в любом месте организма в
составе опухолевых клеток.
Поскольку появление в организме экзогенного антигена связано, как
правило, с повреждением естественных барьеров, а носители антигенов,
инфекционные агенты, обычно содержат субстанции, активирующие
макрофаги, эпителиальные и другие клетки организма, такое внедрение
неразрывно связано с развитием воспаления. В этом проявляется вклю-
чение первой линии иммунной защиты, основанное на активации факто-
ров естественного иммунитета.
Повреждающие воздействия и чужеродные агенты запускают акти-
вацию клеток, присутствующих в месте их внедрения, — резидентных
макрофагов, эпителиоцитов, а также эндотелиальных клеток мелких со-
судов. Последнее обусловливает проявление локальной сосудистой ре-
акции с изменением микроциркуляции, повышением проницаемости
сосудов и миграцией клеток крови в очаг воспаления. Мигрирующие
нейтрофилы и моноциты, дифференцирующиеся в макрофаги, осу-
ществляют фагоцитоз; макрофаги, эндотелиальные и эпителиальные
клетки выделяют ряд активных субстанций (прежде всего цитокины),
необходимых для дальнейшего развития воспаления. Бактериальные
клетки способны индуцировать активацию комплемента по альтерна-
тивному и в определенных масштабах по классическому пути; компо-
ненты комплемента, а также белки острой фазы, индуцируемые цито-
кинами, фиксируются на бактериальных клетках и опсонизируют их,
облегчая поглощение фагоцитами.
По-видимому, в значительном числе случаев слабовыраженной био-
логической агрессии для ее локализации и устранения бывает достаточно
мобилизации указанных механизмов первой линии защиты. Однако всег-
да параллельно с ними запускаются механизмы адаптивной иммунной
защиты — антигенспецифического иммунного ответа. На пусковых эта-
пах этот тип ответа мало связан с механизмами естественной резистент-
ности, однако позже формируемые при иммунном ответе эффекторные
факторы «наслаиваются» на факторы естественного иммунитета, делая
316
их прицельными и повышая их эффективность. Развиваясь медленнее,
чем воспалительная реакция, иммунный ответ в конечном итоге приво-
дит к тому, что защита от агрессии становится значительно более дейст-
венной и в то же время более экономной, поскольку в ответ вовлекаются
немногочисленные клоны лимфоцитов.
4.1.1.1. Доставка и первичное восприятие антигена
За крайне редкими исключениями (возможно, для тимуснезависимых
антигенов) антиген может быть опознан иммунной системой и способен
индуцировать развитие иммунного ответа лишь при условии его связыва-
ния и обработки АПК. Дальнейшие события иммунного ответа требуют
передачи информации об антигене от АПК лимфоидным клеткам. Взаи-
модействие этих клеток и подключение антигенспецифического звена
иммунной системы могут осуществиться только в ее специализированных
органах.
Следовательно, предпосылкой иммунного ответа является доставка
антигена в лимфатический узел или иной лимфоидный орган. Антиген
может быть доставлен в лимфоидные органы с током тканевой жидкос-
ти, лимфы или крови (в зависимости от локализации очага, в который
проникли чужеродные субстанции). Однако, по-видимому, не менее
обычна его активная доставка с помощью вспомогательных клеток. Она
подробно изучена при проникновении антигена через поврежденный
эпидермис (рис. 82). В этом случае антиген связывается белыми отроет-
чатыми эпидермоцитами (клетками Лангерганса), подвергается обра-
ботке (процессингу) с образованием комплекса с продуктами МНС
II класса, экспрессирующегося на поверхности клетки (см. раздел
3.3.2). Под влиянием ГМ-КСФ, ФНОа и других цитокинов, выделяе-
мых активированными кератиноцитами, белые отростчатые эпидермо-
циты поступают в эфферентную лимфу и достигают регионарного
лимфа- тического узла. В процессе перемещения они дифференциру-
ются через стадию вуалевой клетки в зрелые дендритные (интердиги-
тальные) клетки, экспрессирующие вспомогательные молекулы
CD80/86 и, следовательно, способные эффективно представлять анти-
генный пептид Т-хелперу.
Поскольку при перемещении дендритные клетки утрачивают спо-
собность связывать антиген, можно предположить, что именно такой
путь первичного восприятия и доставки антигена в лимфатический узел
является основным для антигенов, воспринимаемых дендритными клет-
ками, поскольку антиген, пассивно «занесенный» в лимфатический
узел, имеет меньше шансов подвергнуться полноценной обработке на-
ходящимися здесь зрелыми дендритными клетками. Интердигитальные
клетки локализуются исключительно в тимусзависимых зонах (в лим-
фатическом узле — в паракортикальной зоне), и рассмотренный путь
доставки антигена имеет отношение к включению преимущественно Т-
клеточных реакций.
При поступлении антигенного материала непосредственно в лимфо-
577
Рис. 82. Восприятие антигена клетками Лангерганса, его доставка в лимфатичес-
кие узлы и презентация Т-лимфоцитам.
а. Антиген (АГ), проникая в эпидермис, связывается клетками Лангерганса (КЛ),
которые под влиянием ФНОа и ГМ-КСФ мигрируют через базальную мембрану
(БМ) в дерму. Отсюда они проникают в тканевую жидкость и лимфу. Антиген
также может попадать с тканевой жидкостью в лимфу, б. В лимфе клетки Лангер-
ганса превращаются в вуалевые клетки (ВК). в. Попав в региональный лимфати-
ческий узел, ВК дозревают до стадии интердигитальной клетки (ИК). В это время
завершаются обработка (процессинг) антигена и его экспрессия в составе моле-
кулы МНС II класса на поверхности интердигитальной клетки. В такой форме
пептид презентируется хелперным Т-лимфоцитам (ТЛ). Возможно, здесь же про-
исходят связывание и процессинг свободного антигена интердигитальными клет-
ками.
идный орган ведущими являются связывание и презентация антигена
макрофагами и В-лимфоцитами. По-видимому, этот путь обычен для
восприятия антигенного стимула в селезенке, «проверяющей» кровь на
содержание в ней антигенных субстанций. Макрофаги поглощают анти-
гены и несущие их клетки путем фагоцитоза и в меньшей степени пино-
цитоза. В связи с этим они вносят значительный вклад в обработку
антигена, поступающего в лимфоидные органы в корпускулярной форме
(в составе клеток, их фрагментов, молекулярных агрегатов) и практичес-
ки не способны воспринимать растворимые молекулы.
318
Афферентная лимфа
Эфферентная лимфа
оооооо
Рис. 83. Улавливание специфических клонов в региональном лимфатическом
узле.
Афферентная лимфа доставляет в лимфатический узел (ЛУ) клоны лимфоцитов,
отличающиеся по специфичности. В случае поступления в узел антигена (АГ;
обозначен маленькими черными кружками) лимфоциты, способные его распо-
знать (обозначены большими черными кружками), задерживаются, тогда как
лимфоциты, принадлежащие к другим клонам (обозначены белыми кружками),
продолжают рециркуляцию, не задерживаясь в лимфатическом узле.
Пока трудно сказать, играют ли какую-либо роль в первичной об-
работке антигена макрофаги, фагоцитирующие микроорганизмы в мес-
те их проникновения. Вероятно, их вклад в развитие иммунного ответа
невелик: во-первых, они не мигрируют в лимфоидные органы, во-вто-
рых, будучи активированы, расщепляют антигены до слишком мелких
фрагментов.
Растворимая форма антигена, вероятно, наиболее приемлема для
презентации антигенов В-лимфоцитами, поскольку условием проникно-
вения антигена в эти клетки является его связывание с антигенраспозна-
ющим рецептором BCR. Это происходит в наружных слоях коры лимфа-
тических узлов, вокруг фолликулов. В результате на поверхности этих
клеток вскоре появляются молекулы МНС II класса, многие из которых
несут пептидные фрагменты того антигена, который клоноспецифически
связывают BCR этих клеток.
4.1.1.2. Неспецифическая реакция лимфоидных органов.
Улавливание клеток специфических клонов
Через несколько минут после проникновения антигена в лимфатический
узел развивается процесс, обозначаемый как улавливание лимфоцитов (рис.
83). По-видимому, его основой служат ранние проявления локального
воспаления, развивающиеся в лимфатическом узле под влиянием бакте-
риальных компонентов (особенно эндотоксинов), которые достигают
лимфатического узла с током лимфы, а также продуктов макрофагов,
активирующихся при фагоцитозе корпускулярного материала.
319
Активированные макрофаги и клетки стромы выделяют «коктейль»
воспалительных цитокинов — ИЛ-1, ФНОа, ИЛ-6, К.СФ, хемокины и др.
(см. раздел 2.3.2), что обусловливает развитие сосудистых и клеточных
реакций, свойственных воспалению. При этом повышаются интенсив-
ность кровотока через лимфатический узел и рециркуляция через него
лимфоцитов.
Однако вскоре на несколько минут прекращается отток лимфоцитов
из органа. Этот «арест» клеток осуществляется вследствие ингибирования
их миграции под влиянием некоторых цитокинов (особенно р-хемоки-
нов). Но отток лимфоцитов скоро восстанавливается с сохранением «за-
прета» на эмиграцию лишь для Т- и В-лимфоцитов, несущих специфи-
ческие рецепторы для данного антигена. Очевидно, эта блокада подвиж-
ности лимфоцитов развивается как результат внутриклеточных сигналов,
генерируемых под влиянием связывания антигена с рецепторами лимфо-
цитов, и совпадает с начальным этапом активации клеток. Подобное изъ-
ятие из рециркуляции и скопление в региональном лимфатическом узле
клеток, специфичных к поступившим антигенам, может быть очень ре-
зультативным. Описано развитие неотвечаемости на антиген после удале-
ния регионального лимфатического узла через несколько часов после
введения этого антигена: практически все клетки, способные обеспечить
специфический иммунный ответ, оказались «сосредоточенными» к этому
моменту в удаленном узле.
Продолжительность процесса улавливания (рекрутирования) лимфо-
цитов — несколько часов. Его биологический смысл ясен. Число клеток,
несущих рецептор определенной специфичности (т.е. численность кле-
ток клона), невелико, причем эти клетки равномерно распределены в им-
мунной системе. В любой конкретный момент вероятность нахождения в
данном лимфоидном органе клеток каждого клона в количестве, доста-
точном для развития полноценного иммунного ответа, невелика. Более
того, иммунный ответ развивается при условии кооперации субпопуля-
ций лимфоцитов определенной специфичности. Такой клеточный ан-
самбль может быть локально создан лишь в процессе улавливания
специфических клонов из рециркулирующего пула.
4.1.1.3. Стимуляция лимфоцитов специфических клонов.
Выбор между гуморальным и клеточным ответом
Итак, уже в пределах первых суток после поступления в организм анти-
генного материала создается стартовая ситуация для развития антигенспе-
цифической фазы иммунного ответа. Эта ситуация состоит в присутствии
в региональном лимфатическом узле вспомогательных клеток (дендрит-
ных, макрофагов), экспрессирующих на своей поверхности комплекс
антигенного пептида и молекул МНС II класса, и набора клонов лимфо-
цитов всех функциональных субпопуляций, вовлекаемых в ответ на дан-
ный антиген; при этом уже достигнут начальный уровень активации
клеток, прежде всего макрофагов, выделяющих ИЛ-1 и 12, хемокины и
ряд других цитокинов.
Вероятно, из лимфоцитов ранее других в иммунный ответ вовлека-
320
Рис. 84. Взаимодействие мембранных моле-
кул Т-хелперов и АПК и преимуществен-
ное направление возникающих при этом
сигналов.
В рамках — пары взаимодействующих мо-
лекул, между которыми изображены «дву-
направленные» стрелки. Стрелки между
парами молекул означают, что взаимодей-
ствие верхней пары молекул индуцирует
экспрессию молекулы, на которую указы-
вает стрелка. Горизонтальные стрелки ука-
зывают направление активационного сиг-
нала, возникающего при межмолекулярном
взаимодействии.
ются В-лимфоциты, которые сочетают функции вспомогательных анти-
генпредставляющих и специфически реагирующих на антиген клеток и
несут на своей поверхности молекулы МНС II класса в комплексе с пеп-
тидными фрагментами того антигена, который распознает их рецептор.
Таким образом, эти клетки вступают в двоякое взаимодействие с антиге-
ном: их BCR связывает определенный «В-клеточный» эпитоп целой мо-
лекулы, а мембранные продукты гена МНС II класса несут различные
фрагменты этой молекулы — потенциальные «Т-клеточные» эпитопы
(см. раздел 3.3.2).
В типичных случаях тимусзависимого гуморального, а также цито-
токсического Т-клеточного ответа в запуске их антигенспецифической
составляющей ключевую роль играют Т-хелперы, которые воспринимают
антигенспецифический сигнал от АПК. Разберем это взаимодействие на
примере дендритных клеток (рис. 84, см. также рис. 79). Аналогичные
взаимодействия происходят между CD4+-лимфоцитами и другими типа-
ми АПК — В-лимфоцитами и макрофагами.
Полагают, что в процессе рециркуляции, при перемещении CD4+-
клеток внутри лимфоидных органов они постоянно контактируют с
дендритными клетками, образуя с ними временные обратимые связи,
которые устанавливаются при участии молекул адгезии. В условиях
«улавливания» и локальной активации дендритные клетки могут экс-
прессировать, помимо уже упомянутых молекул адгезии, рецептор
321
ICAM-1, связывающийся с интегрином LFA-1. Дендритные клетки на
своей поверхности содержат значительное количество комплексов
МНС II класса с разнообразными пептидами. При этом на долю пеп-
тида, специфически распознаваемого рецептором (TCR) конкретного
Т-хелпера, даже в самом оптимальном случае приходится не более 1 из
1000 пептидов, презентируемых АПК. При распознавании антигенного
комплекса в СО4+-Т-клетке возникает сигнал, который приводит к «ак-
тивации» интегрина LFA-1, т.е. к повышению его сродства к лигандам,
что в конечном итоге делает связь между Т-лимфоцитом и дендритной
клеткой более прочной. В этих условиях между взаимодействующими
клетками устанавливается еще одна межмолекулярная связь: корецеп-
тор CD28 Т-хелпера взаимодействует с молекулами CD80 и 86 (В7-1 и
В7-2) дендритной клетки. В итоге через TCR и корецепторы в CD4+-
Т-клетку подается сигнал, который вызывает активацию клетки с экс-
прессией на ее поверхности рецептора для ИЛ-2 и других активацион-
ных антигенов. При этом начинается синтез ИЛ-2 Т-хелпером, обес-
печивающий аутокринную (т.е. самопитающую) пролиферацию клона
Т-хелперов. Размножение последних важно в связи с исходно малым
числом клеток, вовлекаемых в реакцию. Только предварительно раз-
множившись, специфические Т-хелперы могут полноценно обеспечить
развитие иммунных процессов.
Как уже отмечалось, активированные СЭ4+-лимфоциты продуци-
руют ИЛ-2. После нескольких делений они начинают секретировать не-
большие количества других лимфокинов. Такие лимфоциты называют
ThO-клетками. При последующей стимуляции этих клеток происходит
их дифференцировка на субпопуляции Thl и Th2, соотношение кото-
рых определяет преимущественное направление развития иммунных
процессов в сторону клеточного или гуморального ответа, а сами эти
клетки называют соответственно воспалительными и иммунными Т-хел-
перами. Основные закономерности дифференцировки ТЫ- и П12-кле-
ток, контролирующие ее факторы, а также свойства и гуморальные
продукты этих клеток рассмотрены выше (см. раздел 3.5.2). Здесь мы
лишь напомним, что дифференцировке в Thl-клетки способствуют
крайние (высокие и низкие) концентрации антигена, большая плот-
ность антигенных пептидов на поверхности АПК, презентация антигена
дендритными клетками и макрофагами, микроокружение лимфатичес-
ких узлов и в наибольшей степени присутствие ИЛ-12, выделяемого
макрофагами или дендритными клетками, или интерферона у, выделя-
емого NK-клетками или ранее активированными Thl-клетками. Диф-
ференцировке в Th2-клетки благоприятствуют промежуточные кон-
центрации антигена, его презентация В-лимфоцитами, микроокруже-
ние слизистых оболочек (особенно кишечных), а также присутствие
трансформирующего фактора роста 0 и ИЛ-4, продуцируемого тучными
клетками или предобразованными Т112-клетками. Иммунизация с ис-
пользованием в качестве адъюванта (усилителя иммунного ответа) пол-
ного адъюванта Фрейнда (см. раздел 5.5.2) направляет дифферен-
цировку в сторону Thl-хелперов и усиливает клеточный ответ, тогда
как использование для усиления ответа алюминиевых квасцов способ-
522
ствует формированию ТЬ2-клеток и развитию гуморального иммунного
ответа.
Известный факт — различный срок включения синтеза разных лим-
фокинов — становится вполне понятным в свете данных о дифференци-
ровке ThO-клеток в ТЫ и Th2: ранее других образуется ИЛ-2, не тре-
бующий дифференцировки Т-хелперов на субпопуляции, позже начина-
ют секретироваться ИЛ-4 и 5, т.е. продукты ТЬ2-клеток, с некоторой за-
держкой по сравнению с ними продукт ТЫ-клеток — интерлейкин у. In
vivo максимальная выработка ИЛ-2 регистрируется на 1—3-и сутки, а
ИЛ-4 — на 3—8-е сутки иммунного ответа.
Описанные процессы происходят в основном в тимусзависимых
зонах лимфоидных органов (в лимфатических узлах — в паракортикаль-
ных зонах) или в местах смешанного пребывания Т- и В-лимфоцитов
(например, в перифолликулярных пространствах). В паракортикальных
зонах формируются главным образом ТЫ, не нуждающиеся в представ-
лении антигена В-лимфоцитами, тогда как в зонах контакта Т- и В-кле-
ток образуются в основном ТЬ2-клетки.
Раз образовавшись, перевес того или другого типа Т-хелперов затем
закрепляется и усиливается благодаря наличию механизмов взаимного
антагонизма: продукт ТЫ-клеток интерферон у подавляет развитие Th2-
клеток, а продукт ТЬ2-клеток ИЛ-10 подавляет развитие ТЫ-клеток (см.
рис. 78). Кроме того, проявляется самоусиление этих форм ответа благо-
даря аутокринному типу поддержания роста клеток этих типов: фактором
роста для ТЫ-клеток служит ИЛ-2, для ТЬ2-клеток — ИЛ-4 (наряду с
ИЛ-2). Эти механизмы способствуют обособлению и поляризации кле-
точной и гуморальной форм иммунного ответа.
Таким образом, запуск адаптивного иммунного ответа базируется на
ранней воспалительной реакции (реакции первой линии защиты) и
включает следующие основные события:
• локальное восприятие антигена АПК и его доставка в региональ-
ный лимфоидный орган (реже поступление в него свободного
антигена и связывание АПК);
• улавливание в региональном лимфоидном органе рециркулирую-
щих лимфоцитов, относящихся к антигенспецифическим клонам;
• обработка антигена в АПК и его презентация Т-хелперам;
• выбор пути дифференцировки СВ4+-клеток в направлении Th 1 - или
ТЪ2-хелперов, выбор между гуморальным и клеточным ответом.
4.1.2. Гуморальный иммунный ответ
4Л.2.1. Взаимодействие В-клеток с Т-хелперами
и последующая реакция В-лимфоцитов
Как уже отмечалось, иммуноглобулиновые рецепторы В-лимфоцитов
связывают нативный антиген и, таким образом, не нуждаются в помощи
АПК. Однако В-лимфоцитам требуются дополнительные сигналы для
323
последующего размножения и дифференцировки. Источником этих сиг-
налов служат Т-хелперы. Период гуморального иммунного ответа, в
течение которого В-лимфоцит получает специфический антигенный сиг-
нал и ряд дополнительных сигналов от клеток-помощников, называют
индуктивной фазой иммунного ответа. Ее продолжительность составляет
2—3 дня.
Взаимосвязь распознавания и презентации антигена В-клеткой. В гла-
ве 3 были рассмотрены некоторые механизмы взаимодействий В-лимфо-
цитов с Т-хелперами. Подчеркнем двоякую роль, которую играют В-лим-
фоциты в отношении антигена:
• они связывают его клоноспецифически путем взаимодействия
рецепторов BCR с тем эпитопом антигена, который он распознает;
образующийся при этом на мембране комплекс погружается внутрь
клетки;
• поглощенный антиген подвергается процессингу — ограниченному
расщеплению с встраиванием фрагментов в антигенсвязывающую
щель молекулы МНС II класса, образующийся комплекс презен-
тируется Т-хелперам.
В молекуле антигена существует два незначительно перекрывающих-
ся набора эпитопов. Один набор эпитопов распознается антигенспеци-
фическими рецепторами BCR В-лимфоцитов, второй набор формируется
внутри В-клетки путем связывания с молекулами МНС и распознается
затем СО4+-Т-клетками (см. разделы 3.2.1 и 3.3.2). Гуморальный иммун-
ный ответ предопределяется тогда, когда в окружении В-клетки присут-
ствуют Т-клетки клона, который распознает пептидный эпитоп второго
набора, экспрессируемый на поверхности В-клетки. Оба набора эпито-
пов должны принадлежать одной и той же молекуле антигена, но они не
могут быть идентичны. При этом эпитоп, распознаваемый В-клеткой и
определяющий специфичность IgM-антител, которые они будут выраба-
тывать, может иметь не только белковую, но и любую другую химичес-
кую природу (например, полисахаридную), а эпитопы, распознаваемые
Т-хелперами, — это обязательно фрагменты белковой молекулы.
Таким образом, в отношении эпитопов первого набора В-клетка яв-
ляется распознающей, а эпитопов второго набора — презентирующей
(рис. 85). Только при таком варианте восприятия антигена В-клетками
достигается достаточно высокая концентрация на их поверхности моле-
кул МНС, несущих фрагменты молекулы антигена и способных обеспе-
чить эффективное вовлечение в гуморальный ответ Т-хелперов.
Такое понимание сущности взаимоотношений В- и Т-клеток при ин-
дукции антителообразования существенно отличается от исходного, хотя
формально сходно с ним. По схеме, которую в конце 60-х годов предло-
жил N.A.Mitchison, в основе взаимодействия этих клеток лежит форми-
рование между ними антигенного мостика, поскольку они специфически
распознают своими рецепторами (BCR и TCR) разные участки молекулы
антигена — различные его эпитопы. В настоящее время идея антигенного
мостика не отрицается, однако, по современным представлениям, такой
324
Рис. 85. Взаимодействие между В-лимфоцитом (одновременно выполняющим
функции АПК) и Т-хелпером и результаты их последующей дифференцировки.
Сигналы, возникающие при взаимодействии В- и Т-клеток, пронумерованы (1—
5). При взаимодействии свободного антигена (АГ) с рецептором В-клетки (BCR)
генерируется сигнал 1. В результате процессинга (прерывистая линия) пептид-
ный фрагмент антигена экспрессируется в составе молекулы МНС II класса на
поверхности В-клетки и в таком виде распознается рецептором Т-хелпера TCR
при участии корецептора CD4 (сигнал 2). Источником сигнала 3 служит взаимо-
действие костимулирующих молекул CD28 и 80 (или CD86), а источником сигна-
ла 4 — взаимодействие костимулирующих молекул CD40 и 40L. Дифферен-
цирующиеся в результате действия сигналов 2 и 3 ТЬ2-хелперы выделяют ком-
плекс цитокинов, которые (в первую очередь ИЛ-4) служат источником сигнала
5. В результате действия сигналов 1,4 и 5 В-лимфоцит дифференцируется в плаз-
матическую клетку, секретирующую антитела (АТ).
325
мостик соединяет специфический рецептор Т-хелпера с молекулой МНС
II класса В-клетки, а ее специфический рецептор связывает свободный
антиген через другой его эпитоп (см. рис. 85). Антигенный мостик обу-
словливает когнатное (распознавательное) взаимодействие между В- и Т-
лимфоцитами. Результаты этого взаимодействия имеют принципиальное
значение для последующей судьбы как В-, так и Т-клетки: Т-клетка диф-
ференцируется в Thi-клетку, а В-клетка (при последующем участии Th2-
клеток) — в антителообразующую (плазматическую) клетку.
Хелперные сигналы. Рассмотренное выше взаимодействие становится
более прочным и действенным (в аспекте индукции активирующих сиг-
налов) благодаря связыванию нескольких пар адгезивных молекул, вклю-
чая интегрины и их рецепторы, молекулы CD2 и 58, CD28 и CD80/CD86.
Набор молекул адгезии, вовлекаемых во взаимодействие, при этом тот
же, что и при контактах Т-хелперов с дендритными клетками. Возникаю-
щие при этом сигналы активируют клетки обоих типов. Вследствие акти-
вации Т-клетка экспрессирует мембранную молекулу CD154 (CD40L),
служащую лигандом для мембранной молекулы CD40 В-клетки, и коре-
цептор CTLA-4. Как уже подробно описывалось выше (см. раздел 3.4.1),
сигнал, запускаемый через молекулу CD40, является решающим для
включения программы последующего развития В-лимфоцитов.
Через CD28 Т-клетки получают дополнительный стимул к диффе-
ренцировке в ТЬ2-клетки и выработке набора именно тех лимфокинов,
которые нужны В-лимфоцитам для их последующего развития, —
ИЛ-4, 5, 6 и 10. Таким образом, В-клетки, презентируя антиген, «скло-
няют Т-хелперы на свою сторону» и в ответ получают необходимую
«поддержку». В рассматриваемых межклеточных взаимодействиях уча-
ствуют и макрофаги; при индукции гуморального ответа они важны
прежде всего как источник ИЛ-1, хотя выделять ИЛ-1 могут и сами ак-
тивированные В-клетки.
Так завершается формирование условий для участия В-клеток в им-
мунном ответе — для их продвижения по циклу, вступления в митоз,
переключения классов иммуноглобулинов и созревания аффинитета,
последующей дифференцировки в плазматические клетки и формирова-
ния В-клеток памяти, т.е. всего комплекса процессов, которые составля-
ют основное содержание гуморального иммунного ответа. Морфоло-
гическим выражением активации В-лимфоцитов становится превраще-
ние малых лимфоцитов в бласты (см. раздел 3.5.1).
Различные этапы активации и последующего развития В-лимфоци-
тов находятся под контролем целого комплекса цитокинов (см. рис. 67 и
75). Активацию покоящихся В-лимфоцитов наряду с антигеном могут
вызвать ИЛ-4 и 1. Эти факторы еще более эффективно влияют на акти-
вированные В-лимфоциты, на которые несколько позже действуют также
ИЛ-2 и ФНОа. В поздней фазе Glb клеточного цикла единственными ак-
тиваторами В-клеток являются ИЛ-2 и 5, при участии которых В-клетка
достигает митоза. Рецепторы для всех перечисленных цитокинов появля-
ются на поверхности В-клеток по мере их активации и продвижения по
фазе Gp Как правило, на В-клетку действует одновременно несколько
факторов, что обеспечивает более выраженный эффект. Тем не менее ос-
526
Рис. 86. Пространственные перемеще-
ния и изменения клеток В-ряда в заро-
дышевых центрах.
Стрелки показывают направление пе-
ремещения В-клеток. Слева — морфо-
логически дифференцируемые отделы
зародышевых центров, в средней час-
ти — название разновидностей клеток
В-ряда с указанием экспрессии анти-
апоптотического протоонкогена Вс1-2,
справа — название процесса, которому
подвергаются В-клетки.
новным фактором роста В-лимфоцитов в физиологических условиях яв-
ляется ИЛ-4.
При иммунном ответе активированные В-лимфоциты осуществляют
несколько циклов деления на протяжении 3—4 сут. Хотя после митоза
клетки не возвращаются в фазу Gg, для повторного прохождения цикла
требуется воздействие ростовых цитокинов (но не требуется контактного
взаимодействия с хелперами). Продолжительность пролиферации регла-
ментируется длительностью экспрессии рецепторов (как правило 3—
4 сут), присутствием цитокинов, а также осуществлением включенной
при активации генетической программы клетки. Реализация этой про-
граммы происходит, начиная с поздних этапов пролиферации при учас-
тии ряда цитокинов, ответственных за переключение Сн-генов иммуно-
глобулинов, и, что особенно важно, факторов микроокружения зароды-
шевых центров.
События в зародышевых центрах. События индуктивной фазы антите-
лообразования структурно связаны с зародышевыми центрами лимфоид-
ных органов, реагирующих на антигенную стимуляцию (рис. 86). Как
известно, до поступления антигена в лимфоидных фолликулах содержатся
исключительно В-лимфоциты. Начальные события, связанные с распо-
знаванием антигена и когнатным взаимодействием В- и Т-лимфоцитов,
происходят в окружении первичных фолликулов (короне фолликулов).
327
Результатом взаимодействия является миграция в фолликул Т-лимфоци-
тов — преимущественно СО4+-хелперов. При участии последних осу-
ществляется важный морфогенетический процесс — образование центров
размножения (зародышевых центров); первичный фолликул превращает-
ся во вторичный. Организующую роль при этом играют фолликулярные
дендритные клетки. Выше отмечалось (см. раздел 1.1.2), что эта разновид-
ность дендритных клеток отличается по происхождению от интердиги-
тальных клеток тимусзависимых зон; возможно, они имеют фибробласт-
ную природу. При их дефекте, обусловленном отсутствием выработки
лимфотоксинов (ФНОр), зародышевые центры не развиваются.
Зародышевый центр имеет базальную и апикальную зоны, причем в
первой различают темный и светлый участки. В базальной зоне происхо-
дит интенсивное размножение В-клеток, в ее темном участке преоблада-
ют бластные клетки (центробласты), в светлой зоне они содержатся в
сопоставимых количествах со средними и малыми лимфоцитами (цент-
роцитами), а в апикальной светлой зоне центроциты преобладают. В ба-
зальной части, особенно в ее светлой зоне, В-лимфоциты контактируют
с упомянутыми фолликулярными дендритными клетками. Главная функ-
ция этих клеток заключается в связывании и хранении антигена, как пра-
вило, в составе иммунных комплексов. В-клетки базальной светлой зоны
контактируют также с Т-хелперами. Именно на этом этапе происходят
события, связанные с «созреванием» гуморального ответа.
Пролиферация В-клеток в темной зоне сопровождается переключени-
ем С-генов иммуноглобулинов и интенсивным мутационным процессом,
захватывающим V-ген иммуноглобулинового рецептора (эти процессы
рассмотрены в разделе 3.5.2). При этом на клетках темной и базальной
светлой зон слабо экспрессирован супрессор апоптоза — молекула Вс1-2,
следствием чего является высокий процент погибающих клеток. Гибель
В-клеток служит проявлением селекции их клонов: при генерации множе-
ства новых клонов В-лимфоцитов сохраняются те из них, которые облада-
ют повышенным сродством к антигену, и устраняются клетки, несущие
низкоаффинные рецепторы, а также аутореактивные В-клетки и клетки,
чьи рецепторы утратили способность связывать антигены. Сродство мем-
бранных антител к антигену «апробируется» при взаимодействии В-лим-
фоцитов с антигенами, фиксированными на фолликулярных дендритных
клетках. При этом наряду с распознаванием иммуноглобулиновой частью
BCR антигена важную роль в исходе взаимодействия играет контакт коре-
цепторной молекулы центроцита CD21 (CR2) с молекулой CD23, экспрес-
сируемой дендритными клетками. При наличии этого контакта эффект
распознавания антигена повышается в 100 раз.
«Удачное» взаимодействие, т.е. высокоаффинное связывание рецеп-
тора BCR с антигеном, «поддержанное» связыванием CD23, обусловли-
вает формирование комплексного сигнала. Одним из ранних результатов
такого сигнала является усиление экспрессии гена bcl-2, что обеспечива-
ет выживание клетки. В-лимфоциты, не получающие такого сигнала, об-
речены на гибель вследствие развития апоптоза. Однако уже в верхней
части светлых зон гибель центроцитов снижается параллельно с повыше-
нием доли клеток, экспрессирующих Вс1-2; здесь преобладают эффектор-
52#
Рис. 87. Схемы, иллюстрирующие гипотезы, которые объясняют действие тимус -
независимых антигенов 1(a) и II (б) типов.
а. Тимуснезависимый антиген типа I содержит, помимо специфического эпитопа
(Э), который взаимодействует с антигенраспознающим рецептором (АР), мито-
генную детерминанту (МД), взаимодействующую с рецептором митогенеза, что и
служит источником активационного сигнала (АС); взаимодействие эпитопа с ре-
цептором в данном случае служит для создания концентрации антигена, необхо-
димой для проявления ее митогенного действия, б. Тимуснезависимый антиген
типа II обеспечивает уровень сигнализации, необходимый для активации клетки,
путем многоточечного связывания с ее поверхностью. Кроме того, клетка полу-
чает хелперный сигнал от вспомогательных клеток (возможно, NK-клеток) пре-
имущественно в форме костимулирующих цитокинов (в рамке).
ные клетки, прошедшие мутационный процесс, пролиферацию и се-
лекцию.
Следующим этапом в развитии этих лимфоцитов является превраще-
ние их в плазматические клетки. Это происходит вне зародышевых цент-
ров, в другом микроокружении, куда клетки мигрируют, подчиняясь
пока не выясненным стимулам (см. ниже).
Тимуснезависимый ответ и ответ В1-клеток формируются с довольно
существенными отклонениями от описанной выше последовательности
событий. Так, при вовлечении в иммунный ответ CD5+-B1-клеток не
требуется когнатных взаимодействий с Т-лимфоцитами, хотя они и нуж-
даются в гуморальных стимулах, осуществляемых цитокинами. Наряду с
ИЛ-4 важнейшим цитокином для этих клеток является ИЛ-5. Морфоло-
гические проявления ответа В1-клеток практически не изучены, однако
ясно, что он осуществляется вне зародышевых центров, а возможно, и
вне лимфоидных органов. Для реализации продуктивной фазы ответа
клетки мигрируют в серозные полости.
Тимуснезависимые антигены I типа связываются с В-лимфоцитами
через два типа рецепторов — BCR и рецепторы для митогенов. Причем
активационный сигнал, как полагают, поступает через митогенные ре-
цепторы, тогда как роль BCR заключается в концентрировании антигена
До порогового уровня, необходимого для индукции митогенеза. Эффект
тимуснезависимых антигенов II типа объясняют многоточечным связы-
ванием таких антигенов, фиксированных на поверхности макрофага, как
с иммуноглобулиновыми рецепторами В-лимфоцитов, так и с корецепто-
рами (рис. 87). В настоящее время признано, что при ответе на тимусне-
зависимые антигены II типа В-клетки получают помощь со стороны
хелперов не-Т-клеточной природы — макрофагов и, возможно, NK-кле-
329
ток, которая проявляется частично в форме выработки цитокинов (пока-
зана роль в индукции ответа на тимуснезависимые антигены II типа ИЛ-
3, интерферона у, ГМ-КСФ). Связь тимуснезависимых форм гумо-
рального ответа с конкретными морфологическими структурами изучена
недостаточно.
4.1.2.2. Продуктивная фаза антителообразования
Дальнейшая дифференцировка клеток В-ряда проявляется в превращении
В-лимфоцита сначала в плазмобласт, а затем в плазматическую клетку,
секретирующую основной продукт гуморального иммунного ответа —
антитела. Для реализации этого этапа дифференцировки бластные В-клет-
ки мигрируют в краевые зоны белой пульпы селезенки, в ее красную
пульпу, а в лимфатических узлах — в медуллярные шнуры. Значительная
часть этих клеток покидает лимфоидные органы и мигрирует в костный
мозг. Образование плазматических клеток знаменует переход к продук-
тивной фазе гуморального ответа.
Морфологически особенность плазматических клеток заключается в
большом объеме цитоплазмы, ее базофилии и значительном развитии
цитоплазматического аппарата, обеспечивающего синтез белков (эндо-
плазматический ретикулум, рибосомы). Светлое и большое ядро плаз-
мобластов постепенно, параллельно со снижением пролиферативной
активности клеток становится более мелким и плотным. Цитоплазма до-
стигает особенно значительного объема на стадии незрелой плазматичес-
кой клетки, когда клетки еще продолжают делиться и уже секретируют
иммуноглобулин. Зрелая плазматическая клетка не делится, в ней посте-
пенно уменьшается интенсивность белкового синтеза (параллельно с
уменьшением объема цитоплазмы). Единственным цитокином, влия-
ющим на пролиферацию плазматических клеток, является ИЛ-6. Про-
должительность жизни плазматических клеток составляет 4—7 сут, после
чего они подвергаются апоптозу.
Основной итог дифференцировки клеток В-ряда при их превраще-
нии в плазмоциты состоит в том, что в процессе синтеза иммуноглобули-
нов блокируется считывание генов, которые кодируют мембранные
домены М (см. раздел 3.5.2). В результате происходит смена синтеза мем-
бранных молекул иммуноглобулинов на растворимые секретируемые мо-
лекулы — антитела. Одновременно значительно повышается интен-
сивность синтеза иммуноглобулинов — как специфических антител, так
и сопутствующих им «неспецифических» молекул. Как и мембранные
иммуноглобулины, антитела, секретируемые каждой клеткой, моноспе-
цифичны, т.е. секреция антител имеет клональный характер.
Синтез цепей иммуноглобулинов осуществляется в полисомах, свя-
занных с эндоплазматическим ретикулумом. Сборка молекулы происхо-
дит по одному из двух путей:
Н + Н - Н2; Н2 + L - H2L; H2L 4- L - H2L2 или
H + L - HL; HL + HL H2L2.
330
Синтезированные иммуноглобулины переходят в гладкий эндоплаз-
матический ретикулум, содержащий комплекс Гольджи, подвергаясь при
этом гликозилированию. Затем они выводятся из клетки при участии
комплекса Гольджи.
При первичном иммунном ответе значительная доля синтезируемых
антител приходится на IgM. IgM-антителообразующие клетки появляют-
ся уже на 2-е сутки иммунного ответа. У мышей, внутрибрюшинно им-
мунизированных эритроцитами барана, количество таких клеток в селе-
зенке достигает максимума на 4-е сутки и сохраняется на высоком уров-
не на 5-е сутки, в более поздние сроки их число достаточно быстро со-
кращается. IgG-антителообразующие клетки появляются на 4-е сутки
ответа, их число достигает максимума на 7-й день и сохраняется дольше.
Пик титра сывороточных IgM-антител достигает максимума на 5—6-е,
IgG-антител — на 10—12-е сутки. Высокое содержание этих антител со-
храняется до 20—25-х суток (когда число антителообразующих клеток в
органах возвращается к фоновому уровню), а затем титр антител медлен-
но снижается в течение 2—3 мес. Вклад антител других классов в пул сы-
вороточных антител обычно очень невелик. Кинетика IgA- и IgE-анти-
телообразующих клеток в принципе сходна с таковой IgG-антителопро-
дуцентов. Даже при аллергических процессах абсолютное количество ре-
агиновых IgE-антител несопоставимо ниже, чем IgM- и IgG-антител.
Уровень и временная динамика антителообразования зависят от дозы
и физико-химического состояния антигена (растворимый, корпускуляр-
ный). В определенных пределах повышение дозы антигена приводит к
ускорению достижения пика реакции и повышению уровня антителооб-
разования. Однако слишком высокие дозы или не приводят к дальнейше-
му усилению ответа, или подавляют его. При иммунизации раствори-
мыми антигенами количество антителообразующих клеток и антител, как
правило, ниже и накапливаются они несколько медленнее. Особенность
иммунного ответа на антигены, связанные с размножающимися клетка-
ми, заключается в его длительности: повышенный титр сывороточных
антител выявляется в течение месяцев после иммунизации и выздоров-
ления.
Переключение синтеза классов антител, как уже отмечалось в разде-
ле 3.5.2, находится под контролем Т-клеток. Для осуществления пере-
ключения необходимы межклеточный контакт, опосредованный взаимо-
действием молекул CD40 В-клеток и CD40L Т-клеток, а также действием
цитокинов — ИЛ-4 (для переключения на синтез IgGl и IgE), интерфе-
рона у (для переключения на синтез IgG2a и IgG3) и трансформирующего
фактора роста р (для переключения синтеза на IgA и IgG2b). Переключе-
ние синтеза осуществляется на уровне клетки-предшественника антите-
лопродуцентов, при этом изменяется изотип (класс) мембранных рецеп-
торов. При переходе синтеза от мембранных к секреторным иммуногло-
булинам-антителам изотип сохраняется.
Кроме того, некоторые цитокины усиливают продукцию иммуногло-
булинов, действуя не на уровне генов, а стимулируя пролиферацию плаз-
моцитов или повышая интенсивность секреторного процесса. Это уси-
ление может осуществляться неизбирательно в отношении плазмоцитов,
331
Таблица 67. Влияние цитокинов на синтез иммуноглобулинов различных
изотипов у мышей
Изотип Цитокины, ответственные за переключение синтеза Цитокины, усили- вающие синтез Цитокины, подавляющие синтез
IgM — ИЛ-6, 10 ИЛ-4, ИФНу, ТФРр
IgGl ИЛ-4 ИЛ-6 ИФНу
IgG2a ИФНу — ИЛ-4
IgG2b ТФРр — —
IgG3 ИФНу — ИЛ-4, ТФРр
IgA ТФРр ИЛ-5, 10 —
IgE ИЛ-4 ИЛ-13, 10 ИФНу, ИЛ-12
секретирующих любые антитела (ИЛ-6), или избирательно по отноше-
нию к клеткам — продуцентам антител определенных изотипов. Так,
ИЛ-5 стимулирует синтез IgA и в меньшей степени IgM, IgE и IgGl,
ИЛ-12 подавляет продукцию IgE-антител. ИЛ-4 усиливает синтез IgE, не
только включая процесс переключения С-генов (о чем говорилось
выше), но и через повышение экспрессии на В-клетках и секреции низ-
коаффинного рецептора для IgE (FCeRII) — молекулы CD23, являющей-
ся активатором синтеза IgE (табл. 67).
Гуморальный ответ на тимуснезависимые антигены (каковыми явля-
ются многие антигены бактерий), особенно I типа, заключается в обра-
зовании IgM-антител, причем переключение изотипа при этом отсут-
ствует. При ответе на тимуснезависимые антигены II типа нередко про-
исходит переключение изотипов под влиянием цитокинов (ИЛ-lp и 3,
ГМ-КСФ), контакта с макрофагами и, возможно, с другими клетками.
Помимо переключения изотипов, в процессе иммунного ответа
может происходить смена специфичности и доминирующих идиотипов
антител. Это можно объяснить маскировкой антителами иммунодоми-
нантных эпитопов иммуногена, а также накоплением антиидиотипичес-
ких антител, которые блокируют «работающие» клоны.
Как уже упоминалось в главе 3, в процессе гуморального ответа по-
вышается сродство (аффинность) образующихся антител. Этот процесс
обозначается как созревание ответа. Он не распространяется на IgM-
антитела и проявляется в классической форме в отношении IgG-антител.
Аффинитет последних уже на протяжении первичного ответа повышает-
ся в 10—100 раз и в 10 раз превосходит аффинность IgM-антител (кон-
станты связывания составляют для них соответственно около 10-6 и 10-5
М), а при вторичном ответе возрастает еще на 3—4 порядка. Среди суще-
ствующих объяснений этого явления одним из наиболее признанных яв-
ляется объяснение, связывающее указанный феномен с конкуренцией за
клетки—предшественники молекул антигена, концентрация которого
снижается по мере продуцирования антител. В результате отбираются
332
Рис. 88. Развитие секреторного IgA-ответа.
I. Афферентное звено ответа. Антиген (АГ) поступает в структурированное лим-
фоидное образование слизистых оболочек (например, в групповые лимфатичес-
кие фолликулы). Здесь его распознают В-лимфоциты (экспрессирующие преи-
мущественно мембранный IgA). В результате взаимодействия с хелперами ТЬ2-
типа при участии трансформирующего фактора роста 0 (ТФРр) В-клетки активи-
руются и поступают в рециркуляцию. II. В-бласты попадают в региональный
(например, брыжеечный) лимфатический узел, где испытывают дополнительное
стимулирующее действие со стороны ТЪ2-клеток, и вновь оказываются в рецир-
куляции. III. ТЬ2-клетки попадают в очаги воспаления в слизистых оболочках
благодаря наличию в них высокого эндотелия, экспрессирующего рецепторы ин-
тегринов, которые распознают мембранные интегрины В-бластов. В собственной
пластинке (lamina propria — LP) В-клетки, дозревающие здесь до стадии плазмо-
цитов, секретируют IgA-антитела — мономерные и димерные. IV. Димеры IgA
взаимодействуют с рецепторами поверхности энтероцитов (Э) слизистого слоя и,
связав его, проникают внутрь этих клеток. Здесь рецептор подвергается частич-
ной деградации, в результате которой в составе молекулы IgA остается фрагмент
рецептора — секреторный компонент. В таком виде секреторный IgA (slgA) вы-
деляется в просвет кишечника (или иного образования, выстланного слизистой
оболочкой). V. В просвете slgA взаимодействует с антигенами и несущими их
микроорганизмами, нейтрализуя и иммобилизируя их.
333
клетки, несущие рецепторы, которые обладают наибольшим сродством к
антигену. Наряду с этим признается роль селекции клонов В-клеток в за-
родышевых центрах. Поскольку антитела по всем характеристикам V-до-
менов соответствуют иммуноглобулиновой составляющей рецепторов
BCR, повышается и аффинность антител, секретируемых потомками
этих клеток.
4.1.2.3. Гуморальный иммунный ответ в слизистых оболочках
Гуморальный иммунный ответ в лимфоидной ткани, связанной со сли-
зистыми оболочками, своеобразен. Это обусловлено особенностями кле-
точного состава и организации этого отдела иммунной системы. В сли-
зистых оболочках пищеварительного, дыхательного и урогенитального
трактов закономернрсти антителообразования в принципе аналогичны,
хотя и не лишены специфических для каждого региона черт. Схематичес-
ки некоторые особенности гуморального ответа в слизистых оболочках
отражены на рис. 88.
В слизистых оболочках индуктивная и продуктивная фазы гумораль-
ного иммунного ответа разобщены пространственно в большей степени,
чем в остальных отделах иммунной системы. Обработка антигена, акти-
вация В-лимфоцитов и обмен сигналами между ними и СО4+-клетками
происходят в организованных структурах, таких как групповые лимфати-
ческие фолликулы (пейеровы бляшки) и единичные фолликулы, присут-
ствующие в слизистых оболочках. Главная особенность этой фазы гумо-
рального ответа в лимфоидной ткани, связанной со слизистыми оболоч-
ками, состоит в том, что локальные условия определяют, во-первых, пре-
имущественное формирование хелперов ТЬ2-типа, во-вторых, переклю-
чение С-генов в основном на Са-ген. То и другое связывают с высоким
уровнем выработки трансформирующего фактора роста 0-клетками мик-
роокружения В-лимфоцитов в упомянутых выше структурах (макрофага-
ми, СО8+-лимфоцитами, тромбоцитами, фибробластами), а в самих
слизистых оболочках — и с влиянием тучных клеток, содержащихся здесь
в больших количествах (характер этого влияния не расшифрован).
Получив все необходимые сигналы в групповых лимфатических фол-
ликулах и других фолликулярных структурах, активированные В-клетки
вновь мигрируют (через кровоток) в слизистые оболочки, однако на этот
раз в lamina propria. Специфичность миграции определяется распознава-
нием L-селектина В-клеток, а также а4р7-интегрина молекулой Mad-
CAM-1 и другими рецепторами для интегринов. Поскольку их экспрес-
сия эндотелиальными клетками усиливается под влиянием провоспали-
тельных цитокинов (особенно ФНОа), направление миграции обуслов-
ливается не участком слизистых оболочек, откуда первоначально мигри-
ровали В-клетки, а зоной воспаления, которое, как правило, является
местом проникновения антигена, вызвавшего иммунный ответ. Поэтому
В-клетки, происходящие из одного отдела кишечника, могут реализовать
свои эффекторные функции в других его отделах, а также в слизистых
оболочках других органов (в связи с этим говорят о «солидарности» сли-
зистых оболочек).
334
В lamina propria 1$>А+-В-клетки могут получить стимулы со стороны
ТЬ2-клеток в дополнение к основным событиям активации, происшед-
шим в групповых лимфатических фолликулах и фолликулярных структу-
рах. Активированные ТЬ2-клетки слизистых оболочек секретируют ИЛ-4,
5 и 6. Как известно, ИЛ-5 поддерживает пролиферацию и дифференци-
ровку преимущественно 1§А+-клеток и считается цитокином, обеспечи-
вающим защиту слизистых оболочек, а ИЛ-6 обусловливает размножение
незрелых плазматических клеток и секрецию антител различных изоти-
пов. Присутствующие в слизистых оболочках Т-клетки уб-типа также
способны секретировать ИЛ-5.
Таким образом, в подслизистом слое и собственной пластинке сли-
зистых оболочек существуют оптимальные условия для IgA-ответа. Дей-
ствительно, среди антителообразующих клеток на долю клеток, секрети-
рующих IgA, приходится 80 % продуцентов (в лимфатических узлах
30 %), а локальная концентрация IgA в 10 раз выше концентрации IgG.
В слизистых оболочках IgA-антитела образуются в димерной форме.
Значительная их часть поступает в просвет кишечника, проникая в эпите-
лиальные клетки путем пиноцитоза. В эндосомах эти антитела соединяют-
ся с продуктом эпителиальных клеток — секреторным компонентом. Его
комплекс с IgA, называемый секреторным IgA (slgA), секретируется в про-
свет тех путей, которые выстилают слизистые оболочки, например, ки-
шечника (см. раздел 3.1.1). Секреторный IgA характеризуется повышен-
ной резистентностью к действию протеолитических ферментов, содержа-
щихся в пищеварительном и других трактах, в которые выделяется slgA.
4.1.2.4. Моноклональные антитела
Прямым доказательством клональных основ иммунного ответа явилось
создание гибридомной технологии для получения моноклональных анти-
тел (рис. 89). Основой такой технологии послужило два достижения
экспериментальной биологии — разработка метода гибридизации сома-
тических клеток (он использовался преимущественно в генетике) и полу-
чение линий миеломных клеток. В 1976 г. G.Koehler и C.Milstein
применили соматическую гибридизацию для слияния миеломных и нор-
мальных антителообразующих клеток, что привело к созданию качествен-
но новой технологии гибридом, революционизировавшей иммунологию.
Несколько раньше C.Milstein впервые использовал миеломные белки
как источник гомогенных иммуноглобулинов, необходимых для изуче-
ния V-доменов антител. Хотя иногда удавалось определить специфич-
ность этих моноклональных иммуноглобулинов, большое неудобство
создавалось из-за невозможности получить моноклональные иммуногло-
булины заданной специфичности. В данном (чисто исследовательском)
контексте и решалась задача получения гибридом — клеток, «совмещаю-
щих» два свойства: способность к неограниченному росту, которое они
наследуют от миеломных (опухолевых) клеток, и определенную, задавае-
мую иммунизацией специфичность, которую они получают от нормаль-
ного родительского партнера — антителообразующих клеток из селезен-
ки иммунизированных мышей.
335
АГ
ИММУНИЗАЦИЯ
СЛИЯНИЕ
СЕЛЕКЦИЯ
НА НАТ-СРЕДЕ
Гибельклеток
миеломы в
присутствии HAT
Выживание слившихся Спонтанная гибель
(гибридных) клеток маслившихся клеток
КЛОНИРОВАНИЕ
НАРАБОТКА
MAT in vitro
Рис. 89. Этапы получения моноклональных антител.
Спленоциты иммунизированных мышей сливают с клетками миеломы в присут-
ствии полиэтиленгликоля (ПЭГ). В селективной среде, содержащей гипоксантин,
аминоптерин и тимидин (HAT-среда), создаются условия для отбора гибридных
клеток. Эти клетки клонируют. После тестирования на выработку нужных анти-
тел клетки реклонируют. Последующая работа состоит в наращивании клеток,
периодическом реклонировании, обеспечении стабильной пролиферации клеток
и секреции антител. Лишь после стабилизации этих характеристик гибридных
клеток их обозначают как гибридомы, а вырабатываемые ими антитела обознача-
ют как моноклональные (МАТ). Для получения большого количества антител
клетки гибридомы трансплантируют в брюшную полость сингенным мышам с
пристаном и получают экссудат, содержащий МАТ.
Для слияния клеток первоначально использовали воздействие вируса
Сендай. Позже стал применяться раствор полиэтиленгликоля (он обу-
словливает слияние клеточных мембран благодаря наличию в его составе
наряду с гидрофильными гидрофобных групп). Для оптимизации техно-
логии, чтобы исключить вклад иммуноглобулинов, продуцируемых мие-
ломными клетками, были получены их мутанты, не секретирующие
иммуноглобулины. Практически все линии миелом, используемые в на-
стоящее время в качестве партнеров для гибридизации, происходят от
культивируемого варианта (РЗ) миеломы МОРС-2, развившейся у мышей
линии BALB/c и продуцирующей IgG к-типа. При получении гибридом
чаще других применяют сублинии РЗ X63-Ag8.653, NSl-Ag4/l и Sp2/0-
Agl4 (последняя сама представляет собой гибридому — продукт слияния
клеток линии РЗ X63-Ag8.653 и нормальных спленоцитов мышей линии
BALB/c).
Помимо утраты способности секретировать собственные иммуногло-
булины, клетки этих линий были отобраны (на селективных средах) по
устойчивости к 8-азагуанину или 6-тиогуанину. Такая устойчивость озна-
чает, что у клеток блокирован запасной путь синтеза нуклеотидов из ги-
поксантина и гуанина, используемых в качестве предшественников. Дан-
ное обстоятельство важно в связи с применяемым (разработанным еще
для целей соматической гибридизации любых клеток) методом отбора
гибридных клеток. Его суть состоит в следующем. При соблюдении всех
деталей технологии доля слившихся клеток невелика, поэтому их отбор
является важной задачей. Нормальные партнеры для слияния живут не-
сколько дней и отмирают сами. Для подавления роста опухолевых парт-
неров используют селективную среду HAT, содержащую гипоксантин
(Н — hypoxantine), аминоптерин (А — aminopterine) и тимидин (Т —
thymidine). Аминоптерин — яд, отключающий основной путь биосинтеза
нуклеотидов, гипоксантин и тимидин — субстраты для реализации запас-
ных путей, заблокированных у миеломных клеток (о чем свидетельствует
устойчивость к 8-азагуанину или 6-тиогуанину), но реализуемых у гиб-
ридных клеток, которые наследуют соответствующий ген от нормального
родителя. В результате культивирования на среде HAT гибнут неслив-
шиеся опухолевые клетки и «своей смертью» умирают неслившиеся нор-
мальные клетки, а выживают только гибридные клетки, которые к тому
же унаследовали от опухолевого родителя бессмертие.
Затем встает задача отбора клеток—продуцентов нужных антител.
Эту процедуру необходимо осуществить как можно раньше, чтобы дан-
ный клон не был подавлен другими клетками-«сорняками». Обычно для
этой цели используют тестирование антител к растворимым антигенам в
иммуноферментных тест-системах или антител к мембранным антигенам
методом проточной цитометрии. При выявлении клеток—продуцентов
антител требуемой специфичности их клонируют — выращивают в убы-
вающих разведениях, при которых в одной лунке может оказаться, как
правило, одна клетка. Получив несколько клонов, поддерживают те из
них, которые обладают преимуществами перед другими по тонкой специ-
фичности, продуктивности, скорости роста, изотипу и т.д. Моноклональ-
ность подтверждают методом изоэлектрофокусирования, путем демон-
557
Из IgG
человека
Рис. 90. «Гуманизация» моноклональных антител.
Черным цветом отмечены участки молекул иммуноглобулинов (слева V-домен,
справа их гипервариабельные участки — CDR1-3), кодирующие последователь-
ности которых выделяют из клеток гибридомы мыши и сливают с генами плаз-
матических клеток человека, детерминирующими оставшиеся части молекул (на
схеме их продукты отмечены белым цветом). В результате специфичность гиб-
ридных антител определяется генами мыши, а их антигенные характеристики
(почти исключительно) — генами человека.
страции гомогенности антител по изотипу и другими способами. Обычно
на этапах отбора и повторного клонирования теряется значительная
часть клонов. Отобранные и стабилизированные путем повторных кло-
нирований гибридомы хранят в замороженном состоянии, а для наработ-
ки моноклональных антител используют культивирование in vitro или in
vivo — в брюшной полости сингенных мышей (обычно линии BALB/c).
Несмотря на значительные целенаправленные усилия, не удалось
разработать адекватные подходы для получения гибридом на основе кле-
ток человека, хотя потребность в человеческих моноклональных антите-
лах, которые можно было бы использовать в иммунотерапии, очень
велика. В настоящее время эта проблема решается с помощью молеку-
лярно-генетических подходов. Самым распространенным среди них яв-
ляется «гуманизация» мышиных антител (рис. 90). Суть метода состоит в
создании «слитых» генетических комплексов, объединяющих V-ген мы-
шиных моноклональных антител и С-гены иммуноглобулинов человека
желаемого изотипа. Еще более радикальный подход заключается в объ-
единении гипервариабельных частей V-генов мыши с генами, кодирую-
щими каркасную последовательность V-гена человека, и человеческими
С-генами.
В настоящее время получение моноклональных антител стало одним
из наиболее доходных направлений научного бизнеса. Получено необо-
зримое число моноклональных антител, с помощью которых решены
многие принципиальные проблемы иммунологии и других разделов био-
логии. Моноклональные антитела широко используют в иммунодиагнос-
тике, иммунотерапии, для выделения различных биологически значимых
молекул и с разнообразными исследовательскими целями. Гибридомная
технология широко применяется (практически только в научных иссле-
338
дованиях) также для слияния других клеток иммунной системы, прежде
всего Т-лимфоцитов.
4.1.3. Клеточный иммунный ответ
В отличие от гуморального иммунного ответа, изучавшегося с конца
прошлого века, само существование чисто клеточных реакций антиген-
специфического иммунитета было обосновано относительно недавно —
в 40—50-е годы. Клеточный ответ проявляется очень разнообразно. Если
гуморальный ответ известен в формах классического антителообразова-
ния и аллергических реакций немедленного типа, то число вариантов
проявления клеточного иммунного ответа больше. Наиболее распростра-
ненным и «естественным» среди них является цитотоксический ответ, т.е.
иммунная реакция, приводящая к формированию антигенспецифических
Т-киллеров. Последние способны разрушать инфицированные клетки, на
поверхности которых экспрессируется опознаваемый антиген (вирусный,
опухолевый). Распространенной формой клеточного иммунитета является
также реакция гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ). ГЗТ —
проявление не только аллергии, но и особой формы антиинфекционной
защиты, основой которой служит активация макрофагов продуктами
Т-клеток. Клеточный иммунный ответ лежит в основе отторжения алло-
генных тканей, а также реакции трансплантированных лимфоцитов про-
тив организма-реципиента — реакций «хозяина против трансплантата» и
«трансплантата против хозяина». Перечисленные варианты клеточных
иммунных реакций по феноменологии и составу реагирующих клеток
существенно различаются.
4.1.3.1. Основные события цитотоксического
иммунного ответа
Запуск цитотоксического ответа обусловлен не попаданием инфекцион-
ных агентов в организм как таковым или выделением ими растворимых
продуктов, а инфицированием этими агентами собственных клеток орга-
низма. При этом презентация антигена Т-хелперам осуществляется обыч-
ным путем — макрофагами или дендритными клетками через воздействие
антигенного пептида в комплексе с молекулами МНС II класса. Те же
АПК (а не инфицированные клетки-мишени, как полагали раньше)
обусловливают активацию цитотоксических Т-лимфоцитов, причем анти-
генный пептид на поверхности АПК должен быть связан с молекулами
МНС I, а не II класса. В обоих случаях обязательна костимуляция,
обусловленная взаимодействием молекул CD80/CD86 АПК с корецепто-
ром CD28 Т-лимфоцита (см. рис. 79). Отсутствие молекул CD80 и CD86
(В7-1 и В7-2) на поверхности инфицированных клеток-мишеней делает
невозможной стимуляцию «наивных» СВ8+-лимфоцитов (хотя активиро-
ванные СО8+-клетки могут осуществлять свою цитотоксическую функ-
цию после простого взаимодействия TCR с комплексом антигена и
молекулы МНС I класса на поверхности клетки-мишени).
Из этих правил известны исключения. Так, имеется фракция CD8+-
клеток, лишенных корецептора CD28. Для этих клеток распознавание
молекул CD80/CD86, очевидно, не обязательно, однако их функция и их
участие в цитотоксической реакции Т-киллеров пока не изучены. Раство-
римые антигены не распознаются Т-киллерами, но предобразованные
пептиды могут индуцировать реакцию Т-киллеров, по-видимому, после
связывания АПК с молекулами МНС I класса.
В результате этих событий клоны СВ8+-клеток, распознавших анти-
генный пептид, презентированный АПК, выходят из фазы покоя Gg в
раннюю фазу G(, подвергаются бласттрансформации и экспрессируют
ряд активационных молекул. Из последних на этом этапе особенно
важна молекула CD25 — легкая цепь высокоаффинных рецепторов для
ИЛ-2. На этих этапах ответа «помощь» при активации Т-киллеров состо-
ит исключительно в выработке ИЛ-2, который обусловливает размноже-
ние СВ8+-клеток, вовлекаемых в ответ. Как правило, источником ИЛ-2
в этом случае служат недавно активированные Т-хелперы — ThO-клетки.
Однако допускается ситуация, когда в результате стимулирующего воз-
действия со стороны АПК активированные СВ8+-клетки сами начинают
вырабатывать ИЛ-2, т.е. обеспечение размножения предшественников
цитотоксических клеток происходит по аутокринному механизму (см.
раздел 3.5.2 и рис. 79). Контактное взаимодействие прекиллеров с Т-хел-
перами на данном этапе не является обязательным.
Каковы бы ни были детали начальных стадий активации цитотокси-
ческих Т-клеток, ее конечный результат ясен: вследствие распознавания
антигенного пептида при участии АПК клоны СВ8+-Т-лимфоцитов ак-
тивируются. Под влиянием ИЛ-2, вырабатываемого ThO-клетками или
аутокринно, они пролиферируют, что обеспечивает необходимую чис-
ленность цитотоксических Т-лимфоцитов для достижения конечной
цели данной формы иммунного ответа. Эта цель состоит в разрушении
клеток, на поверхности которых присутствуют молекулы МНС I класса,
содержащие чужеродные пептиды, т.е. инфицированные или трансфор-
мированные клетки.
В отличие от Т-хелперов для длительной пролиферации нуждающих-
ся в контакте с вспомогательными клетками и в действии интерлейки-
нов, для поддержания пролиферации активированных цитотоксических
Т-клеток нужно присутствие единственного фактора роста — ИЛ-2. Он
не только поддерживает продолжительное размножение клеток, действуя
на их рецепторы, но и усиливает экспрессию этих рецепторов. Однако
известны некоторые цитокины, способные поддерживать пролиферацию
активированных СЭ8+-лимфоцитов, действуя в сочетании с ИЛ-2 и даже
самостоятельно. Это ИЛ-7, 4, 13 и 15, а также ряд медиаторов, действую-
щих как кофакторы Т-ростовых цитокинов (ФНОа, ИЛ-1, 10, 12). Реаль-
ный вклад этих интерлейкинов и их комбинаций в развитие цитоток-
сического ответа in vivo не выяснен.
Таким образом, цитотоксический ответ зависит в основном от анти-
генного стимула и наличия ИЛ-2, в обеспечении которым СО8+-прекил-
леров участвуют Т-хелперы, сами прекиллеры и необходимые для их
активации вспомогательные клетки.
Хотя ИЛ-2 обусловливает лишь переход из ранней фазы Gj в позд-
340
нюю фазу (для последующего «движения» клетки по циклу цитокины не
нужны), его присутствие необходимо для осуществления повторных де-
лений. При цитотоксическом иммунном ответе происходит 4—5 делений
СЭ8+-клеток на протяжении первых 3—4 сут иммунного ответа. В этот
период ответ чувствителен к действию ионизирующей радиации и раз-
личных цитотоксических агентов.
По завершении делений и частично на их фоне происходит диффе-
ренцировка эффекторных цитотоксических клеток из СВ8+-клеток-
предшественников. По своим внешним проявлениям созревание цито-
токсических Т-клеток не имеет ничего общего с превращением акти-
вированных В-лимфоцитов в плазматические клетки. Активированные
Т-клетки сохраняют свою бластную форму; цитоплазматический аппарат
для синтеза белков почти не развивается. Однако на молекулярном уров-
не удается зарегистрировать активацию ряда генов. Некоторые из этих
генов кодируют молекулы, участвующие в комплексировании с клетка-
ми-мишенями и осуществлении цитолиза (например, перфорин, гранзи-
мы, интегрины, в частности, VLA-4, другие поздние активационные
молекулы; см. раздел 3.5.2).
Описанные процессы происходят в основном в тимусзависимых
зонах лимфоидных органов — в паракортикальной зоне лимфатических
узлов, в меньшей степени — в параартериальных муфтах селезенки. При
этом указанные зоны гипертрофируются. В процессе размножения клет-
ки выходят за пределы названных зон и могут перемещаться в мозговой
слой лимфатических узлов и краевую зону селезенки. По мере формиро-
вания клеток-эффекторов увеличивается их выход из лимфоидных орга-
нов в циркуляцию. Этому способствуют ослабление их связи с клетками
микроокружения (из-за снижения экспрессии L-селектина), приобрете-
ние инвазивности и увеличение подвижности.
Из циркуляции цитотоксические Т-лимфоциты разносятся в различ-
ные органы и ткани, причем на определенном этапе их развития это рас-
селение характеризуется низкой избирательностью в отношении лимфо-
идной ткани. Причина этого заключается в упомянутом выше ослабле-
нии экспрессии «рецепторов хоминга» — L-селектинов. Однако усиление
экспрессии интегринов LFA-1 и VLA-4 способствует проникновению ци-
тотоксических клеток в очаги воспаления, в которых клетки эндотелия
несут рецепторы для интегринов — молекулы семейств ICAM и VCAM.
По-видимому, биологический смысл этого явления состоит в обеспече-
нии присутствия цитотоксических клеток во всех регионах организма, но
в первую очередь в очагах вероятного сосредоточения клеток-мишеней.
Это объясняется тем, что инфицированные клетки, подлежащие уничто-
жению, локализуются отнюдь не в одних лимфоидных органах и их при-
сутствию в определенных участках организма с большой вероятностью
сопутствует воспалительная реакция.
4Л.3.2. Гиперчувствительность замедленного типа
Иную, самую медленную, форму клеточного иммунного ответа представ-
ляет гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ). Она проявляется в
341
нескольких формах: контактной гиперчувствительности, лекарственной
ГЗТ, в образовании инфекционных гранулем. Известным проявлением
ГЗТ служит туберкулезная реакция — ответ сенсибилизированного орга-
низма на локальное введение туберкулина. Особенность ГЗТ заключается
в практически полном отсутствии видимых проявлений на этапе форми-
рования иммунного ответа после введения сенсибилизирующей дозы
антигена/аллергена и проявлении реакции лишь после повторного, раз-
решающего, введения антигена.
ГЗТ была одной из первых иммунологических реакций, на примере
которых была осознана возможность развития антигенспецифического
иммунного ответа, не связанного с выработкой антител, и аргументиро-
вана решающая роль лимфоцитов в качестве эффекторных клеток этой
реакции. Именно ГЗТ была первой иммунной реакцией, для которой
была показана возможность адоптивного («приемного») переноса имму-
нитета живыми лимфоцитами при невозможности пассивного переноса
сывороткой. Особенность клеточной основы ГЗТ состоит в том, что ее
эффекторными клетками являются не цитотоксические лимфоциты, а
СБ4+-клетки, продуцирующие цитокины, т.е. Т-хелперы (в данном кон-
тексте они нередко обозначаются как эффекторы ГЗТ).
При экспериментальном воспроизведении ГЗТ антиген вводят в пол-
ном адъюванте Фрейнда внутрикожно с целью сенсибилизации. Спустя
5—7 дней вводят разрешающую дозу антигена также локально. В первые
часы после этого развивается ранняя фаза реакции: инфильтрация места
введения нейтрофилами, преходящее развитие аллергического воспале-
ния в ответ на локальный выброс тучными клетками серотонина, кото-
рый провоцируется сенсибилизированными СБ4+-клетками и их про-
дуктами. Через 24—72 ч проявляется вторая, основная, фаза реакции,
обусловленная инфильтрацией места введения антигена мононуклеарны-
ми клетками: на месте введения развивается очаг воспаления в виде па-
пулы, которая затем подвергается затвердению и некрозу. Общая дли-
тельность процесса варьирует от 7 дней до нескольких недель.
В основе всех вариантов клеточных реакций замедленного типа
лежит иммунное воспаление. Основную роль в его развитии играют ак-
тивированные макрофаги. Сенсибилизированные СО4+-Т-клетки осу-
ществляют функцию вовлечения макрофагов в реакцию путем их акти-
вации. Клеточные события при ГЗТ могут быть представлены так, как
это показано на рис. 91. Процессы сенсибилизации при первом введении
антигена осуществляются, по-видимому, обычным путем. Безусловная
роль макрофагов в запуске этого процесса доказана возможностью ин-
дукции ГЗТ переносом макрофагов, предварительно инкубированных с
антигеном в течение 1—24 ч. Сенсибилизирующим действием обладают
даже макрофаги, убитые после поглощения и переработки антигена. Раз-
витие ГЗТ при внутрикожном введении антигена или накожной апплика-
ции сенсибилизирующих веществ обусловлено участием в их восприятии
белых отростчатых эпидермоцитов (клеток Лангерганса).
Главным результатом сенсибилизирующего воздействия является
развитие иммунного ответа, а его основными участниками — СП4+-клет-
ки. Преимущественное вовлечение в процесс именно этих клеток, при-
342
чем в их ТЫ-варианте, связано с особенностями презентации антигена.
Последняя зависит от химической природы антигена. Для направления
реакции в данное русло важно присутствие в микроорганизмах, в част-
ности микобактериях, липидных компонентов или использования адъю-
вантов, содержащих масляные компоненты и микобактерии. Важны
также пути проникновения антигена в организм (предпочтительно через
кожу). Наконец, существенную роль в вовлечении в ответ Thl-клеток иг-
рает повышенная экспрессия на вспомогательных клетках молекул МНС
II класса, представляющих антигенный пептид. Секретируемый ими ИЛ-
12 служит тем фактором, который направляет дифференцировку Т-хел-
перов в сторону ТЫ.
Активация СП4+-клеток происходит в лимфоидных органах, глав-
ным образом в паракортикальных зонах лимфатических узлов. Результа-
том взаимодействия «наивных» СП4+-клеток с антигенпредставляю-
щими клетками являются активация соответствующих клонов Т-лимфо-
цитов и выработка ими ИЛ-2. ИЛ-2 обеспечивает осуществление не-
скольких (3—4) делений, после чего клетки, у которых к этому времени
изменился набор мембранных молекул адгезии (аналогично тому, как это
происходит при цитотоксическом ответе), покидают лимфатический узел
с эфферентной лимфой и расселяются в разных отделах иммунной сис-
темы. При этом до повторного воздействия антигена эти клетки практи-
чески не секретируют цитокины. Проявления иммунного ответа на
данном этапе можно обнаружить, лишь изучая морфологию региональ-
ного лимфатического узла и анализируя активность СП4+-клеток. Ито-
гом этой фазы иммунного ответа является готовность организма к
реакции на введение разрешающей дозы антигена или на его повторное
поступление естественным путем.
Такая готовность может быть тестирована по способности лимфоид-
ных клеток переносить сенсибилизацию к иммуногену. Эта способность
формируется с 7-х суток после первичного контакта с антигеном (реже в
более ранний срок) и связана преимущественно с бластными формами
лимфоцитов. Значительно позже, к 30-м суткам, формируются Т-клетки
памяти — малые лимфоциты, также способные переносить состояние ги-
перчувствительности. Описана возможность переноса состояния специ-
фической ГЗТ с помощью бесклеточного диализуемого фактора, назы-
ваемого фактором переноса. Несмотря на длительные целенаправленные
усилия, ни природа действующего начала, ни механизм переноса пока не
Установлены; сама возможность переноса специфического иммунитета с
помощью пептидов в настоящее время представляется сомнительной.
Описанные выше достаточно разнообразные события на клеточном
Уровне практически никак не проявляются макроскопически. Лишь по-
вторное введение антигена (места первого и второго введения могут не
совпадать) приводит к развитию реакции, регистрируемой как ГЗТ. При
Интервале между введениями менее 20 сут эту реакцию нельзя рассматри-
вать как анамнестическую (как вторичный ответ), поскольку ее эффекто-
рами в этом случае являются не клетки памяти, а Т-лимфоциты, активи-
рованные при первом контакте с антигеном. Таким образом, в данном
случае имеет место двухфазный первичный иммунный ответ, требующий
1ЛА
двух введений антигена, разделенных определенным временным интер-
валом. Впрочем, существенных различий в феноменологии и механизмах
ГЗТ, развивающейся на основе реактивации «первичных» эффекторов
ГЗТ и клеток памяти, нет.
В основе воспалительной реакции, развивающейся в месте введе-
ния разрешающей дозы антигена или повторного поступления инфек-
ционного агента, лежит цепь событий, основными участниками кото-
рых являются Thl-клетки и макрофаги. Макрофаги обусловливают ло-
кальную активацию эндотелия сосудов, обеспечивающую миграцию
сюда моноцитов и, что является ключевым фактором, предактивиро-
ванных CD4+ — эффекторов ГЗТ. Их миграция в очаг начинающегося
воспаления происходит благодаря экспрессии ими интегринов, распо-
знающих соответствующие рецепторы, которые возникают на клетках
эпителия под действием воспалительных цитокинов. Роль молекул ад-
гезии в процессах миграции клеток иммунной системы рассмотрена в
разделах 1.2.4 и 2.1.1. Миграционные процессы при развитии ГЗТ осу-
ществляются на фоне воспалительной реакции. На поверхности акти-
вированных эндотелиальных клеток последовательно экспрессируются
молекулы адгезии, создающие возможность сначала локальной задерж-
ки циркулирующих лейкоцитов, а затем их проникновения через стенку
мелких сосудов в ткань. В случае развития кожных реакций, помимо
интегринов LFA-1 и VLA-4, присутствующих на поверхности Т-клеток,
важную роль в направленной миграции Т-клеток играет антиген CLA.
Этот антиген экспрессируется на поверхности Т-клеток под влиянием
трансформирующего фактора р и ИЛ-2. Молекула CLA распознает се-
лектины на поверхности эндотелиальных клеток. Для миграции CD4+-
клеток в кожу и слизистые оболочки важна также экспрессия мембран-
ных интегринов «ьР4 и <хеР7, распознающих молекулу MadCAM эндо-
телия.
В месте повторного введения антиген, связавшийся с макрофагами,
Рис. 91. Межклеточные взаимодействия при развитии гиперчувствительности за-
медленного типа.
I- Индуктивная фаза. АПК (дендритные клетки — ДК или макрофаги — Мф) вза-
имодействуют с Т-хелперами (Тх), которые получают 3 сигнала: 1 — за счет рас-
познавания с помощью TCR при участии корецептора CD4 комплекса молекулы
МНС II класса с антигенным пептидом, образовавшимся в результате процессин-
га молекулы антигена (АГ); 2 — за счет взаимодействия костимулирующих моле-
кул CD28 и 80 (а также CD86); 3 — за счет действия ИЛ-12, продуцируемого
АПК. В результате Т-хелпер дифференцируется в ТЫ-клетку. II. Эффекторная
фаза. ТЫ-клетка взаимодействуют с макрофагом, презентирующим пептидный
фрагмент того же антигена (сигнал 1а). При дополнительной костимуляции через
CD28 (сигнал 2а) клетка активируется и выделяет комплекс цитокинов (см. в
рамке). Один из них — интерферон у (ИФНу) — активирует макрофаги (сигнал
За), что приводит к повышению их фагоцитарной, бактерицидной, секреторной
и киллерной активности. Макрофаги выделяют большой набор цитокинов (см. в
рамке), в значительной степени опосредующих проявления реакции.
345
вновь презентируется предактивированным СП4+-клеткам, на этот раз
макрофагами (см. рис. 91). В результате реализуется уже намеченное на
предыдущем этапе направление их дифференцировки в «воспалитель-
ные» Thl-клетки. Теперь эти клетки выделяют набор цитокинов, свойст-
венный этой субпопуляции: ИЛ-2, интерферон у, ФНОа, лимфотоксин,
ГМ-КСФ. Из этого набора для реализации ГЗТ особенно важен интерфе-
рон у. По-видимому, первой мишенью его действия становятся макрофа-
ги, представляющие антиген Т-клеткам. На макрофаги действует и мем-
бранный ФНОа, экспрессируемый на поверхности ТЫ-клеток. Эти ци-
токины в кооперации вызывают сильную активацию макрофагов и сти-
мулируют их способность убивать микроорганизмы. Основными прояв-
лениями стимуляции служат усиление слияния фагосом с лизосомами,
генерации активных форм кислорода и окиси азота, а также секреция
воспалительных цитокинов.
Поскольку активация макрофагов может сопровождаться выражен-
ной деструкцией тканей, в очаге ГЗТ срабатывают механизмы локализа-
ции активности этих клеток. Один из таких механизмов состоит в ориен-
тации секреции цитокинов в зону контакта Т-клеток и макрофагов.
Кроме того, длительность секреции цитокинов воспалительными Т-клет-
ками очень мала в связи с быстрой деградацией соответствующей мРНК.
Наконец, довольно быстро включаются механизмы, ограничивающие ре-
акцию, — макрофаги секретируют рецепторный ингибитор ИЛ-1, раство-
римые формы рецепторов ФНОа и т.д.
«Коктейль» цитокинов, выделяемых ТЫ-клетками, макрофагами и
клетками эндотелия, обусловливает тот широкий спектр общих и мест-
ных проявлений, который свойствен ГЗТ. ИЛ-2 обеспечивает размноже-
ние Т-клеток. Под влиянием ГМ-КСФ стимулируется миелопоэз, а
вырабатываемые макрофагами и эндотелиальными клетками Р-хемокины
привлекают моноциты в очаг ГЗТ. Характерно, что при этой форме отве-
та слабо выражена сосудистая реакция и почти отсутствует отек. В то же
время происходит сильная инфильтрация очага воспаления клетками,
что проявляется в отвердении воспаленного участка.
При развитии неэффективной реакции на внедрение инфекционных
агентов, паразитов или инертных частиц, которые не поддаются разруше-
нию и элиминации, формируется гранулема. Гранулема представляет
собой морфологическую структуру, в центре которой сосредоточены воз-
будитель, инфицированные макрофаги, гигантские эпителиоидные клет-
ки (слившиеся макрофаги), детрит, а вокруг формируется клеточный вал,
сформированный Т-лимфоцитами или клетками других типов (их состав
зависит от природы возбудителя). В центральной части гранулемы обыч-
но формируется некроз, причем распад ткани может вызвать серьезную
деструкцию, как это происходит, например, при туберкулезе. Фактически
гранулема представляет собой новообразованную морфологическую
структуру, предназначенную для изоляции возбудителя или иного чуже-
родного объекта, разрушение и элиминация которых оказываются невоз-
можными.
Итак, можно выделить три основные разновидности проявлений и
механизмов адаптивного иммунного ответа:
346
• гуморальный ответ;
• цитотоксический ответ;
• ответ типа ГЗТ.
Их основные особенности обобщены в табл. 68. Они могут быть све-
дены к различной комбинации и роли трех типов клеток, участвующих в
эазвитии этих форм ответа:
• в качестве АПК при гуморальном ответе обычно выступают В-лим-
фоциты, при цитотоксическом — дендритные клетки, при ГЗТ при
первом действии — дендритные клетки или макрофаги, при по-
вторном — макрофаги.
• Т-хелперами при гуморальном ответе служат ТЬ2-клетки, при
цитотоксическом — ThO- или ТЫ-клетки (только как источники
ИЛ-2), при ГЗТ — Thl-клетки;
• эффекторными клетками при гуморальном ответе являются потом-
ки В-лимфоцитов — плазмоциты, продуцирующие антитела, при
цитотоксическом ответе — потомки СО8+-клеток — цитотокси-
ческие Т-лимфоциты, при ГЗТ — макрофаги, активированные
цитокинами ТЫ-клеток.
К этим вариантам можно добавить субвариант — гиперчувствитель-
ность немедленного типа (см. раздел 5.2.1). Это разновидность гумораль-
ного ответа, при которой эффекторными клетками служат тучные клетки
и базофилы, активируемые антителами.
4.1.4. Иммунологическая память и вторичный
иммунный ответ
Иммунологическая память относится к основным понятиям иммуноло-
гии. Действительно, смысл индивидуального распознавания антигенов
сводится к тому, чтобы при повторном контакте с ними иммунная защита
была более эффективной. Это достигается благодаря формированию
иммунологической памяти, которая служит основой вторичного иммун-
ного ответа, более результативного, чем первичный. Поэтому можно
।сказать, что состояние иммунитета к возбудителям инфекционных забо-
леваний в значительной степени сводится к наличию клеток памяти и
готовности к вторичному иммунному ответу.
4 .1.4.1. Клетки памяти
Клетки памяти представляют собой Т- и В-лимфоциты. Единственный
способ их опознания до недавнего времени основывался на том, что in
vitro и in vivo (при адоптивном переносе) эти клетки обеспечивают
развитие вторичного иммунного ответа на конкретные антигены. Послед-
нее свидетельствует о клональной структуре популяции клеток памяти.
Некоторые свойства клеток памяти уже были рассмотрены в разделе 3.5.2.
Клетки памяти представляют собой малые лимфоциты. На основа-
547
Таблица 68. Основные типы иммунного ответа
Тип ответа АПК Т-хелперы Эффекторы Назначение
Гуморальный В-клетки Th2 Антителообразую- щие клетки (плаз- моциты) Защита от внекле- точных микроор- ганизмов и токси- нов
Гиперчувствитель- ность немедлен- ного типа В-, тучные клетки Th 2 IgE-продуцирую- щие, тучные клет- ки, эозинофилы Защита от внекле- точных паразитов
Цитотоксический Дендритные клетки ThO, Thl Цитотоксические СО8+-Т-клетки Защита от виру- сов и опухолевых клеток
Гиперчувствитель- ность замедлен- ного типа (ГЗТ) Дендритные клетки, макрофаги Thl CD4+-Т-клетки, макрофаги Защита от внутри- клеточных микро- организмов и паразитов
нии ряда признаков (преимущественно косвенных, например, по экс-
прессии на Т-клетках маркера асиалоСМ!) сделано заключение, что они
находятся не в фазе покоя, как «наивные» малые лимфоциты, а в фазе
Gp Безусловно, это имеет отношение к более быстрому выходу этих кле-
ток в пролиферацию, требующему меньшего числа активационных сиг-
налов. Принципиальными для клеток памяти являются два их свойства:
способность к рециркуляции и большая продолжительность жизни
(годы; у мышей она сопоставима с продолжительностью жизни). Первое
из этих свойств обеспечивает мобильность и широкое распространение
клеток памяти в организме. Это служит основой для быстрого опознава-
ния ими чужеродных агентов, которые могут внедряться в любом участке
организма, и для ускоренного реагирования на их антигены. Большая
продолжительность жизни обусловливает длительное сохранение имму-
нитета к возбудителям инфекционных заболеваний и другим вредным
биологическим и химическим агентам.
Для В-клеток памяти едва ли не единственным опознавательным
признаком служит наличие мембранных иммуноглобулинов «поздних»
изотипов — IgG или IgA, поскольку подавляющее большинство нестиму-
лированных малых лимфоцитов несет мембранный IgM или IgM в соче-
тании с IgD; на В-клетках памяти эти изотипы практически отсутствуют.
Другая особенность В-клеток памяти заключается в преобладании в
их составе мутантных V-генов, тогда как в составе рецепторов «наивных»
В-клеток V-гены хотя и перестроены, но основу их составляют нуклео-
тидные последовательности, свойственные зародышевым V-генам. Нако-
нец, для В-клеток памяти характерна высокая экспрессия ингибитора
апоптоза Вс1-2.
Достаточно точно известно место образования В-клеток памяти при
первичном иммунном ответе. Это зародышевые центры вторичных фол-
348
ликулов лимфоидных органов, точнее, их светлая зона. Здесь под влия-
нием фолликулярных дендритных клеток происходит детерминация
дальнейшего развития В-лимфоцитов в плазматические клетки или клет-
ки памяти. Точные механизмы, обусловливающие этот выбор, неизвест-
ны, но показано, что в этом процессе участвуют сигналы, передаваемые
с помощью ИЛ-1 и мембранной молекулы CD23. Принципиально важ-
ным для формирования как плазматических клеток, так и В-клеток па-
мяти является более ранний сигнал, получаемый от Т-хелперов через
мембранную молекулу CD40. Из зародышевых центров сформировав-
шиеся В-клетки памяти поступают в рециркуляцию.
Менее изучены локализация и механизмы образования Т-клеток па-
мяти. Допускают, что эти клетки представляют собой не самостоятель-
ную дифференцировочную линию, а вариант долгоживущих эффектор-
ных клеток. Т-клетки памяти образуются в тимусзависимых зонах лим-
фоидных органов — паракортикальной зоне лимфатических узлов и
параартериальных муфтах селезенки. В популяции клеток памяти преоб-
ладают CD4+-клетки, но есть и CD8+-лимфоциты.
Значительно больше сведений накоплено о маркерах Т-клеток памя-
ти, которые рассматривались выше (см. раздел 3.5.2 и табл. 64). Эти клет-
ки имеют все основные маркеры Т-лимфоцитов, включая рецепторный
комплекс CD3—TCR, вспомогательные и адгезивные молекулы. На их
поверхности повышено содержание ряда адгезивных молекул, участвую-
щих в обмене сигналами с вспомогательными клетками при иммунном
ответе, а также с эндотелиальными клетками при миграции, но снижена
экспрессия L-селектина. Наиболее четкими признаками Т-клеток па-
мяти являются экспрессия на их поверхности CD45R0 и отсутствие
CD45RA. В Т-клетках памяти, как и в В-клетках, содержится ингибитор
апоптоза Вс1-2. Таким образом, если нестимулированные Т-клетки пери-
ферической крови и органов иммунной системы имеют мембранный фе-
нотип CD45RA++CD44+CD62L+Bcl-2+, то Т-клетки памяти имеют фено-
тип CD45R0++CD44++CD62L_Bcl-2++.
4 .1.4.2. Вторичный иммунный ответ
Вторичный ответ отличается от первичного по многим параметрам. Он
развивается быстрее, требует меньших доз антигена, все его проявления
более интенсивны, он имеет более выраженные признаки «созревания»,
специфичность его гуморальных и клеточных факторов по отношению к
Иммуногену выше и, наконец, он обеспечивает более эффективную защи-
ту организма, чем первичный иммунный ответ. Особенно четко особен-
ности вторичного иммунного ответа могут быть проиллюстрированы на
примере антителообразования (рис. 92).
Темп и интенсивность IgM-ответа примерно одинаковы при первич-
ной и вторичной реакции на антиген и аффинность IgM-антител практи-
чески не изменяется, оставаясь низкой — около 10"5 М. Очевидно, это
свидетельствует о том, что в популяции В-лимфоцитов, несущих мем-
бранный IgM, клетки памяти практически отсутствуют. Что касается
IgG-ответа, то его уровень при вторичном ответе несопоставимо выше,
349
Рис. 92. Кинетика титров IgM- и IgG-антител при первичном и вторичном им-
мунном ответе.
АГ — антиген, АТ — антитела. Стрелкой отмечены сроки первичной (1) и вто-
ричной (2) иммунизации.
чем при первичном. При этом значительно увеличивается темп повыше-
ния титра антител, фаза нарастания секреции антител продолжается
дольше, антитела дольше находятся в сыворотке крови. К этому необхо-
димо добавить, что при вторичном иммунном ответе значительно интен-
сивнее осуществляется мутационный процесс, обусловливающий по-
вышение сродства антител к антигену. В результате происходит драмати-
ческий рост аффинности, которая может возрастать на три порядка — от
10“6 М в начале вторичного ответа до 10“9—5 • 1О~10 М на его высоте.
Результаты изучения морфологии вторичного ответа на уровне лим-
фоидных органов также свидетельствуют о его большой эффективности,
судя по интенсивности процессов пролиферации, резкому и более бы-
строму, чем при вторичном ответе, нарастанию числа IgG-антителообра-
зующих клеток. При подсчете числа этих клеток в селезенке обращает на
себя внимание относительно короткий срок, в течение которого поддер-
живается их высокая численность в селезенке. Это как будто не позволя-
ет объяснить длительное сохранение антител в сыворотке крови, даже
учитывая относительно большой период полужизни IgG.
Это противоречие можно объяснить особенностями локализации
антителообразования при вторичном иммунном ответе. Дело в том, что в
первые дни вторичного ответа В-клетки памяти особенно интенсивно
3S0
мигрируют в костный мозг, хотя он активно участвует и в продуктивной фазе
первичного гуморального ответа. При вторичном ответе костный мозг стано-
вится основным средоточием антителообразования (особенно на поздних
стадиях). Именно антителообразующие клетки костного мозга обусловлива-
ют продолжительность периода высокого содержания IgG-антител в сыво-
ротке крови. У людей пожилого возраста костный мозг становится
источником до 80 % антител, продуцируемых при вторичном ответе.
Более высокая эффективность свойственна также вторичному гумо-
ральному ответу, обеспечивающему защиту слизистых оболочек. Предсу-
ществование IgA+-клеток памяти в lamina propria позволяет сократить
довольно длительную индуктивную фазу, включающую запуск активации
IgA+В-лимфоцитов в групповых лимфатических фолликулах (пейеровых
бляшках), их миграцию в брыжеечные лимфатические узлы, а затем в
lamina propria, где эти клетки дифференцируются в плазмоциты. При
вторичном ответе IgA+-mieTKn памяти исходно присутствуют или быстро
мигрируют в lamina propria кишечника, превращаются в плазмоциты и
начинают секретировать IgA-антитела.
Хотя столь же четкие данные, которые иллюстрировали бы преиму-
щества вторичного Т-клеточного ответа перед первичным, отсутствуют,
наличие таких преимуществ не вызывает сомнений, о чем свидетельству-
ют многочисленные косвенные данные. Изучение реакции на аллоанти-
гены цитотоксических Т-клеток in vitro свидетельствует о том, что
использование Т-клеток от предварительно иммунизированных живот-
ных существенно ускоряет ответ. При этом костимуляция не требуется, а
необходимо лишь распознавание комплекса антигенного пептида с моле-
кулой МНС I класса и присутствие ИЛ-2.
Как и при гуморальном ответе, темп нарастания числа цитотоксичес-
ких клеток при вторичном ответе на вирусные антигены значительно
выше, чем при первичной иммунизации. ГЗТ у предварительно сенсиби-
лизированных животных, имеющих СП4+-клетки памяти, протекает
более бурно, сопровождается некротической реакцией, обусловленной
более интенсивной выработкой цитокинов. Наконец, отторжение алло-
трансплантатов, подсаженных повторно от доноров одного и того же ге-
нотипа, развивается по вторичному типу, что выражается в отсутствии
первичной васкуляризации и гибели пересаженной ткани в пределах 3—
5 дней. Отсутствие васкуляризации обусловлено активацией макрофагов
под влиянием продуктов Т-хелперов с выделением цитокинов и иных ме-
диаторов, приводящих к блокаде нормальных процессов первичного при-
живления в результате спазма сосудов, формирования тромбов и
подавления пролиферации эндотелия.
Хотя причины высокой эффективности вторичного иммунного отве-
та детально не выяснены, очевидно, что они заключаются преимущест-
венно в присутствии в организме клеток памяти. В качестве основы этой
эффективности предварительно можно назвать следующие факторы:
• вследствие исходной пролиферативной экспансии «стартовая»
численность реагирующих клонов клеток памяти выше, чем нести -
мулированных девственных лимфоцитов;
351
• в силу постоянной рециркуляции клетки памяти способны «пат-
рулировать» весь организм, что позволяет им быстрее «встретить»
соответствующий антиген при его поступлении в организм;
• клетки памяти находятся в цикле (фаза G|), что позволяет обойти
сложный этап активации, требующий участия многих клеток и
гуморальных факторов;
• вероятно, клетки памяти имеют более «возбудимый» аппарат,
связанный с внутриклеточной передачей сигнада (возможным сви-
детельством этого являются особенности строения CD45 на
Т-клетках памяти), что также позволяет сократить число стимулов,
необходимых для активации;
• при вторичном ответе отсутствует необходимость в осуществлении
некоторых этапов реакции клеток (например, переключения изо-
типов иммуноглобулинов, ТЫ/ТН2-типов Т-хелперов и т.д.), по-
скольку они уже реализовались при первичном ответе.
Точное знание всех факторов, повышающих эффективность вторич-
ного иммунного ответа, чрезвычайно важно с практической точки зре-
ния. Эти знания должны способствовать повышению результативности
вакцинации для создания устойчивости к инфекционным заболеваниям
и опухолям. Пока эффективность вакцинации в плане формирования ус-
тойчивости организма к биологической агрессии, как правило, ниже, чем
эффективность настоящего инфекционного или опухолевого процесса.
4.1.5. Эффекторные реакции адаптивного иммунитета
В главе 2 были рассмотрены основные типы эффекторных реакций
врожденного иммунитета: фагоцитоз, комплементзависимый цитолиз и
клеточно-опосредованный цитолиз (в его контактном и внеклеточном
вариантах). Специфический иммунный ответ (адаптивный иммунитет) не
вносит принципиально новых эффекторных механизмов иммунной защи-
ты. Однако существующие механизмы значительно модифицируются под
влиянием антигенспецифической компоненты, в результате чего повыша-
ются эффективность и прицельность (специфичность в отношении анти-
генов) эффекторных механизмов. Взаимосвязи между фундаментальными
механизмами реализации естественного иммунитета и антигенспецифи-
ческими механизмами отражены в табл. 69.
4.1.5.1. Нейтрализация как самостоятельный эффекторный механизм
и этап других реакций
Эффекторные механизмы приводят к конечной цели иммунных процес-
сов — сначала связывание (в функциональном плане означающее инак-
тивацию агрессивных агентов), а затем удаление из организма чужеродных
молекул. В наиболее простом случае, когда чужеродный материал пред-
ставляет собой изолированные молекулы, а не компоненты клетки, при
взаимодействии с ними антител может происходить их нейтрализация
Для наиболее эффективной нейтрализации требуется, чтобы антител?
352
Таблица 69. Эффекторные механизмы естественного и адаптивного
иммунитета
Механизм Ключевые факторы
при естественном иммунитете при адаптивном иммунитете
Нейтрализация Лектины Антитела
Фагоцитоз Нейтрофилы, макрофаги Нейтрофилы и макрофаги, активи- рованные цитокинами; объекты фа- гоцитоза опсонизированы антите- лами
Гуморальный цитолиз Комплемент, активирован- ный по альтернативному или лектиновому пути Антитела; комплемент, активиро- ванный по классическому пути
Клеточный цитолиз NK-клетки Цитотоксические Т-клетки; арми- рованные макрофаги; эозинофилы (внеклеточный цитолиз); К-клетки
Изоляция Инкапсулирование клетка- । ми соединительной ткани Образование гранулемы активиро- ванными макрофагами и клетками соединительной ткани
были направлены к функциональной группе, ответственной за токсичес-
кий эффект (например, в молекуле бактериального токсина), или изме-
няли ее конфигурацию. Однако взаимодействие с «посторонними»
частями молекулы также обычно препятствует осуществлению вредного
действия токсинов в организме, например, нарушая их взаимодействие с
клетками. Если антиген является частью чужеродной клетки, ее актив-
ность также может нейтрализоваться антителами. При этом обычно
существенно ограничиваются подвижность микробной клетки и ее спо-
собность взаимодействовать с клетками организма, в частности инфици-
ровать и повреждать их.
Нейтрализация является основной функцией антител со слабовыра-
женной способностью к вовлечению в защитную реакцию других эффек-
торных факторов иммунной системы, в частности антител изотипов IgA
и IgG2. Первые из них в секреторном варианте проявляют нейтрализую-
щую активность в просвете кишечника и других органов. При этом ней-
трализация достигается путем обездвиживания микроорганизмов и
паразитов. Это приводит к ограничению возможности микроорганизмов
преодолеть тканевый барьер и к ослаблению связи паразитов со слизи-
стой оболочкой, что вызывает (при дополнительном действии цитоки-
нов) их эвакуацию из просвета кишечника.
В тех случаях, когда с патогенами или их продуктами связываются
антитела других классов, особенно IgGl и IgG3, обладающие выражен-
ной способностью к взаимодействию с комплементом и Fc-рецептора-
Ми эффекторных клеток, связывание (и возможная нейтрализация)
служит «прологом» к более радикальным эффекторным реакциям, при-
353
17 _1Л07
водящим к элиминации антигенов и их носителей. Так, образующиеся
иммунные комплексы фагоцитируются и расщепляются, что сопровож-
дается утратой не только их токсичности, но и антигенности. Это мо-
жет рассматриваться как форма удаления чужеродной молекулы из ор-
ганизма. Точно так же связывание антител с собственными клетками,
измененными в результате инфицирования, служит «прологом» для ре-
ализации антителозависимого клеточного цитолиза. Самостоятельная и
вспомогательная роль связывания антител с антигеном схематически
отражена на рис. 93.
4.1.5.2. Эффекторные механизмы, основанные
на фагоцитозе
Распознавание определенных структур на поверхности клетки-мишени
служит обязательной предпосылкой, определяющей способность фагоци-
тов поглощать эти клетки. Многие микроорганизмы привлекают фагоци-
тирующие клетки, распознаются ими на основе примитивных механизмов
узнавания (см. раздел 2.1.1) и подвергаются фагоцитозу. Так, лектинопо-
добные молекулы фагоцитов распознают доступные остатки сахаров,
Р1 -интегрины узнают мембранный тромбоспондин. На чужеродных клет-
ках могут фиксироваться маннозосодержащий белок, С-реактивный
белок и другие гуморальные факторы, распознаваемые фагоцитами, но
лишенные антигенной специфичности. Но степень «прицельности» тако-
го распознавания невелика. Кроме того, уровень активации фагоцитиру-
ющих клеток бывает недостаточным для эффективного расщепления
поглощенных объектов. Классический пример устойчивости к внутрикле-
точным бактерицидным факторам — туберкулезные микобактерии, кото-
рые способны размножаться в фаголизосомах. Однако инфекционные
агенты, а также трансформированные и инфицированные клетки могут
защищаться от фагоцитов, маскируя мембранные структуры, которые
распознаются их рецепторами, выделяя ингибирующие агенты, и др.
Преодолению этих ограничений эффективности фагоцитарной реак-
Рис. 93. Участие антител в эффекторных иммунных реакциях.
а. Свободные антитела, связываясь с микроорганизмами, обеспечивают их ней-
трализацию. Антитела, фиксированные на поверхностях клеток или мембран,
иммобилизуют патоген, б. Антитела, фиксированные на микробной клетке, обу-
словливают связывание и активацию комплемента, что само по себе может обес-
печить бактериолиз, в. Антитела, фиксированные на поверхности патогенов,
распознаются Fc-рецепторами фагоцитирующих клеток (•например, нейтрофи-
лов — Нф), что способствует их фагоцитозу, г. Антитела, фиксирующиеся на
FcyRI-рецепторах макрофагов (Мф), «армируют» их, что резко повышает киллер-
ную активность макрофагов в отношении опухолевых клеток (ОК) и обеспечива-
ет специфичность их действия, д. Антитела, фиксированные на мембранных
антигенах опухолевых клеток, распознаются FcyRIII-рецепторами естественных
киллеров (NK-клеток), что служит предпосылкой для осуществления направлен-
ного цитолиза.
354
| Антиген
У Антитело
[j3 Комплемент
У Fc-рецептор
<1^ Микроорганизм
1-5Ф
355
ции — низкой специфичности распознавания объектов фагоцитоза и не-
достаточной активности фагоцитов — способствуют факторы адаптив-
ного иммунитета: антитела и цитокины, присоединение которых обу-
словливает «усовершенствование» реакций естественной защиты. Из-
вестно два пути подобных модификаций фагоцитарной реакции — опсо-
низация мишени специфическими антителами и активация фагоцитов
цитокинами, особенно продуктами активированных Т-клеток. Варианты
такого «усовершенствования» фагоцитарной реакции факторами адап-
тивного иммунитета показаны на рис. 93.
Недостаточная специфичность распознавания преодолевается с по-
мощью опсонизации антителами, относящимися к субклассам IgGl или
IgG3, и в еще большей степени иммунными комплексами, которые со-
держат компоненты комплемента. Опсонизированные объекты фагоци-
тируются нейтрофилами и особенно макрофагами, имеющими соот-
ветствующий рецепторный аппарат. В первом случае в распознавании
объекта участвуют Fcy-рецепторы (FyllR, в случае макрофагов Fcyl), во
втором случае, кроме того, рецепторы для комплемента, распознающие
преимущественно СЗЬ и продукты его расщепления.
Способность антител, связавшихся с чужеродным объектом, благо-
приятствовать фагоцитозу проявляется в отношении не только микроб-
ных клеток, но и их гуморальных продуктов, например токсинов. Обра-
зующиеся в процессе иммунного ответа антитела связывают их, форми-
руя иммунные комплексы (обычно с присоединением компонентов ком-
племента), различные составляющие которых распознаются соответст-
вующими рецепторами (FcR, CR). Только при наличии такого распозна-
вания иммунные комплексы могут поглощаться фагоцитами.
Иную основу имеет стимуляция фагоцитоза цитокинами. В данном
случае конечный эффект связан с активацией фагоцитирующих клеток и
повышением эффективности фагоцитоза. Классическим вариантом этой
ситуации является активация макрофагов продуктом активированных
Thl-хелперов интерфероном у. Под влиянием этого и других активирую-
щих цитокинов (ИЛ-1, ФНОа, ГМ-КСФ, р-хемокинов и др.) усиливает-
ся образование ряда факторов бактерицидности, таких как активные
формы кислорода, их галоидные производные, окись азота, лактоферрин,
некоторые ферменты и др. (см. раздел 2.1.2). Например, резистентность
микобактерий к действию внутриклеточных бактерицидных факторов
может быть преодолена с помощью интерферона у в первую очередь из-за
увеличения активности индуцибельной NO-синтетазы и повышенного
образования окиси азота, к действию которой микобактерии весьма чув-
ствительны.
4.1.5.3. Комплементзависимый цитолиз
В отсутствие антител может проявиться комплементзависимый цитолиз
обусловленный по меньшей мере тремя вариантами активации компле
мента: альтернативным путем, классическим путем с запуском через Clq
некоторыми бактериальными продуктами или классическим путем, вклю
чаемым маннозосвязывающим белком. Появление антител и формирова
.356
ние ими иммунных комплексов с антигенами поверхности клеток-мише-
ней резко повышает эффективность этого механизма и снижает опасность
«ошибочного» цитолиза. Основой данного механизма является реализа-
ция поздней литической фазы — присоединение компонентов С5—С8 и
формирование поры с участием С9 (см. раздел 2.3.1). Предыдущий этап
активации, завершающийся фиксацией на поверхности клетки-мишени
избыточного числа молекул СЗЬ, служит основой рассмотренного выше
маханизма опсонизации.
Анализ последствий мутаций или отключения генов поздних компо-
нентов комплемента свидетельствует об относительно малом вкладе ком-
плементзависимого литического механизма в иммунную защиту. Как
оказалось, этот механизм затрагивает защиту только от нейссерий. В то
же время дефицит более ранних компонентов, особенно СЗ, проявляется
более разнообразно. Это отражает использование в иммунной защите не-
литических механизмов элиминации клеток, нагруженных комплемен-
том, скорее всего фагоцитоза опсонизированных им объектов. Тем не
менее основная роль комплемента в опосредовании гемолиза эритроци-
тов при аутоиммунной патологии и переливании несовместимой крови
не вызывает сомнений.
4.1.5.4. Эффекторные механизмы, основанные
на клеточно-опосредованном цитолизе
Особая ситуация возникает при инфицировании чужеродными агентами
или при генетически обусловленных изменениях собственных клеток
организма. При этом «тактика» иммунной системы однозначна: она не
пытается «вылечить» измененную клетку, а убивает ее. Известны варианты
естественного цитолиза, индуцируемого при контактном взаимодействии
клеток, когда эффекторами являются NK-клетки, макрофаги и нейтро-
филы. Во всех этих случаях гибель клетки-мишени является следствием
передачи ей летального сигнала от эффекторной клетки, но основой
распознавания служат примитивные механизмы, не различающие инди-
видуальных антигенов.
Цитотоксическая активность макрофагов, обусловленная не фагоци-
тозом, а контактными взаимодействиями, значительно повышается при
их «армировании» антителами. Этот феномен связан со способностью
антител подклассов IgGl и IgG3, не комплексированных с антигеном,
связываться с высокоаффинными рецепторами типа FcyRI, которые экс-
прессируются на поверхности макрофагов. Это придает действию макро-
фагов прицельность (см. рис. 93). После связывания фиксированных
антител с антигеном клетки-мишени между ней и макрофагом происхо-
дит обмен сигналами, в котором участвуют и которое усиливают другие
молекулы, вовлекаемые во взаимодействие, прежде всего интегрины и
рецепторы для них. Результатом являются очень сильное потенцирова-
ние цитотоксической активности макрофагов, резкое повышение их ли-
тического потенциала. Однако реальное место этого эффекторного меха-
низма в иммунной защите выяснено недостаточно.
Специфической «надстройкой» над механизмом цитолиза, опосредо-
357
ванного NK-клетками, служит антителозависимая клеточно-опосредо-
ванная цитотоксическая реакция (см. рис. 93). Суть модификации в этом
случае состоит в опсонизации клеток-мишеней антителами подклассов
IgGl или IgG3 и подключении к их распознаванию рецепторов типа
FcyRIII. Не вызывает сомнений, что вовлечение в процесс рецепторов
FcyRIII повышает эффективность этой эффекторной реакции.
Другим вариантом усовершенствования механизма естественного
цитолиза с помощью факторов адаптивного иммунного ответа является
развитие ЛАК-ответа — расширение спектра клеток-мишеней и интенси-
фикация механизма лизиса, опосредованного NK-клетками, под влияни-
ем лимфокинов, вырабатываемых Т-лимфоцитами, в первую очередь
ИЛ-2 (см. также разделы 2.2 и 4.3.2).
4.1.5.5. Т-клеточный цитолиз
Соединение механизмов клеточно-опосредованного цитолиза со специ-
фичностью распознавания клеток-мишеней служит основой иммунного
цитолиза, опосредованного СВ8+-Т-киллерами. Эта форма цитолиза от-
личается от цитотоксичности, вызываемой NK-клетками, своим началь-
ным этапом. Во-первых, требуются время и осуществление достаточно
сложных процессов пролиферации и дифференцировки Т-клеток, чтобы
сформировались активные Т-киллеры; в основе этих процессов лежит
цитотоксический ответ, который был рассмотрен выше (см. раздел 4.1.3).
Во-вторых, взаимодействие цитотоксических клеток-эффекторов с клет-
ками-мишенями основывается на распознавании того самого комплекса
антигенного пептида с молекулой МНС I класса, на который был направ-
лен иммунный ответ. Однако при этом не требуются костимулирующие
воздействия, т.е. распознавание происходит без участия антигенпредстав-
ляющих клеток: комплекс антигенного пептида и молекулы МНС I класса
распознается Т-киллером на самой клетке-мишени.
В остальном механизмы NK-зависимой и Т-клеточной цитотокси-
ческих реакций различаются мало. Распознавание антигена клетки-ми-
шени Т-клеточным рецептором при участии молекулы CD8 становится
событием, запускающим и пространственно организующим последую-
щие процессы. В роли вспомогательных молекул адгезии, которые спо-
собствуют созданию прочного контакта Т-киллеров и клеток-мишеней,
не вызывает сомнений значение молекул, связанных с функцией лимфо-
цитов — LFA: LFA-1 (р2-интегрин CDlla/CD18). Т-клетки распознают
молекулы ICAM-1, экспрессируемые клетками-мишенями, a LFA-2
(CD2) — широко распространенную молекулу LFA-3 (CD58). Под влия-
нием связывания TCR с антигенным комплексом повышается сродство
LFA-1 к ее мишени (мишеням) и связь между клетками упрочивается.
Затем в Т-клетке происходит реорганизация цитоплазматических гранул
и компонентов цитоскелета. Связанные с мембранами гранулы типа 1
(плотные) и 2 (везикулярные) концентрируются под участком мембраны,
прилежащим к клетке-мишени. На пространстве между ядром и этим
участком выстраиваются клеточный центр и аппарат Гольджи; здесь со-
средоточиваются белки цитоскелета — актин и тубулин.
358
Т-киллер
Ядерные Клепса-
мишени мишень
Эндонуклеазы
*
Фрагментация
ДНК I
АПОПТОЗ
Рис. 94. Механизмы осуществления цитотоксической активности Т-киллеров.
Т-киллеры путем экзоцитоза выделяют гранзимы и мономеры перфорина. Пос-
ледний полимеризуется в мембране клетки-мишени, формируя пору, достаточ-
ную для проникновения внутрь клетки гранзимов. Последние активируют кас-
пазы, включая тем самым сигнальный путь, приводящий к развитию апоптоза.
Т-киллеры экспрессируют Fas-лиганд и секретируют молекулы ФНОа и 0, кото-
рые взаимодействуют со специфическими рецепторами мембраны клетки-ми-
шени и запускают через молекулы FADD и TRADD, связанные с доменом гибели
(DD) внутриклеточной части рецепторов, сигнал, приводящий к развитию апоп-
тоза (см. рис. 81).
Затем происходит программирование клеток-мишеней к лизису, в
основе которого лежит Са2+-зависимый процесс передачи в клетку «ле-
тальной информации», содержащейся в гранулах. Это осуществляется
путем слияния мембран гранул (на них содержатся молекулы адгезии, а
на везикулярных — даже молекулы МНС I класса) с выходом их содер-
жимого в зону межклеточного контакта. В гранулах в неактивном состо-
янии (в связи с низким pH, недостаточной концентрацией Са2+) имеют-
ся белки, участвующие в реализации гибели клеток-мишеней, — перфо-
рин и гранзимы. Освободившись из гранул при обязательном присутст-
вии ионов Са, эти белки активируются. Около 20 молекул перфорина,
полимеризуясь, формируют пору в мембране клетки-мишени, через ко-
359
торую в клетку проникают сериновые протеиназы — гранзимы. Эти фер-
менты участвуют в запуске процессов, которые приводят к фрагментации
ДНК и развитию апоптоза (см. раздел 3.5.3, рис. 33 и 34).
В отличие от вызываемого NK-клетками цитолиза, который сводится
к действию перфорина и гранзимов, при Т-клеточном цитолизе в реак-
цию вовлекаются дополнительные механизмы. В реализацию апоптоза
при этом вносят вклад сигналы, поступающие в клетку-мишень при вза-
имодействии Fas-лиганда Т-киллера и Fas-рецептора мишени. В случае
реализации иммунного цитолиза СЭ4+-клетками (роль Thl-клеток в
этом эффекторном механизме невелика, но реальна) в передаче леталь-
ного сигнала могут участвовать их продукты — лимфотоксин и ФНОа, их
рецептор р55, экспрессируемый клеткой-мишенью (например, опухоле-
выми клетками) (рис. 94). Выделяемый цитотоксическими Т-клетками и
Thl-хелперами интерферон у оказывает дополнительное действие, усили-
вая экспрессию молекул гистосовместимости на поверхности клетки-ми-
шени, что способствует распознаванию антигенного пептида. Реализация
этих процессов, непосредственно приводящих к гибели клетки-мишени,
может происходить уже после отделения от нее Т-киллера и его переме-
щения к другим мишеням.
«Ценой» приобретения Т-клеточным цитолизом специфичности, т.е.
прицельности действия, является громоздкий процесс иммунного ответа.
Очевидно, что такая цена оправдана: это доказывает сам факт существо-
вания данной формы эффекторных реакций адаптивного иммунитета.
4.1.5.6. 1)12-зависимые клеточные эффекторные реакции
К рассмотренным выше механизмам клеточного цитолиза, основанного
на контактном взаимодействии клеток-эффекторов и клеток-мишеней,
«примыкают» варианты эффекторных реакций, основой которых служит
выделение клетками активных субстанций, реализующих свое действие во
внеклеточном пространстве. Можно привести два примера реакций такого
рода: внеклеточная цитотоксическая активность эозинофилов и освобож-
дение активных субстанций тучными клетками с последствиями, обуслов-
ленными фармакологическими свойствами этих субстанций. Первый
вариант может быть существенно усилен действием на эозинофилы
продуктов активированных Т-клеток. Однако в отличие от варианта с
активацией макрофагов в данном случае источниками цитокинов служат
не Thl-, а 7Т12-клетки, продуцирующие ИЛ-5 — фактор, активирующий
эозинофилы. В результате существенно стимулируется антипаразитарная
защита, в основе которой лежит данный эффекторный механизм.
Второй вариант — реакции, в которых участвуют тучные клетки и ба-
зофилы, — занимают особое место среди иммунных процессов, посколь-
ку традиционно считается, что они имеют значение скорее при иммуно-
патологии (при аллергических процессах), чем в иммунной защите (см.
раздел 5.2.1). Действительно, дегрануляция тучных клеток и их секретор-
ная активность обеспечивают выделение большого числа разнообразных
фармакологически активных субстанций (гепарина, эйкозаноидов, вазо-
активных аминов, цитокинов и др.), которые в комплексе вызывают раз-
560
витие аллергических реакций. Однако оказалось, что ответ тучных клеток
имеет ключевое значение для осуществления защиты от некоторых форм
паразитов, причем эта форма ответа сопровождается вовлечением в про-
цесс эозинофилов с их цитотоксической активностью.
Дегрануляцию тучных клеток вызывают самые разнообразные аген-
ты — от факторов, повышающих внутриклеточный уровень кальция, до
многих фармакологически активных агентов и эндогенных биорегулято-
ров. Однако наиболее адекватной и специфичной является реакция туч-
ных клеток (базофилов) на формирование на их поверхности иммунных
комплексов. Это связано с наличием на мембране этих клеток высокоаф-
финных рецепторов для IgE (FceRI), способных связывать даже свобод-
ные антитела этого класса. Последующее поступление в организм анти-
гена, к которому специфичны эти IgE-антитела (обычно аллергена или
паразитарного антигена), вызывает реакцию тучных клеток (базофилов).
Последняя приводит к проявлениям аллергических реакций, но в то же
время способствует привлечению к месту реакции эозинофилов, которые
осуществляют иммунную защиту от паразитов. Роль IgE-антител при
этом аналогична роли субклассов IgG в армировании макрофагов и со-
стоит в первую очередь в том, что реакция клеток приобретает прицель-
ность и специфичность в отношении антигена. Реакции этого типа
практически на всех этапах поддерживаются и усиливаются продуктами
П12-клеток.
Таким образом, эффекторные реакции естественного и адаптивного
иммунитета «используют» одинаковые базовые механизмы, направлен-
ные на инактивацию и элиминацию чужеродных агентов. Особенность
эффекторных реакций адаптивного иммунитета заключается в приобре-
тении ими специфичности в отношении антигена и повышении дейст-
венности. Эти результаты достигаются путем включения в эффекторный
комплекс продуктов, вырабатываемых при иммунном ответе: в первом
случае антител, во втором — цитокинов.
Иммунный ответ представляет собой реакцию иммунной системы,
специфичную в отношении конкретных антигенов, попавших в ор-
ганизм. В готовом виде факторы специфической защиты в организ-
ме отсутствуют — они формируются при иммунном ответе. Иммун-
ный ответ начинается с восприятия антигена антигенпредставляю-
щими клетками и доставки его в региональный лимфатический
узел, где происходит его «презентация» Т-хелперам в составе моле-
кул МНС. От направления последующей дифференцировки в Thl-
или ТЬ2-клетки зависит тип ответа — гуморальный или клеточный.
Основой гуморального иммунного ответа являются активация
В-лимфоцитов и их дифференцировка в антителообразующие плаз-
моциты. В процессе ответа происходит «совершенствование» обра-
зующихся антител: переключение их синтеза с малоэффективных
IgM-антител на более совершенные в плане иммунной защиты
IgG-антитела, а при иммунном ответе в слизистых оболочках — на
IgA-антитела. При этом постоянно повышается сродство антител к
361
антигену. Клеточный иммунный ответ проявляется в двух формах.
В основе цитотоксического ответа лежит развитие Т-киллеров, ко-
торые разрушают пораженные клетки-мишени. Другая разновид-
ность клеточного ответа — гиперчувствительность замедленного
типа — имеет в своей основе реакцию макрофагов, направляемую
Thl-хелперами. Эффекторные факторы, формирующиеся при им-
мунном ответе — антитела, цитокины, цитотоксические Т-клет-
ки — реализуют свое действие в сочетании с факторами естест-
венного иммунитета: антитела нейтрализуют свободные антигены,
образуя иммунные комплексы, опсонизируют клетки—мишени фа-
гоцитов и естественных киллеров, активируют комплемент; цито-
кины повышают активность фагоцитов и естественных киллеров и
т.д. Кроме эффекторных клеток, в результате иммунного ответа об-
разуются Т- и В-клетки памяти, которые обеспечивают ускоренное
и более эффективное развитие реакции на повторное попадание в
организм тех же антигенов — вторичный иммунный ответ.
4.2. КОНТРОЛЬ ИММУННОГО ОТВЕТА
Контроль иммунного ответа включает в себя два основных компонента:
комплекс факторов, обусловливающих состояние иммунной системы, и
звено регуляции иммунного ответа. Первые определяют готовность к
иммунному ответу, вторые — собственно его регуляцию. Факторы первой
группы часто проявляются вне зависимости от специфичности антигенов,
на которые предстоит отреагировать организму. Факторы второй группы,
как правило, специфичны в отношении конкретных антигенов, на кото-
рые организм отвечает.
4.2.1. Контроль состояния иммунной системы
Очевидно, что уровень иммунного ответа определяется состоянием им-
мунной системы — наличием должного набора клеток, их адекватной
морфологической организацией и функциональной активностью. Состо-
яние иммунной системы обусловлено конституционально-генетическими
факторами и находится под эндокринным и нервным контролем. На
иммунную систему влияют также продукты самой активированной им-
мунной системы.
4.2.1.1. Генетический контроль иммунного ответа
С помощью технологии отключения генов (knockout) показано, что для
реализации иммунного ответа необходимо функционирование большого
числа генов. Это не является неожиданностью, поскольку данный факт
лишь отражает множественность генетически детерминируемых субстан-
ций, которые вовлекаются в иммунный ответ. Генетический контроль
иммунного ответа в более узком смысле подразумевает возможность
362
варьирования выраженности иммунного ответа в его различных звеньях
и даже клонах в зависимости от аллельных форм тех или иных генов.
Наиболее известны две «линии» изучения генетического контроля иммун-
ных процессов: анализ генетических основ иммунного ответа безотноси-
тельно к его специфичности и в зависимости от специфичности кон-
кретных антигенов.
Основой первого направления явилось получение Biozzi линий мы-
шей, оппозитных по иммунной отвечаемости, в результате инбридинга с
селекцией на высокий и низкий уровни ответа на эритроциты барана и
голубя. Такой отбор привел к созданию линий мышей, характеризую-
щихся различной конституцией иммунной системы, которая обеспечива-
ет высокий или низкий ответ на самые разнообразные антигены (вклю-
чая тимуснезависимые, например, бактериальные эндотоксины) безотно-
сительно к их специфичности. В формирование альтернативных типов
конституции иммунной системы вовлечено несколько более 10 генов, в
том числе С-гены иммуноглобулинов и гены, контролирующие актив-
ность макрофагов. С уровнем антителообразования полностью коррели-
рует концентрация сывороточных IgM и IgG и ее нарастание при иммун-
ном ответе. Показано также соответствие интегрального уровня отвечае-
мости и интенсивности пролиферативного ответа В-лимфоцитов на
антигенную и митогенную стимуляцию. В то же время не получено опре-
деленных сведений об особенностях популяции Т-лимфоцитов у высоко-
и низкоотвечающих мышей.
Что касается функции макрофагов, то в этом отношении получены
несколько неожиданные результаты: высокому уровню ответа соответст-
вовала способность макрофагов ингибировать размножение внутри них
листерий, но в то же время более низкая, чем у низкоотвечающих мы-
шей, способность представлять антиген Т-хелперам. Возможно, в связи с
этим устойчивость к ряду инфекций не коррелирует с уровнем гумораль-
ного ответа на эритроцитарные антигены. Так, резистентность к листери-
ям и Salmonella typhimurium соответствует низкому уровню отвечаемости.
Вероятно, для высокоотвечающих линий характерно преобладание раз-
вития ТЫ-зависимых форм ответа над ТЬ2-зависимыми, что вполне ук-
ладывается в описанную феноменологию.
Значительно более полно разработана вторая линия исследований —
изучение генетических основ, определяющих уровень иммунного ответа
на конкретные антигены. Главные результаты в этой области были полу-
чены при изучении ответа мышей и морских свинок различных линий на
синтетические пептиды с известным строением эпитопов. Примером
таких результатов могут служить данные о линейных различиях уровня
ответа на два разветвленных синтетических полипептида (TG)-A-L и
(HG)-A-L (об использовании синтетических полипептидов при анализе
специфичности и иммуногенности антигенов см. раздел 3.2.1). Оказа-
лось, что генетический контроль иммунного ответа конкретен, т.е. инди-
видуален для каждого антигена (или определенных групп антигенов).
Установлено, что уровень ответа в данном случае контролируется одним
геном, обозначенным как Ir-1. Аллель, детерминирующий высокую отве-
чаемость, является доминантным. Ген Ir-1 сцеплен с МНС (табл. 70).
363
Таблица 70. Уровень ответа мышей с различным Н-2-генотипом на два син
тетических полипептида
Антиген H-2b H-2k H-2d Н-2а H-2S
(TG)-A-L Высокий Низкий Промежуточный Низкий Низкий
(HG)-A-L Низкий Высокий Промежуточный Высокий —
Анализ сцепления Ir-1 с конкретными локусами Н-2 показал, что у
мышей ген Ir-1 локализован в области H-2I, т.е. области, детерминирую-
щей продукты МНС II класса. По-видимому, гены Ir-1 и I-A, а также их
продукты идентичны. Действительно, мутация, затрагивающая экзон
гена I-A, определяющий аминокислотную последовательность в вариа-
бельной области молекулы I-A, приводит к смене высокой отвечаемости
на низкую. Идентифицированы также гены, сцепленные с H-2I (обозна-
чены как Is-гены), эффект которых реализуется через активацию супрес-
сорных Т-лимфоцитов.
Особенно пристально обсуждался вопрос об уровне реализации
действия генов Ir-1. Оказалось, что она связана с экспрессией продук-
тов МНС на антигенпрезентирующих клетках, действие гена Ir-1 осу-
ществляется через презентацию антигенного пептида Т-хелперам.
Действительно, под Ir-1-генным контролем находится только тимусза-
висимый иммунный ответ, точнее, все формы иммунного ответа, в ко-
торых участвуют СО4+-Т-хелперы, взаимодействующие с макрофагами,
дендритными клетками и В-лимфоцитами. По-видимому, основной ме-
ханизм осуществления генетического эффекта Ir-1 состоит в том, что
продукты различных аллелей генов II класса формируют неодинаковую
конфигурацию антигенсвязывающей щели, которая в разной степени
соответствует конфигурации многообразных антигенных пептидов. Для
одних пептидов формируемая щель оказывается оптимальной (и это
служит предпосылкой высокой отвечаемости на данный пептид), тогда
как для других пептидов возникают стерические сложности при связы-
вании с такой щелью, что не способствует развитию достаточно высо-
кого ответа.
Однако известны и другие возможные механизмы реализации гене-
тического контроля иммунного ответа со стороны генов МНС. Имеются
сведения об Ir-генах, сцепленных с областями МНС I-В и I-C. Показана
возможность взаимодействия генов, сцепленных с МНС, при детермини-
ровании уровня иммунного ответа [например, ответа на (TG)-A-LJ. Во
всех этих случаях действие Ir-генов реализуется на уровне кооперации
макрофаг — Т-хелпер или Т-хелпер — В-лимфоцит.
Выяснилось, что уровень иммунного ответа контролируют некото-
рые гены МНС I класса, ответственные за процессинг антигена. Так, ал-
лельные варианты генов LMP (от англ, low molecular weight proteins)
детерминируют тонкие отличия в специфичности протеиназ, участвую-
щих в построении протеасом. Протеасомы — это структуры, в которых
происходят расщепление белков цитозоля и формирование тех пептидов,
Таблица 71. Ассоциация заболеваний с системой HLA
Заболевания с высокой степенью ассоциации с HLA Класс HLA Специ- фичность Относитель- ный риск
Анкилозирующий спондилит (болезнь Бехтерева) I В27 О - 207,9 К-91,0 Н - 54,4
Болезнь Рейтера I В27 37,6
Подострый аутоиммунный тиреоидит I В35 18,9
Герпетиморфный дерматит II DR3 17,3
Селективный дефицит IgA II DR3 17,0
Вульгарная пузырчатка II DR4 14,6
Аутоиммунный увеит I В27 14,6
Инсулинзависимый сахарный диабет II DR3/4 14,3
Бактериальные артриты I В27 14-30
Хронический аутоиммунный гепатит II DR3 13,9
Псориаз I Cw6 13,3
Синдром Гудпасчера I DR2 13,1
Идиопатический мембранозный гломерулонефрит II DR3 12,0
Целиакия II DR3 11,6
Примечание. О — ориенты; К — кавказовды; Н — негроиды.
При составлении таблицы использованы материалы Л.П.Алексеева (1991); L.P.Ryder и
соавт. (1979); J.Dausset, A.Sveigard (1983).
которые могут быть встроены в молекулы МНС. Аналогично возможны
аллельные варианты белков системы ТАР, ответственных за транспорт
антигенных пептидов в эндоплазматический ретикулум. Эти аллельные
формы могут обладать различным сродством к пептидам и поэтому отли-
чаться по эффективности транспорта указанных пептидов (см. раздел
3.3.1).
Не вызывает сомнений существование генетического контроля им-
мунного ответа, связанного с локусом HLA у человека. Именно сцепле-
нием генов 1г и HLA обусловлены многие случаи ассоциации разно-
образных проявлений иммунопатологии с определенными HLA-гапло-
типами.
Вообще проблема «HLA и болезни», как оказалось, непосредственно
связана с генетической детерминацией иммунных процессов, поскольку
за редкими исключениями в патогенезе болезней, связанных с HLA-кон-
тролем, имеется иммунологическое звено. Известйы многочисленные
примеры связи заболеваемости с теми или иными HLA-аллелями или их
комбинациями — гаплотипами; наиболее сильные связи приведены в
табл. 71. Мерой выраженности связей заболеваемости с HLA-аллелями
365
служит относительный риск (RR) — отношение частоты развития заболе-
вания в присутствии соответствующего аллеля и в его отсутствии. Связь
бывает положительной или отрицательной. В табл. 71 приведены приме-
ры очень высокой положительной связи между заболеваемостью и алле-
лями HLA с RR, превышающим 10. Величина относительного риска и
само наличие связей существенно варьируют для различных этнических
популяций.
Наиболее ярким примером взаимосвязи HLA — болезнь является
более чем 80 % риск развития анкилозирующего остеохондроза (болезни
Бехтерева) у носителей аллеля В27. Доказательством реальности этой
связи явились результаты трансфекции (переноса путем внедрения в зи-
готу) мышам гена В27 человека: у животных развивались патологические
изменения, сходные с симптомами болезни Бехтерева у человека. Однако
и эта связь не является абсолютной: во-первых, у значительного числа
носителей аллеля В27 болезнь не проявляется, во-вторых, указанная
связь вообще не выявляется в некоторых этнических группах. Молеку-
лярные основы ассоциаций HLA-болезни во многих случаях пока неяс-
ны. Исключение составляют те случаи, когда подобная связь может быть
истолкована с позиций генетического контроля иммунного ответа со сто-
роны генов МНС.
Так, в значительном числе случаев ассоциация аллелей HLA и болез-
ней служит отражением генетического контроля иммунного ответа со
стороны системы HLA. Предпочтительная презентация на конкретных
аллельных продуктах HLA пептидных фрагментов некоторых возбудите-
лей инфекционных заболеваний является предпосылкой отрицательной
связи данного заболевания с аллелем. Так, пептиды вируса гриппа встра-
иваются в основном в молекулы В27 и А2, в результате носители соответ-
ствующих аллелей и особенно гаплотипа А2В27 характеризуются устой-
чивостью к гриппу. В то же время преимущественное встраивание в мо-
лекулы В8 и DR3 аутоантигенных пептидов из щитовидной и поджелу-
дочной желез обусловливает наличие положительной ассоциации
базедовой болезни, тиреоидита Хашимото и ювенильного сахарного диа-
бета с этими аллелями. Чувствительность к инфицированию клебсиелла-
ми носителей аллеля В27 объясняют антигенной мимикрией — сходством
структуры эпитопов протеиннитрогеназы клебсиелл с эпитопами молеку-
лы HLA-B27.
Разумеется, генный контроль иммунного ответа не ограничивается
областью МНС. Даже при наличии связи с МНС она может реализо-
ваться без участия генов, кодирующих молекулы HLA и связанные с
ними структуры. Так, связь аутоиммунного синдрома новозеландских
мышей линии BW1 с МНС реализуется через локус TNF. Существенная
роль в контроле иммунного ответа принадлежит локусу Igh, детермини-
рующему не только структуру С-доменов иммуноглобулинов, но и не-
которые перекрестно реагирующие идиотипы, связанные с синтезом
антител определенной специфичности, т.е. направленных к конкретно-
му эпитопу. С этим генетическим локусом связан также контроль уров-
ня гуморального ответа на а(1—3)-декстран, а также IgE-ответа на не-
которые аллергены.
4.2.1.2. Гормональный, нервный и цитокиновый контроль
иммунной системы
Иммунная система при всей своей автономности находится под контро-
лем эндокринных и нервных воздействий. Влияние гормонов и медиато-
ров вегетативной нервной системы реализуется в результате взаимо-
действия со специфическими рецепторами клеток иммунной системы.
При этом влияние факторов на иммунную систему может быть прямым
или опосредованным. Первый вариант наблюдается при их связывании с
рецепторами лимфоцитов или макрофагов. Известно более 20 разновид-
ностей таких рецепторов, экспрессируемых на лимфоцитах и моноцитах.
Второй вариант реализуется при действии гормонов и нейромедиаторов
на клетки стромы органов иммунной системы, особенно тимуса. В этом
случае эффект реализуется через влияние на развитие или функциональ-
ное состояние иммуноцитов.
Данные литературы, посвященной действию гормонов и медиаторов
вегетативной нервной системы на иммунную систему, обширны и доста-
точно противоречивы, но при несколько схематизированном подходе к
проблеме вырисовывается достаточно четкая картина. Она состоит в том,
что нервные и эндокринные факторы разделяются на две альтернативные
группы. Одни из них оказывают в целом ингибирующее, другие — интег-
ральное стимулирующее действие на иммунную систему и иммунный
ответ. К первой группе относятся кортизол, АКТГ, адреналин, андроге-
ны, эстрогены и гестагены, а также медиаторы симпатического отдела
нервной системы, ко второй — СТГ, тироксин, инсулин (табл. 72).
Так, кортизол и другие гормоны коры надпочечников в физиологи-
ческих концентрациях ингибируют пролиферацию лимфоцитов, но, по-
видимому, способствуют их дифференцировке, а в фармакологических
концентрациях вызывают апоптоз лимфоцитов, но не макрофагов, обу-
•словливают перераспределение лимфоцитов в организме, усиливая эми-
грацию клеток из коры тимуса и поступление Т-лимфоцитов в костный
'Мозг. Указанные гормоны подавляют активацию лимфоидных клеток при
иммунном ответе и блокируют межклеточные взаимодействия, снижая
Экспрессию генов ИЛ-2 и других интерлейкинов. О существовании по-
стоянного «пресса» гормонов этой группы на иммунную систему свиде-
Тельствует эффект адреналэктомии: увеличение (выраженное нерезко)
$Массы лимфоидных органов, особенно тимуса, и усиление различных
форм иммунного ответа.
* Особое значение имеет способность глюкокортикоидов вызывать
апоптоз покоящихся лимфоцитов. По чувствительности к этому влиянию
Кортизола лимфоциты образуют ряд: кортикальные тимоциты В-блас-
Ты зародышевых центров (центробласты) -* прочие В-лимфоциты -* зре-
лые Т-лимфоциты. Стадии развития лимфоцитов, для которых харак-
терна повышенная чувствительность к индукции апоптоза глюкокорти-
коидами, соответствует периодам отрицательной селекции — при форми-
ровании антигенраспознающего репертуара Т-клеток в тимусе (см. раз-
делы 1.2.1 и 2.1.2) и при «созревании» гуморального ответа — отбору кло-
нов с наибольшим сродством к антигену после периода гипермутабель-
367
Таблица 72. Факторы нейроэндокринной регуляции
Характер факторов Нейроэндокрин- ные факторы Характер действия
Факторы, Гормон роста Усиливает пролиферацию Т-клеток (через специ-
стимулирую- (СТГ) фический рецептор); повышает синтез гормонов
щие иммун- ные меха- Инсулин тимуса Усиливает пролиферацию Т-клеток (через специ-
Факторы, Тироксин Пролактин Прогестерон а-эндорфин Холинергичес- кие нервные стимулы Кортико- фический рецептор) Усиливает пролиферацию и дифференцировку лимфоцитов Стимулирует выработку гормонов тимуса То же Усиливает гуморальный иммунный ответ Усиливают пролиферацию лимфоцитов, особенно тимоцитов Индуцируют апоптоз и эмиграцию тимоцитов;
угнетающие стероиды вызывают апоптоз и подавляют пролиферацию
иммунные механизмы АКТГ Катехоламины (особенно норадреналин) Андрогены Эстрогены Р-эндорфин Адренергичес- кие нервные стимулы зрелых лимфоцитов, усиливают дифференцировку Т-клеток, их миграцию в костный мозг; снижают секрецию цитокинов, гормонов тимуса Действуя через повышение синтеза кортикостеро- идов и непосредственно, снижает содержание лимфоцитов в циркуляции и их функциональную активность Подавляют пролиферацию, усиливают дифферен- цировку лимфоцитов (особенно CD4+), их мигра- цию в лимфатические узлы; действуют через Р-адренергические рецепторы Снижают число лимфоцитов и их реакцию на ан- тиген, способствуют возрастной атрофии тимуса То же, а также действуют на лимфоциты слабее, чем андрогены, но сильнее подавляют активность супрессорных Т-клеток Подавляет гуморальный, усиливает клеточный ответ То же, что катехоламины
ности V-гена В-лимфоцитов (см. разделы 3.5 и 4.1). Периоды высокой
кортизончувствительности соответствуют низкому уровню экспрессии в
клетках протоонкогена Вс1-2, защищающего клетки от апоптоза. Верхний
368
предел физиологических колебаний количества кортизола в крови (около
1 мкмоль) может вызвать апоптоз лимфоцитов на чувствительной стадии
развития. Внутри тимуса источником глюкокортикоидов могут быть эпи-
телиальные клетки, продуцирующие прегненолон, который может ло-
кально метаболизироваться до гидрокортизона.
Эффект, аналогичный проявлениям гиперкортицизма, достигается
при стрессе и введении глюкокортикоидов с лечебной целью. Хроничес-
кий стресс приводит к снижению устойчивости к инфекционным аген-
там, включая вирусы. С уровнем глюкокортикоидов коррелирует воспри-
имчивость к заражению вирусом Сендай, к индукции аллергического эн-
цефаломиелита.
Сходный эффект АКТГ обусловлен как усилением секреции глюко-
кортикоидов, так и собственным иммунодепрессивным действием.
Именно с динамикой синтеза АКТГ (определяемой суточными колеба-
ниями экспрессии гена проопиомеланокортина, кодирующего АКТГ на-
ряду с другими пептидными гормонами) коррелируют суточные измене-
ния числа и активности мононуклеаров в кровотоке у мышей. Их содер-
жание в крови максимально в полночь, когда экспрессия гена проопио-
меланокортина минимальна, и наименьшее в полдень, когда этот ген
экспрессируется максимально, что обусловливает высокую продукцию
АКТГ.
Половые стероиды действуют в принципе сходно, т.е. снижают кле-
точность и активность иммунной системы, но несколько иначе. Они в
большей степени воздействуют на эпителиальные клетки стромы тимуса.
Так, андрогены и эстрогены способствуют развитию возрастной инволю-
ции тимуса; их влияние на строму тимуса в начале полового созревания
рассматривают как отправную точку инволюции. Кастрация приводит к
некоторому повышению числа лимфоидных клеток в тимусе и перифери-
ческих органах иммунной системы. Андрогены оказывают более сильное
подавляющее действие на иммунную систему, чем эстрогены. Это выра-
жается в большей массе лимфоидных органов и более высокой иммунной
активности у женщин, чем у мужчин. Однако эстрогены сильнее подав-
ляют активность Т-супрессоров, результатом чего является более высокая
подверженность женщин заболеваниям аутоиммунной природы.
Тироксин усиливает как пролиферативные, так и дифференцировоч-
ные процессы. Не вызывает сомнений стимулирующая роль соматотроп-
ного гормона (СТГ) и инсулина в становлении иммунной системы и в
развитии иммунного ответа. В последнее время стали «сближать» СТГ с
цитокинами в связи с тем, что рецептор для гормона относится к семей-
ству цитокиновых рецепторов (см. раздел 3.4.2). Этот гормон может ока-
зывать прямое митогенное действие на Т-лимфоциты. К факторам роста
относят и инсулин, а также родственный ему по структуре инсулинопо-
добный фактор роста. Они близки по ряду свойств и ростстимулирующей
активности к таким факторам роста, как эпидермальный фактор роста и
фактор роста из тромбоцитов, которые вырабатываются многими типами
клеток и обладают широким спектром действия, включающим и иммуно-
тропные эффекты.
Исключительно важное значение для нормального функционирова-
369
ния иммунной системы имеет уровень секреции гормонов эпителиаль-
ными клетками тимуса. Уменьшение количества тимусных пептидов в
крови приводит к снижению способности Т-лимфоцитов к активации
(в частности, к выработке ИЛ-2) и вследствие этого к подавлению им-
мунологической отвечаемости. Возрастное снижение продукции гормо-
нов тимуса является одной из причин старения иммунной системы
в целом и ослабления иммунной защиты, особенно опосредованной
Т -лимфоцитами.
Как уже отмечалось, секреция гормонов тимуса находится под кон-
тролем нетимусных гормонов (глюкокортикоиды, андрогены и эстроге-
ны подавляют ее, пролактин, СТГ и прогестерон — усиливают). Су-
щественное влияние на их выработку оказывают цитокины, особенно
те, которые образуются в тимусе, в том числе теми же эпителиальными
клетками. Показано, что ИЛ-1 и интерферон сц повышают продукцию
тимулина.
В вегетативной нервной системе четко выявляется альтернативный
характер адренергических и холинергических эффектов. Более тесно с им-
мунной системой связан симпатический отдел вегетативной нервной сис-
темы. Симпатическая иннервация тимуса осуществляется в основном
через субкапсулярный отдел, а в периферических лимфоидных органах —
через тимусзависимые зоны. Нервные окончания приближены к лимфо-
цитам на расстояния, сравнимые с таковыми для их контактов с мышеч-
ными и сосудистыми клетками. Лимфоциты имеют р-адренергические
рецепторы и воспринимают сигналы соответствующих медиаторов, в пер-
вую очередь норадреналина и нейроксина. Эти факторы оказывают пре-
имущественно ограничивающее действие — подавляют пролиферацию
лимфоцитов и в то же время повышают их дифференцировку. Хирургичес-
кая денервация селезенки или фармакологическая симпатэктомия усили-
вает миграцию лимфоцитов в селезенку и несколько ослабляет миграцию
в лимфатические узлы, снижает соотношение CD4+/CD8+, стимулирует
гуморальный иммунный ответ. Ацетилхолин и холинергические стимулы
поддерживают пролиферацию лимфоцитов. Холинергические влияния
особенно четко проявляются в тимусе, где они способствуют размноже-
нию и эмиграции тимоцитов. В то же время нет полной уверенности в том,
что холинергические влияния действительно реализуются в организме.
На лимфоцитах есть также допаминовые рецепторы и рецепторы для
эндорфинов. Несмотря на структурное родство а- и p-эндорфинов (вто-
рой представляет собой N-концевую часть первого), они оказывают про-
тивоположное действие на гуморальный иммунный ответ мышей:
а-эндорфин усиливает, а p-эндорфин подавляет его, в то же время уси-
ливая Т-клеточный ответ (возможно, эта реципрокность действия опос-
редована влиянием эндорфинов на дифференцировку Thl- и ТЬ2-кле-
ток). Нейропептиды VIP (вазоактивный интестинальный пептид) и суб-
станция Р участвуют в реализации аллергических реакций: VIP расслаб-
ляет гладкую мускулатуру и является антагонистом гистамина, субстан-
ция Р вызывает сокращение гладких мышц.
Высшие отделы центральной нервной системы также способны вли-
ять на состояние иммунной системы. Показана возможность условно-
370
рефлекторной стимуляции или угнетения иммунного ответа, а также
контроля активности NK-клеток.
В ряде случаев можно говорить о регулирующем действии факторов
иммунного ответа на состояние эндокринной и нервной систем. Так, по-
вышенная продукция ИЛ-1 в процессе иммунного ответа приводит к
усилению секреции глюкокортикоидов, ограничивающих иммунный
ответ. Вероятно, какую-то роль в контроле активности секреторных кле-
ток гипофиза, которые несут Fcy-рецептор, играют антитела и иммунные
комплексы. Наконец, в регуляции эндокринных функций допускается
участие антител, специфичных к идиотипу естественных аутоантител к
гормонам. Такие антиидиотипические антитела имеют связывающий
участок, который по своей конфигурации воспроизводит активный центр
гормона. Они могут взаимодействовать с рецепторами для гормонов и
воспроизводить их эффекты. Гормоны тимуса влияют на активность эн-
докринной и нервной систем. Так, тимопоэтин усиливает продукцию
кортикостероидов, тимэктомия приводит к снижению активности щито-
видной и половых желез. Это дало основание некоторым авторам сделать
заключение о существовании гипоталамо-гипофизарно-тимусно-гонад-
ной оси. Некоторые из цитокинов, особенно ИЛ-1 и ФНОа, участвуют в
межсистемных взаимодействиях, влияя на процессы, происходящие в эн-
докринной и нервной системах.
Состояние иммунной системы и ее готовность к иммунному ответу в
значительной степени определяются ее предшествующей активацией,
иммунными ответами в прошлом. Давно было обнаружено недоразвитие
иммунной системы у мышей, содержавшихся в стерильных условиях: их
лимфоидные органы атрофичны, практически отсутствуют зародышевые
центры, интенсивность различных форм иммунного ответа в случае по-
падания в организм антигена снижена, а как следствие снижена и устой-
чивость к инфекционным агентам. В настоящее время это недоразвитие
иммунной системы объясняют недостаточным выделением цитокинов,
служащих медиаторами межклеточных взаимодействий и эффекторных
функций клеток при иммунном ответе (см. раздел 3.4.1) и в то же время
медиаторами гемопоэза, в частности лимфопоэза. Цитокины обусловли-
вают морфогенетические процессы в иммунной системе даже вне иммун-
ного ответа. Так, недавно установлена морфогенетическая роль лимфо-
токсинов в становлении иммунной системы: выключение их генов со-
провождалось блоком развития лимфатических узлов и отсутствием фор-
мирования зародышевых центров при иммунном ответе, что связано,
вероятно, с дефектностью фолликулярных дендритных клеток.
4.2.2. Регуляция иммунного ответа
В отличие от агентов, рассмотренных выше, факторы, действующие во
время иммунного ответа как его регуляторы, как правило, клоноспеци-
фичны, т.е. воздействуют на клетки, участвующие в ответе на конкретный
антиген. Биологический смысл этих особенностей состоит в следующем.
В первом случае определяется готовность к иммунному ответу в принципе
на любой антиген, во втором регулируется (как правило, ограничивается)
371
реакция конкретных клонов, причем воздействие на покоящиеся клоны
нежелательно, поскольку они должны быть готовы к полноценному ответу
на антиген в любой момент в будущем.
Факторы, регулирующие иммунный ответ, могут быть подразделены
на ранние, которые определяют его направление и действуют на началь-
ных стадиях реакции на антиген, и поздние, ограничивающие развитие
этой реакции и обусловливающие завершение иммунного ответа. В обоих
случаях включение тех или иных регуляторных механизмов определяется
в значительной степени самим антигеном. Ранние факторы были рас-
смотрены при описании развития иммунного ответа (см. раздел 4.1.1).
Напомним, что решающая роль в выборе преобладающего типа ответа —
гуморального или клеточного — принадлежит поляризации хелперных
СО4+-клеток типов ТЫ и ТЬ2. Такая поляризация в свою очередь опре-
деляется дозой и путем поступления антигена, типом антигенпрезентиру-
ющих клеток, костимуляторами, участвующими в активации этих клеток,
факторами микроокружения, особенно цитокинами. В случае гумораль-
ного иммунного ответа его развитие в тимусзависимой или тимуснезави-
симой форме практически однозначно обусловливается структурой
антигена (см. раздел 3.2.1). Основой дивергенции цитотоксического отве-
та и реакции ГЗТ является происхождение антигенного пептида (из внут-
риклеточного или внеклеточного антигена) и его презентация на моле-
кулах МНС I или II класса (см. раздел 3.3.2).
4.2.2.1. Роль антигена и антител в регуляции
иммунного ответа. Изотипическая регуляция
гуморального иммунного ответа
В конечном счете основная роль в определении длительности и интен-
сивности иммунного ответа принадлежит антигену. Его присутствие в
организме обусловливает непрерывное вовлечение клонов лимфоцитов в
иммунный процесс. После выведения антигена из организма рекрутиро-
вание лимфоцитов прекращается, что и служит главной причиной пре-
кращения иммунного ответа. Впрочем, в скрытой форме антиген может
присутствовать очень долго после завершения иммунного процесса в
фолликулярных дендритных клетках. В этой форме он определяет дли-
тельность иммунологической памяти (см. раздел 4.1.4).
Однако существуют и активные формы воздействия на иммунный
ответ, в которых участвуют антитела (табл. 73). Так, рекрутирование кле-
ток для участия в иммунном ответе и, следовательно, регуляция его уров-
ня, в значительной степени определяется соотношением в организме
антигена и специфичных к нему антител различных изотипов. Инстру-
ментом этой формы регуляции служат иммунные комплексы. Динамика
изменений состава иммунных комплексов на разных стадиях гумораль-
ного иммунного ответа рассматривалась выше (см. раздел 3.2.2). На его
начальных этапах в составе комплексов преобладают антигены, а антите-
ла представлены преимущественно изотипом IgM. В последующем в со-
ставе комплексов преобладают антитела, и их основным изотипом
становится IgG. При избытке антигена в составе иммунных комплексов
372
Таблица 73. Регуляция иммунного ответа, зависимая от антител
Феноменология регуляции Механизм регуляции !
Усиление гуморального ответа иммунными комплексами, со- держащими избыток антигена При преобладании антигена в составе иммун- ных комплексов, иммуногенность антигена усиливается
Усиление гуморального ответа иммунными комплексами, со- держащими IgM-антитела Стимулирующий эффект, по-видимому, связан с действием комплексированных IgM на Fcp- рецепторы дендритных и ТЬ2-клеток
Изотипспецифическое подав- ление IgM- и IgG-ответов им- мунными комплексами, содер- жащими IgG Антигенспецифическое угнетение вызвано свя- зыванием комплексированных IgG (при их из- бытке в иммунных комплексах) с FcR В-клеток и/или макрофагов и антигена иммунных ком- плексов с BCR, вызывающим перекрестное сшивание FcyR и BCR
Идиотипспецифическое подав- ление гуморального и клеточ- ного ответа Восстановление равновесия в идиотипической сети путем выработки антиидиотипических антител, нейтрализующих идиотипнесущие антитела. Клеточный ответ подавляется при наличии общих идиотипов у антител и TCR
Подавление иммунного ответа, обусловленное супрессорными клетками Допускается возможность активации супрессо- ров (Т- или В-типов) вследствие связывания комплексированных IgG-антител с их Fc-ре- цепторами
содержатся свободные эпитопы (рис. 95). В результате комплекс может
выполнять функцию иммуногена, причем более эффективно, чем сво-
бодный антиген, поскольку комплексы захватываются макрофагами ак-
тивнее, чем антиген, благодаря наличию на их поверхности Fc-рецепто-
ров. Следовательно, «ранние» иммунные комплексы способствуют усиле-
нию иммунного ответа.
Усиливающее действие ранних иммунных комплексов обусловлено и
наличием в их составе связанного IgM, способного взаимодействовать с
Fcp-рецепторами дендритных клеток, макрофагов и лимфоцитов, кото-
рые пока идентифицированы на основе их функциональных эффектов.
Из лимфоцитов этот рецептор несут преимущественно Т-хелперы, что
обусловливает стимулирующее действие IgM-антител, которые усилива-
ют только тимусзависимое антителообразование и не влияют на него у
тимэктомированных животных (рис. 96). Введение IgM-антител к эрит-
роцитам барана за 2 ч до иммунизации ими мышей вызывает значитель-
ное повышение числа антителообразующих клеток в селезенке реци-
пиентов. Усиливающим действием обладают также IgA-антитела, влия-
ющие также на Т-хелперы.
Более детально исследовано действие поздних иммунных комплек-
сов, содержащих избыток IgG-антител, а также эффект введения IgG-
антител до иммунизации. Все эти влияния являются супрессорными (см.
ф Антиген
Рис. 95. Формирование иммунных комплексов при различном соотношении
антигенов и антител.
Избыток
антител
рис. 96). Они обусловлены взаимодействием экспонированных Fc-участ-
ков IgG-антител, находящихся в составе комплексов, с Fcy-рецепторами
клеток иммунной системы (о Fc-рецепторах см. в разделе 3.1.1).
Ингибирование гуморального ответа наблюдается при введении жи-
вотным за несколько часов или 1—2 сут до их иммунизации антигеном
IgG-антител, специфичных к тому же антигену. При этом полностью по-
давляется формирование IgM-антителообразующих клеток и в значитель-
ной степени — IgG-продуцентов. На секрецию антител сформировавши-
мися плазматическими клетками IgG-антитела не влияют. О «сдерживаю-
щем» действии IgG-антител свидетельствует усиление антителообразова-
ния и увеличение его продолжительности при систематическом удалении
антител из сыворотки крови мышей в период иммунного ответа.
?7Д
105
Срок после иммунизации, сут
Рис. 96. Влияние предсуществующих антител IgM- и IgG-классов на кинетику
выработки антител (из учебника А.Ройта, 1991).
Мышам вводили культуральную среду (контроль) или IgM- или IgG-антитела к
эритроцитам барана; через 2 ч иммунизировали эритроцитами барана и затем ре-
гистрировали число антителообразующих клеток в селезенке. Вертикальная
штриховка — усиление антителообразования под влиянием IgM-антител, гори-
зонтальная — подавление под влиянием IgG-антител.
Fab- и Р(аЬ')2"фрагменты антител и их комплексы с антигеном не
оказывают ингибирующего действия. Это свидетельствует о том, что не
простое связывание антигена определяет проявление супрессии и в реа-
лизации эффекта участвует Fc-часть молекулы IgG-антител. В то же
время антигенсвязывающая часть антител и ее специфичность также
важны для проявления супрессии, поскольку IgG-антитела не влияют на
синтез антител к «посторонним» антигенам. В отсутствие антигена анти-
тела также не оказывают супрессорного действия.
В восприятии супрессорного сигнала участвуют (наряду с В-лимфо-
цитами) макрофаги, но не участвуют (по крайней мере непосредственно)
Т-лимфоциты. В конечном счете результаты анализа условий запуска
супрессорного сигнала привели к выводу, что для этого требуется пере-
крестное сшивание Fc-рецептора и рецептора для антигена (BCR) на по-
верхности В-лимфоцита или Fc-рецептора макрофага и рецептора BCR.
В качестве связующего мостика в обоих случаях фигурирует комплекс,
содержащий антиген и IgG-антитело. Действие IgG-антител специфично
в отношении эпитопа, связавшегося с BCR, но не в отношении других
детерминант той же молекулы антигена. Интересно, что в условиях по-
давления гуморального иммунного ответа IgG-антителами происходит
нормальное формирование клеток памяти, а также Т-хелперов.
375
Действие IgG-антител и содержащих их иммунных комплексов на
В-лимфоциты реализуется при участии изоформ рецептора FcyRII
(CD32), обладающих промежуточной аффинностью. При перекрестном
сшивании рецептора BCR антигеном происходит запуск активационного
сигнала. Однако в том случае, если одновременно связываются Fc-рецеп-
тор и рецептор для антигена, не срабатывают некоторые компоненты
сигнализации, в частности мобилизация Са2+ не только не усиливается,
но даже подавляется. Вероятно, этот эффект является ключевым в реали-
зации ингибирующего действия IgG-антител на ответ В-лимфоцитов.
Детально изучена также регуляция продукции IgE-реагинов, опосре-
дованная действием IgE на рецепторы FceR. Такое действие индуцирует
синтез В-клетками не менее трех факторов. Один из них (EIRB) стимули-
рует экспрессию FceRI I на В-лимфоцитах, которые до этого его не име-
ли, другой (FIT1) включает Т-супрессорный каскад, а третий (FIT2) —
Т-хелперный каскад. Растворимый низкоаффинный FceRII (CD23)
обычно стимулирует продукцию IgE, однако при недостаточной степени
гликозилирования CD23 он ингибирует ее.
4.2.2.2. Идиотипическая регуляция иммунного ответа
В разделе 3.1.1 были изложены представления об идиотипах — характе-
ристиках антител, определяемых антигенной специфичностью их анти-
генсвязывающих участков, которые обозначаются как идиотопы. Специ-
фичные к ним антитела называются антиидиотипическими антителами.
В том случае, когда идиотоп точно соответствует связывающему центру
антител, антигенсвязывающий участок антиидиотипических антител вос-
производит пространственную структуру эпитопа антигена и может вы-
ступать в качестве «суррогатного» антигена, индуцируя выработку идио-
типнесущих антител. Такой антиидиотип называют «внутренним образом»
антигена (рис. 97).
В соответствии с концепцией идиотипической сети (N.Jeme), в орга-
низме существует равновесие между идиотипами и антиидиотипами (роль
которых могут выполнять антигены). Сдвиг равновесия при иммунном от-
вете приводит к реакции, направленной на его восстановление. Так, вве-
дение извне антигена (аналога антиидиотипа) приводит к усиленной вы-
работке носителей идиотипа — антител. На высоте антителообразования
равновесие вновь нарушается, что индуцирует ответную реакцию в виде
антиидиотипического ответа — формирования антител, специфичных к
идиотопу антител 1-го порядка. В конечном счете в организме устанавли-
вается равновесие двух типов комплементарных субстанций: с одной сто-
роны, антигена и антиидиотипа и с другой — идиотипнесущих антител
первого порядка и анти-антиидиотипических антител.
В действительности отнюдь не все идиотипические детерминанты
столь однозначно отражают структуру антигенсвязывающего участка (яв-
ляются их «внутренним образом»), чтобы антиидиотип совпадал с эпито-
пом иммуногена. Однако в определенной степени эта схема соответст-
вует реальности. В некоторых случаях частота антиидиотипов бывает не-
ожиданно высокой. Например, при ответе организма мышей некоторых
376
I
II
III
Идиотип* Антиидиотипические Анти-антиидиоти-
Антиген антитела антитела I пические антитела
Антиидиотипические
антитела II
Рис. 97. Антиидиотипический ответ.
Антигенсвязывающий участок антител (I) содержит эпитопы (идиотопы), в ответ
на которые образуются антиидиотипические антитела (II). Если идиотоп доста-
точно точно воспроизводит конфигурацию антигенсвязывающего участка, анти-
тела к нему имеют сходную конфигурацию с эпитопом антигена. Поэтому спе-
цифичность антител III и I порядков может быть практически одинаковой.
линий на бактериальный фосфорилхолин значительная часть антител
несет идиотип Т15, который кодируется зародышевыми (немутировав-
шими) генами.
В плане регуляции выработки антител роль перекрестно реагирую-
щих идиотипов заключается в ограничении иммунного ответа (образова-
ние идиотипнесущих антител). Так, введение мышам линии C57BL/6,
иммунизированных фосфорилхолином, антител к идиотипу Т15 вызыва-
ет значительное снижение гуморального ответа за счет подавления обра-
зования антител, несущих идиотип Т15. Роль в регуляции иммунного
ответа частных идиотипов, которые маркируют продукты индивидуаль-
ных клонов, иная. Она состоит в регуляции вклада этих клонов в ответ.
Это проявляется в смене доминирующих клонов, которую удается заре-
гистрировать экспериментально.
Поскольку паратопы (антигенсвязывающие участки) Т-клеточных
рецепторов имеют идиотопы, которые могут перекрестно реагировать с
идиотопами антител, Т-клетки также вовлекаются в идиотипическую ре-
гуляторную сеть. В случае, когда идиотипическая сеть индуцируется гор-
монами или нервными медиаторами, идиотипическая регуляция «смыка-
ется» с нейроэндокринной и влияет на продукцию как антител, так и
гормонов или медиаторов, о чем уже упоминалось выше.
4.2.2.3. Супрессорные клетки и регуляция иммунного ответа
В начале 70-х годов было обнаружено, что некоторые формы иммуноло-
гической толерантности (неотвечаемости), а также индуцированной им-
377
муносупрессии ослабляются или отменяются введением антисывороток,
специфичных к мембранным антигенам Т-лимфоцитов. Эти и ряд других
фактов привели исследователей к выводу о существовании механизмов
активной иммуносупрессии, опосредованной разновидностью Т-лимфо-
цитов, которые назвали Т-супрессорами. В последующем был накоплен
огромный материал о свойствах супрессорных клеток, выделяемых ими
факторов и их роли в регуляции иммунного ответа. Сложились представ-
ления о роли Т-супрессоров в нормальной регуляции иммунного ответа
и в поддержании иммунологической толерантности, в частности к ауто-
антигенам. Однако на рубеже 80-х и 90-х годов эти данные были подверг-
нуты критическому пересмотру в связи с тем, что не удавалось получить
стабильные клоны нормальных (негибридомных) Т-супрессоров, клони-
ровать гены их гуморальных факторов, а также гены МНС, ограничиваю-
щие (рестриктирующие) Т-супрессорный ответ (I-J). Сложилась точка
зрения, отрицающая реальность существования Т-супрессоров как особой
субпопуляции Т-лимфоцитов. Так, было высказано допущение, что им-
муносупрессия, опосредованная СО8+-лимфоцитами, является следстви-
ем цитостатической или цитотоксической активности Т-киллеров. В на-
стоящее время скептицизм относительно реальности существования спе-
циализированной субпопуляции Т-супрессоров отнюдь не развеян, хотя
супрессия иммунного ответа как одно из проявлений функциональной
активности Т-лимфоцитов ни у кого не вызывает сомнений.
Итак, супрессорные клетки, способные подавлять различные формы
иммунного ответа, существуют реально, чаще всего эта функция связана с
СО8+-Т-клетками, но может реализоваться также CD4+ Т-лимфоцитами
и другими клетками. Однако надежные собственные маркеры предшест-
венников Т-супрессоров, отличающих их от прекиллеров, не описаны.
В табл. 74 приведены некоторые сводные данные о Т-супрессорах.
До сих пор неясна природа генетической рестрикции Т-супрессорно-
го ответа (или, иными словами, класс молекул МНС, презентирующих
антигенный пептид, распознаваемый Т-супрессорами). С одной стороны,
сообщалось о способности Т-супрессоров распознавать растворимый
антиген (что едва ли можно представить с позиций современного пони-
мания природы Т-клеточного распознавания), с другой — роль рестрик-
тирующего элемента отводилась продукту МНС II класса I-J. Последний,
как оказалось, не имеет «собственного гена», а является скорее всего
продуктом взаимодействия нескольких генов в области H-2I. Однако не-
понятно, каким образом могут распознавать СО8+-клетки антиген, свя-
занный с молекулами МНС II класса. Этот вопрос также остается откры-
тым. Неизвестно также, как происходят (и происходит ли) обучение и се-
лекция клонов Т-супрессоров в тимусе. Недавно получены данные о том,
что при стимуляции тимоцитов in vitro аллогенными клетками в присут-
ствии растворимых молекул H-2D и гормонов тимуса происходит их
дифференцировка в супрессорные СО8+-клетки, тогда как при аллости-
муляции в отсутствие указанных факторов формируются цитотоксичес-
кие СО8+-клетки.
Считается, что хотя индукция супрессорных Т-клеток осуществляет-
ся одновременно с включением в иммунный ответ других типов клеток,
378
Таблица 74. Свойства Т-супрессоров
Свойства и активность СО8+-супрессоры СГИ+-супрессоры
Рестрикция распознавания Неясна (у мышей — H-21-J, т.е. МНС II класса) МНС II класса
Клетки- мишени Т (CD4+), В Т (CD4+)
Механизм действия Неясен: возможен эффект специфи- ческих гуморальных факторов, ци- токинов, а также цитолиз мишеней Цитокины: взаимное инги- бирующее действие ТЫ и Th 2
Супрессорные факторы Специфический супрессорный фак- тор, содержащий a-цепь TCR, ИЛ-4, ТФРр ИФНу (ТЫ), ИЛ-4 и 10 (ТЬ2), ТФРр
Участие в регуляции иммунного ответа Ограничивают гуморальный и кле- точный иммунный ответ, способст- вуя его завершению. Опосредуют изо- и идиотипспецифическую ре- гуляцию гуморального ответа. Вето- клетки, определяют аутотоле- рантность Определяют взаимоотно- шение ТЫ и Th2, опосре- дуют взаимное ингибиро- вание гуморального и кле- точного ответа
Роль в патологии Препятствуют развитию аутоим- мунных процессов (энцефаломие- лита, диабета). Обусловливают не- которые формы общего вариабель- ного иммунодефицита Препятствуют развитию аутоиммунного тиреоиди- та, определяют развитие лейшманиоза, возможно, лепроматозной проказы
Т-супрессоры развиваются медленнее. Это и обусловливает превалирова-
ние их подавляющего эффекта на поздних стадиях развития иммунного
ответа. Были получены данные о пороговом характере зависимости отве-
та Т-супрессоров от дозы антигена, что обусловливает их подключение
лишь при достаточно сильной стимуляции иммунной системы. Действи-
тельно, наиболее распространенным способом получения супрессорных
клеток до сих пор служит иммунизация мышей высокой дозой антигена
(обычно эритроцитами барана) с выделением спленоцитов (источника Т-
супрессоров) через 10 сут после иммунизации. Зрелые Т-супрессоры от-
личаются от других типов Т-лимфоцитов более высокой радиочувст-
вительностью (радиочувствительность предшественников Т-супрессоров
и других типов Т-клеток примерно одинакова) и чувствительностью к
ряду повреждающих агентов, в частности к циклофосфамиду, чем обыч-
но пользуются для их инактивации.
Супрессорные клетки вовлекаются в иммунные процессы при реали-
зации некоторых механизмов, описанных выше, включая изотипическую
и идиотипическую регуляцию. Очевидно, супрессорная активность Т-
клеток возрастает при их стимуляции одновременно через TCR и Fc-pe-
цептор. Индуцированные Т-супрессоры отчасти ответственны за им-
379
муносупрессивное действие антилимфоцитарной сыворотки и ряда дру-
гих агентов, подавляющих иммунный ответ.
Анализ взаимодействующих типов регуляторных клеток на модели
клонов гибридом привел к конструированию гипотетических схем форми-
рования каскадов супрессорных клеток, представления о которых, воз-
можно, еще сохраняют определенный интерес. Первая из них включает
три взаимодействующих клеточных звена — СП8+-индукторы-супрессо-
ры, СО5+8+-трансдукторы-супрессоры и СВ8+-эффекторы-супрессоры.
Все они несут на поверхности молекулу 1-J, все антигенспецифичны; клет-
ки первого и третьего звена выделяют растворимые супрессорные факто-
ры (также антигенспецифичные), но лишь супрессоры-эффекторы оказы-
вают действие на клетки-мишени, каковыми являются Т-хелперы. Во вто-
рой схеме при ее значительном принципиальном сходстве с первой акцен-
тируется идиотип-антиидиотипическая специфичность звеньев супрес-
сорной цепи: индукторы и эффекторы несут идиотипическую детерми-
нанту, тогда как промежуточное звено — трансдуктор — имеет антиидио-
типическую специфичность. Идиотип и антиидиотип свойственны также
гуморальным продуктам соответствующих клеток. Схемы супрессорных
цепей усложняются еще больше представлениями о контрсупрессорном
каскаде — цепи последовательно подключаемых клеточных субпопуляций
(индукторы, трансдукторы, эффекторы). Этот каскад включается под дей-
ствием Т-супрессоров и в итоге приводит к инактивации Т-супрессоров и
отмене их ингибирующего действия на Т-хелперы.
Помимо Т-супрессоров, индуцируемых в процессе иммунного отве-
та, постулируется существование так называемых вето-клеток, которые
подавляют активность аутоспецифических Т- или В-лимфоцитов и пре-
пятствуют развитию аутоагрессии. Полагают, что эти клетки определяют
стабилизацию органоспецифической аутотолерантности, формируемой
вне тимуса и не всегда связанной с элиминацией аутореактивного клона
Т-клеток. В последнее время допускается, что сами вето-клетки являются
аутоспецифическими (возможно антиидиотипическими) лимфоцитами.
Под контролем Т-супрессоров находится не только Т-клеточный и
тимусзависимый гуморальный ответы, но и тимуснезависимое антитело-
образование (оно усиливается после удаления Т-клеток). Основной клет-
кой-мишенью Т-супрессоров считаются Т-хелперы, однако описаны
также Т-супрессоры, влияющие на В-лимфоциты. В настоящее время от-
сутствуют какие-либо однозначные представления о том, каким образом
может реализоваться супрессорное действие СО8+-клеток в отношении
названных клеток-мишеней.
Супрессорные клетки обнаруживаются при различных заболеваниях,
в патогенезе которых имеют значение иммунные факторы. Так, при ау-
тоиммунных заболеваниях — инсулинзависимом сахарном диабете у че-
ловека и экспериментальном аллергическом энцефаломиелите у мы-
шей — выделены и охарактеризованы СО8+-супрессоры, причем во вто-
ром случае они продуцировали набор цитокинов, свойственный Th2-
клеткам. При аутоиммунном тиреоидите и лейшманиозе идентифициро-
ваны CD4+-cynpeccopbi.
Принципиальным для суждения о реальности существования и суве-
380
ренности Т-супрессоров как особой субпопуляции Т-лимфоцитов явля-
ется вопрос о природе антигенспецифических супрессорных факторов.
Описано несколько гуморальных факторов, рассматриваемых как про-
дукты Т-супрессоров и реализующих их действие. Источником факторов
служила культуральная среда, реже экстракт клеток Т-гибридом или сы-
воротка крови иммунизированных животных. Были выделены и охарак-
теризованы антигенспецифические и неспецифические факторы с
молекулярной массой от 35 000 до 100 000. Там же обнаружены продукты
V-гена и генов гистосовместимости, определялись идиотипические де-
терминанты. Однако, как уже отмечалось, клонировать гены этих факто-
ров не удалось, что заставляет рассматривать их как лабораторные
артефакты. В последние годы поиски супрессорных факторов Т-лймфо-
цитов продолжались, хотя и с меньшим энтузиазмом. Практически во
всех случаях в составе супрессорных факторов, описанных в последние
годы, определялись a-цепь Т-клеточного рецептора, а иногда и а-, и р-
цепи. Один из таких факторов (сф-димер, мол. масса 84 000), продуци-
руемый клоном Т-супрессоров (получен от мышей, толерантных к
овальбумину), специфически подавлял выработку антител к овальбумину
in vivo. Однако, учитывая опыт предшествующих исследований, не следу-
ет торопиться с выводами о возможной связи супрессорных факторов Т-
клеток с растворимыми формами TCR или его фрагментами.
Особенно развитая система регуляции, в частности супрессорная, су-
ществует в процессе образования IgE-антител. Выше уже говорилось о
выделении В-лимфоцитами под влиянием взаимодействия IgE с мем-
бранным FceRII нескольких факторов, в том числе фактора FIT1, вклю-
чающего супрессорный каскад, и фактора FIT2, запускающего усиливаю-
щий каскад. В реализации этих каскадов участвуют индукторные и эф-
фекторные клетки нескольких типов, которые выделяют соответственно
супрессорные и хелперные продукты. Супрессорная эффекторная моле-
кула (SEM) обусловливает подавление синтеза IgE В-лимфоцитами.
Помимо антигенспецифических, описаны неспецифические Т-суп-
рессоры. Известны многочисленные цитокины (т.е. продукты Т-хелперов
и в меньшей степени Т-киллеров), которые подавляют некоторые имму-
нологические процессы. Так, ИЛ-4, отменяя действие ИЛ-2 и интерфе-
рона у, снижает соответственно пролиферацию и дифференцировку
многих клеток иммунной системы. Интерфероны, как известно, подав-
ляют пролиферативные процессы и поэтому ингибируют ранние этапы
иммунного ответа. Разнообразным подавляющим действием обладает
трансформирующий фактор роста р.
С этих позиций взаимные ингибирующие влияния субпопуляций
СО4+-клеток ТЫ и Th2 вполне можно трактовать как супрессорные.
В этом случае супрессорная активность ТЫ-клеток реализуется через вы-
деление интерферона у, в ТЬ2 — через ИЛ-4 и 10. Среди медиаторов дей-
ствия вето-клеток, вероятно, может быть назван трансформирующий
фактор роста р, поскольку выключение его гена приводит к развитию ге-
нерализованного аутоиммунного процесса с сильной воспалительной ре-
акцией.
То же справедливо в отношении трактовки супрессорных эффектов
381
В-лимфоцитов, NK-клеток и макрофагов. Очевидно, нет специализиро-
ванных супрессорных субпопуляций этих клеток, но реально существуют
их супрессорные эффекты. NK-клетки, как известно, способны оказы-
вать цитостатическое действие на пролиферирующие клетки, включая
клетки иммунной системы. Среди цитокинов, выделяемых активирован-
ными В-лимфоцитами, присутствуют упомянутые выше факторы, спо-
собные ингибировать иммунные процессы — интерфероны, ИЛ-4,
трансформирующий фактор роста р и ИЛ-10.
Некоторые цитокины, в том числе обладающие супрессорной актив-
ностью, выделяют активированные макрофаги. Например, полифункци-
ональный цитокин ИЛ-6 подавляет продукцию ИЛ-1 и ФНОа, что может
проявляться как иммуносупрессия. Однако наиболее отчетлива связь
супрессорной функции макрофагов с синтезом простагландина Е2. Этот
продукт циклооксигеназного пути метаболизма арахидоновой кислоты
(см. раздел 2.3.2), действуя преимущественно через повышение уровня
цАМФ в клетках, подавляет пролиферацию лимфоцитов, образование
цитокинов макрофагами и лимфоцитами, а также цитотоксическое вли-
яние клеток иммунной системы. Поэтому любые активированные макро-
фаги и моноциты в определенных ситуациях проявляют себя как супрес-
сорные клетки, ограничивающие иммунный ответ на высоте его разви-
тия. В то же время природа других супрессорных клеток нелимфоидной
природы не вполне ясна. Так, неясны происхождение и биологическое
назначение неспецифических супрессоров, развивающихся под влияни-
ем тотального облучения лимфоидной ткани высокими дозами радиации.
В динамике развития иммунного ответа проявляются разнообразные
механизмы его регуляции, направленные преимущественно на его ог-
раничение. Эти механизмы включают изотип- и идиотипспецифичес-
кое ограничение антителообразования по принципу отрицательной
обратной связи, а также формирование сложной системы антигенспе-
цифических Т-супрессоров и ряда активированных иммуноцитов, ре-
ализующих свое действие путем выделения специфических и не-
специфических гуморальных факторов. Результатом совместного дей-
ствия этих механизмов являются ограничение иммунного ответа по
мере выполнения им своего назначения — элиминации чужеродного
объекта — и возвращение иммунной системы к исходному состоянию
(с обогащением популяцией клеток памяти).
4.3. ПРОЯВЛЕНИЯ ИММУННОЙ ЗАЩИТЫ
4.3.1. Противоинфекционный иммунитет
Защита организма от инфекционных агентов является, вероятно, не
единственным, но главным назначением иммунной системы. Именно в
недрах учения об инфекционных процессах зародилась научная иммуно-
382
Таблица 75. Проникновение инфекционных агентов в организм и мобилизация
иммунной защиты
Этап проникновения Суть этапа Защитные механизмы
Контакт с барьерными тканями Адгезия микробов на клетках эпителия Механические барьеры, местные химические факторы, антагонизм нормальной микрофлоры, иногда — фагоцитоз в просвете полостей
Проникновение через поврежденные барьеры Попадание через дефекты эпителия в субэпителиальное пространство Фагоцитоз, дефензины, компле- мент; позже — цитокины, NK- клетки, уб-клетки; заживление раны; АПК связывают антиген
Лимфо генное распространение Проникновение с тканевой жидкостью в лимфатический узел; развитие регионального иммунного ответа Фагоцитоз, улавливание клонов лимфоцитов, миграция в лимфати- ческий узел АПК, связавших анти- ген; инициация и развитие гумо- рального и клеточного ответов
Гематогенное распространение Прорыв барьера лимфатических узлов; септицемия; генерализация ответа или ареактивность Микроорганизмы попадают в кровь и ткани; активированные клетки расселяются по организму; системная активация лимфоидной ткани и мобилизация иммунной защиты; иногда — ареактивность вследствие интоксикации и пере- дозировки антигенов
логия. Предупреждение инфекционных заболеваний стало первой облас-
тью приложения иммунологических принципов.
Весь материал, посвященный описанию иммунных процессов, безус-
ловно, может быть распространен на область инфекционной иммуноло-
гии. Однако у нее есть своя специфика, обусловленная в основном
особыми свойствами источников антигенной стимуляции и объектов им-
мунной атаки — инфекционных агентов. Рассмотрим сначала особеннос-
ти инфекционных агентов, путей их проникновения в организм и
локализации в нем, влияющие на характер иммунного ответа.
4.3.1.1. Особенности инфекционных агентов как иммуногенов
Пути поступления и распространения инфекционных агентов. Путь имму-
низации, как известно, определяет первичную локализацию иммунного
процесса и в значительной степени преобладающие механизмы иммун-
ного ответа. Это справедливо и для инфекционных агентов с тем уточне-
нием, что, попав в организм, они размножаются, и расположение
первичного очага инфекции оказывается более важным, чем место ее
проникновения, хотя в значительной степени им определяется. Из данных
табл. 75 следует, что в подавляющем большинстве случаев инфекционные
агенты проникают в организм через слизистые оболочки в трех основных
383
Таблица 76. Связь типа иммунного ответа с локализацией инфекционных
агентов
Локализация инфекционных агентов Примеры Антиген- представ- ляющие клетки Тип Т-хелперов (ключевые цитокины) Эффекторные механизмы и факторы —)
Внеклеточная (внутри организма) Большинство микроор- ганизмов, грибы, неко- торые паразиты и прос- тейшие, вирусы на опре- деленных стадиях цикла В-клетки, макрофаги Th2 (ИЛ-4) Фагоцитоз, | антитела, комплемент
Внеклеточная (на поверх- ности слизис- тых оболочек) Гельминты, нейссерии, кандида, кишечные па- лочки и др. В-клетки, тучные и дендрит- ные клетки Th 2 (ИЛ-5 и 4) Антитела (осо- бенно IgA и IgE), макрофаги, тучные клетки
Внутрикле- точная (в ци- топлазме) Вирусы, листерии, хла- мидии, риккетсии Дендрит- ные клетки ThO, Thl (ИЛ-2 и 12, ИФНу) Цитотоксические СО8+-Т-клетки, NK-клетки
Внутриклеточ- ная (в цитоплаз- матических везикулах) Микобактерии, крип- тококки, бруцеллы, шистосомы, лейшма- нии Дендрит- ные клетки, макрофаги ТЫ (ИЛ-12, ИФНу) Макрофаги, СО4+-Т-клетки
системах — дыхательной, пищеварительной и мочеполовой. Наиболее
ранние иммунологические события при инфекционных процессах связа-
ны с иммунной системой слизистых оболочек.
Часто все дальнейшие инфекционные процессы ограничиваются ор-
ганами, в которые поступил инфекционный агент, особенно когда пос-
ледний обладает тропностью к конкретным типам клеток (это характерно
для внутриклеточных агентов). В тех случаях, когда агент существует во
внеклеточном пространстве и не ограничен специфическими взаимоот-
ношениями с клетками конкретных типов, он имеет склонность к рас-
пространению. Первоначально инфекционный агент распространяется
лимфогенным путем, и регионарный лимфатический узел становится
первым фильтром для этого агента и одновременно местом формирова-
ния первичного иммунного ответа. Преодоление данного барьера приво-
дит к септицемии и генерализации распространения микроорганизма с
вероятным формированием вторичных очагов в тканях и с вовлечением
в иммунный ответ селезенки и других лимфоидных образований (в зави-
симости от локализации очагов).
Значение для иммунных процессов локализации инфекционных аген-
тов вне. ивнутри клеток. Важнейшая особенность инфекционных агентов
как индукторов иммунного ответа заключается в их способности к раз-
множению. Условия его осуществления различны для разных микроорга-
низмов. Многие из них (значительное число бактерий, грибы, крупные
паразиты и др.) делятся, находясь в межклеточном пространстве. Другие
384
для размножения нуждаются в пребывании внутри клетки (вирусы, ми-
кобактерии, микоплазмы, спирохеты, листерии, риккетсии, значительное
число простейших), а ретровирусы в принципе не могут реплицироваться
вне клетки-хозяина. Однако в жизни всех микроорганизмов, включая ви-
русы, есть периоды пребывания вне клетки. Эти обстоятельства очень
важны для распознавания данных агентов иммунной системой и для сра-
батывания эффекторных механизмов, направленных на элиминацию
агентов из организма.
Как выяснилось, локализация инфекционных агентов вне или внут-
ри клетки (табл. 76) является ключевым фактором для определения типа
иммунного ответа организма. При внеклеточной локализации микроор-
ганизма иммунная система реагирует на его антигены, а микробная клет-
ка может модифицировать эту реакцию, воздействуя токсинами или
иными субстанциями (см. ниже). Эффекторные факторы иммунной за-
щиты также взаимодействуют непосредственно с микроорганизмом.
Обычно в этих случаях развивается ТЬ2-зависимый иммунный ответ и
основными «инструментами», определяющими специфичность различ-
ных механизмов защиты, становятся гуморальные антитела.
Когда микроорганизм локализуется внутри клетки, существенными
оказываются детали этой локализации: в цитоплазме, в гранулах, в случае
вирусов — в цитоплазме с представительством генетического аппарата в
ядре, а некоторых антигенов — на клеточной мембране. В этих случаях
развивается преимущественно Thl-зависимый клеточный ответ и дейст-
венными оказываются в основном клеточные эффекторные механизмы,
приводящие не к избирательной элиминации патогена, а к гибели клетки
и деструкции всего ее содержимого вместе с инфекционным агентом.
Какие особенности патогена и его ассоциаций с клетками обуслов-
ливают выбор направления иммунного ответа в этих случаях, неизвестно,
хотя известно, что ключевым при этом является выбор антигенпредстав-
ляющих и других вспомогательных клеток (В-лимфоцитов и тучных кле-
ток при развитии гуморального ответа и дендритных клеток и макро-
фагов при развитии клеточного ответа), а также цитокинов, выделяемых
на этапе подключения лимфоидных клеток (ИЛ-4 или 12).
Компоненты патогенов, модифицирующие активность иммунной систе-
мы. Свойствами иммуномодуляторов обладают некоторые компоненты и
продукты патогенов. Как правило, они могут выступать и в качестве спе-
цифических антигенов, инициирующих иммунный ответ, но в данном
случае мы рассматриваем их как неспецифические иммуномодуляторы.
1. Эндотоксины. Эндотоксины липополисахаридной природы явля-
ются активными бактериальными иммуномодуляторами с весьма широ-
ким спектром активности. Некоторые клетки организма имеют на своей
поверхности рецепторы, специфически распознающие липополисахарид.
Примером рецепторов такого рода являются молекулы CD 14, экспресси-
руемые нейтрофилами и всеми тремя основными типами антигенпред-
ставляющих клеток (АПК) — дендритными клетками, моноцита-
ми/макрофагами и В-лимфоцитами. Липополисахарид взаимодействует и
с другими мембранными молекулами макрофагов, эндотелиальных и дру-
гих клеток, участвующих в запуске воспалительной реакции. Под влия-
385
11
1ЛОО
нием эндотоксинов включается продукция макрофагами провоспали-
тельных цитокинов — ИЛ-1, ФНОа, ИЛ-6, а также хемокинов, усилива-
ется экспрессия молекул адгезии на эндотелиальных клетках и лейко-
цитах. Эти события практически полностью обеспечивают развитие вос-
палительной реакции, которая служит базой для развертывания началь-
ных механизмов иммунного ответа. Липополисахарид оказывает и более
прямое действие на эти процессы. Повышая экспрессию корецепторов
лимфоцитов и молекул В7 (CD80 и 86), липополисахарид увеличивает
эффективность презентации антигена Т-лимфоцитам и кооперативных
взаимодействий Т- и В-лимфоцитов.
Являясь поликлональным стимулятором В-лимфоцитов, липополи-
сахарид оказывает двойственное влияние на антигенспецифическую ре-
акцию этих клеток, в малых дозах как костимулятор-адъювант, а в
больших — как ингибитор специфического компонента гуморального от-
вета, поскольку чрезмерная поликлональная стимуляция конкурирует с
клоноспецифическим ответом В-клеток. Липополисахарид способен ак-
тивировать оба пути комплемента: полисахаридная составляющая обу-
словливает стабилизацию промежуточных продуктов альтернативной
активации, тогда как липид А способен включать классический путь ак-
тивации комплемента.
Таким образом, бактериальный липополисахарид выступает преиму-
щественно в качестве стимулятора иммунного процесса, действуя в ос-
новном на его раннее звено, опосредованное активностью макрофагов,
эндотелиальных и АПК. В то же время он может (особенно в высоких
концентрациях) подавлять антигенспецифический иммунный ответ, по-
вышая поликлональную активацию В-клеток.
2. Пептидогликаны бактериальной стенки. Являясь компонентами
клеточной стенки всех бактерий, пептидогликаны, особенно мурамилди-
пептиды, также оказывают сильное воздействие на запуск и начальные
этапы развития иммунного процесса. Их основной мишенью служат мак-
рофаги, которые имеют высокоаффинные рецепторы для мурамилдипеп-
тидов, локализующиеся преимущественно внутриклеточно. Доказана
способность мурамилдипептидов индуцировать выработку макрофагами
провоспалительных цитокинов, повышать бактерицидную активность
клеток. Многочисленные проявления стимулирующего действия этих
субстанций на иммунные реакции, реализуемые Т-, В- и NK-клетками,
связывают с усилением активации макрофагов. Однако в Т-лимфоцитах
обнаружены рецепторы для мурамилдипептидов, поэтому не исключено,
что эти вещества оказывают на Т-клетки прямое действие. Поскольку
мурамилдипептиды лишены токсического компонента, препараты на их
основе используют в клинической практике в качестве имунномодулято-
ров (см. раздел 5.5.2).
3. Экзотоксины. Экзотоксины имеют белковую природу. Большинст-
во из них, особенно экзотоксины, продуцируемые стафилококками и
стрептококками, обладают свойствами суперантигенов (см. раздел 3.3.2).
Благодаря сродству к определенным семействам 0-цепей рецепторов
TCR а0-типа они активируют до 20—30 % Т-клеток, индуцируя выработ-
ку ими цитокинов. Избыточная секреция цитокинов вызывает патологи-
556
ческие проявления, сходные с теми, которые наблюдаются при передози-
ровке цитокинов (см. раздел 3.4.2). Активированные Т-лимфоциты вско-
ре подвергаются апоптозу, что обусловливает развитие иммунодефицита
Т-клеточного типа. Таким образом, экзотоксины оказывают на иммун-
ную систему отрицательное воздействие, вызывая сначала гиперактива-
цию Т-лимфоцитов, а затем их массовую гибель.
4. Вирусная РНК. Вирусная двуспиральная РНК (как и ее синтетичес-
кие аналоги поли-1/поли-С, поли-А/поли-U) являются мощными интер-
фероногенами и через них повышают активность макрофагов и NK-кле-
ток. Эта реакция адекватна (поскольку интерфероны являются одним из
основных факторов противовирусного иммунитета) и позволяет постули-
ровать, что ее формирование является результатом параллельной эволю-
ции вирусов и их хозяев — позвоночных.
5. Белки, связывающие иммуноглобулины. Некоторые микроорганизмы
синтезируют белки с активностью Fc-рецепторов, т.е. обладающие срод-
ством к Fc-фрагменту IgG. Из них наиболее изучен и широко применя-
ется в исследовательской практике белок А клеточной стенки Staphylo-
coccus aureus (обычно в качестве источника этого белка используют
штамм Cowan). Белок А специфически связывается с участком, захваты-
вающим домены Сн2 и Сн3. Белок А конкурирует с Fc-рецепторами за
связывание с IgG. В этой блокаде регуляторного взаимодействия антител
с клетками состоит, по-видимому, функция данного белка. При гумо-
ральном антиинфекционном ответе FcR-подобные субстанции могут вы-
ступать в роли супрессорных факторов.
6. Компоненты микроорганизмов, влияющие на фагоцитоз. К ингибито-
рам фагоцитоза относятся прежде всего компоненты капсулы микроорга-
низмов, например, гиалуроновая кислота грамположительных бактерий
или белки шипов нейссерий либо фимбрий стрептококков. Микобакте-
рии, напротив, содержат на поверхности белок, связывающий фибронек-
тин, что обусловливает их фагоцитоз. Однако это не обеспечивает защи-
тного эффекта, поскольку микобактерии обычно не разрушаются внутри
макрофагов, а обитают в этих клетках. Их гибель предотвращается выделя-
емым ими фактором, препятствующим слиянию фагосом с лизосомами.
7. Факторы, взаимодействующие с цитокинами. Продукты с таким
действием синтезируются рядом вирусов. Вирус саркомы Шоупа проду-
цирует растворимый фактор, связывающий ФНОа и препятствующий
его взаимодействию с рецепторами (и, следовательно, развитию воспали-
тельной реакции). Вирус осповакцины вырабатывает ингибитор серино-
вой протеазы ICA, необходимой, с одной стороны, для образования
зрелой формы ИЛ-1р, с другой — для реализации апоптоза. Вирус Эпш-
тейна—Барр секретирует белок (продукт гена BCRF-1), гомологичный
ИЛ-10 и воспроизводящий некоторые его эффекты, в частности подавле-
ние активности Thl-клеток, развитие клеточного ответа «в пользу» гумо-
рального ответа.
Рассмотренные иммуномодуляторы, связанные с патогенами, явля-
ются лишь иллюстративными примерами, но не исчерпывают списка
субстанций с аналогичной активностью. Характерно, что среди описан-
ных выше факторов есть активирующие агенты, вещества, изменяющие
387
направление иммунного ответа, которые позволяют микроорганизму из-
бежать действия защитных механизмов, но практически отсутствуют
факторы с классическим иммуносупрессивным действием. Полагают, что
патогенам «не выгодно» ослаблять организм и способствовать его заселе-
нию другими инфекционными агентами.
Особенности антигенов микроорганизмов. Антигены патогенных орга-
низмов изучены весьма полно и детально. Их описание содержится в
курсах медицинской микробиологии. Мы остановимся лишь на некото-
рых особенностях этих антигенов, важных для развития противоинфек-
ционной защиты.
Антигенную структуру микроорганизмов долгие годы изучали с по-
мощью серологических методов, т.е. основным «инструментом» анализа
специфичности антигенов служили антитела. В результате накоплено ог-
ромное число сведений почти исключительно по антигенам (и их эпито-
пам), ответственным за выработку антител. К ним относятся в основном
поверхностные макромолекулы бактерий, вирусов и других микроорга-
низмов. В случае вирусов это в первую очередь белки и гликопротеины
оболочки, которые являются типичными тимусзависимыми антигенами.
В случае бактериальных антигенов безусловно преобладают тимуснезави-
симые антигены обоих типов.
Напомним, что к тимуснезависимым антигенам 1-го типа относят
молекулы, способные вызвать образование антител у мышей с мутацией
xid, при которой развитие В-клеток блокируется на стадии Ьу15_-клеток.
К этой группе относят макромолекулы, обладающие митогенностью в от-
ношении В-лимфоцитов. Примером антигенов этой группы является
бактериальный липополисахарид. К тимуснезависимым антигенам 2-го
типа относят вещества, не способные активировать В-клетки мышей с
мутацией xid. Обычно это полисахариды с повторяющимися эпитопами,
например пневмококковые полисахариды. Их активность объясняют
множественностью точек взаимодействия с мембраной В-клетки, причем
среди этих точек наряду с BCR предположительно могут быть корецепто-
ры, обусловливающие зарождение хелперного сигнала. Эти антигены
могут инициировать «помощь» со стороны Т- и NK-клеток, однако эта
«помощь» не является обязательной (см. также разделы 3.2.1 и 4.1.2).
Это обстоятельство, с одной стороны, облегчает развитие гумораль-
ного ответа на бактериальные антигены, освобождая его от Т-зависимос-
ти, но, с другой стороны, определяет несовершенство этого ответа,
обусловленное известными ограничениями развития ответа на тимусне-
зависимые антигены. Такие ограничения являются следствием неучастия
в ответе Т-клеток и проявляются в отсутствии переключения изотипов,
усиленного мутагенеза и, следовательно, в низком аффинитете антител и
их ограниченной эффекторной активности, сводящейся к спектру актив-
ности IgM-антител. Не менее важно, что при этом отсутствует формиро-
вание иммунологической памяти. Все это обусловливает несовершенство
гуморальной иммунной защиты от большинства микробных антигенов.
При взаимодействии некоторых бактериальных полисахаридов с В-лим-
фоцитами легко индуцируется анергия, что обусловливает неотвечае-
мость на данные антигены.
388
a
Мембрана
Пептидо-
гликаны
Гликолипиды
Миколевая
кислота
Гемагглютинин
Нейраминидаза
Оболочка
М-белок
Нуклеопротеины и РНК
Ферменты и неструктурные белки
Рис. 98. Антигенная структура бактерий и вирусов.
а. Строение клеточной стенки бактерий (из учебника А.Ройта, 1991). Пептидо-
гликановый слой присутствует в клеточной стенке всех бактерий, липидный би-
слой характерен для грамотрицательных бактерий. Клеточная стенка микобак-
терий окружена слоем из арабиногалактана, б. Структура вируса гриппа.
Микробным и вирусным антигенам свойственна высокая степень ге-
терогенности. Так, известно 84 серологические линии Streptococcus pneu-
moniae, причем при инфицировании формируется иммунитет только к
линии возбудителя, но не ко всем его разновидностям. Схематически ор-
ганизация мембранных антигенов бактерий и антигенной структуры ви-
руса гриппа представлена на рис. 98.
Большой полиморфизм антигенов обусловлен вариабельностью со-
ответствующих генов, что нередко проявляется в способности микроор-
ганизмов избегать действия механизмов иммунной защиты. Это касается
почти исключительно вирусов. Вариабельность некоторых из их антиге-
нов (гемагглютинина вируса гриппа А, антигенов оболочки ВИЧ-1) дела-
ет практически невозможным формирование защитного иммунитета и
очень затрудняет предотвращение с помощью вакцинации заболеваний,
вызываемых этими агентами. Существует корреляция изменчивости
389
антигенов и их роли в создании протективного иммунитета. Так, в случае
вируса гриппа оба эти качества максимально выражены у поверхностного
белка гемагглютинина, существенно слабее — у нейраминидазы (другого
поверхностного белка). Изменчивостью не обладает капсидный белок М,
роль которого в индукции иммунной защиты от гриппа минимальна.
Вариабельность такого рода проявляется в изменении антигенного
спектра вирусов, вызывающих разные эпидемии. Подробный анализ
типов гемагглютинина и нейраминидазы у вирусов, вызывавших эпиде-
мии гриппа на протяжении почти 100 лет, показал, что типы этих анти-
генов регулярно сменяются: для гемагглютинина — от одной эпидемии к
следующей, для нейраминидазы — через 2—3 эпидемии; при этом спустя
некоторое время (десятки лет, 3—5 эпидемий) наблюдается возвращение
ранее уже зарегистрированного серотипа гемагглютинина.
Антигенные свойства микробных антигенов могут изменяться даже в
пределах одной эпидемии, что приводит к развитию повторных заболева-
ний. Известно два основных механизма подобной изменчивости — дрейф
(drift) и смена (shift) антигена. Первый механизм — это проявление то-
чечных мутаций в генах, детерминирующих антиген (в случае вируса
гриппа гена гемагглютинина), второй — следствие обмена участков хро-
мосомы между разными вирусами в организме промежуточного хозяина.
Крайний вариант изменчивости антигенной структуры возбудителя
представляют ситуации, когда специфичность антигена изменяется в кон-
кретном инфицированном организме. Это приводит к вспышке заболева-
ния после временного ослабления симптоматики, а при повторяемости
подобных изменений — к ремиттирующему течению заболевания. Подоб-
ные феномены могут проявляться вследствие мутаций соответствующих
генов возбудителя или смены генов, детерминирующих антиген. Послед-
няя ситуация характерна для трипаносомной инфекции (Tripanosoma
brucei), вызывающей сонную болезнь. Трипаносомы имеют около 1000 ге-
нов (10 % от всего генома), детерминирующих маркерный антиген — ва-
риантспецифический гликопротеин. В течении заболевания происходит
поочередная индукция разных генов этой группы по мере накопления
антител к гликопротеину предшествующего типа. Рассмотренные типы
изменчивости антигенов микроорганизмов приведены в табл. 77.
4.3.1.2. Особенности иммунного ответа при инфекциях
Вклад факторов естественного иммунитета. Иммунная защита против
инфекционных агентов может быть успешной при условии достаточно
раннего начала действия защитных факторов (для ограничения инфек-
ции), формирования адекватных эффекторных механизмов (для удаления
инфекционных агентов) и сохранения иммунологической памяти после
завершения процесса (для формирования иммунитета). Всем этим усло-
виям не может соответствовать какой-либо один из уровней и механизмов
иммунной защиты. Поэтому реализация иммунной защиты от инфекци-
онных агентов представляет собой цепь взаимосвязанных процессов,
начиная от экстренных неспецифических механизмов естественного им-
мунитета и кончая формированием клеток памяти (табл. 78).
390
Таблица 77. Типы изменчивости микроорганизмов и противоинфекционный
иммунитет
Тип вариабельности Результат вариабельности Последствия для иммунной защиты Примеры
Мутационный процесс внутри вида Серологические варианты (ти- пы и субтипы) К каждому варианту фор- мируется специфичес- кий механизм защиты Серотипы стреп- тококков, микро- организмов ки- шечной группы
Антигенный дрейф (следствие серии точечных мутаций) Постепенно накапливаю- щиеся измене- ния специфич- ности протек- тивных антиге- нов Сформировавшийся протективный механизм срабатывает лишь час- тично; он не распро- страняется на конечные формы изменчивости (проявляется между эпидемиями) Изменчивость ви- руса гриппа по гемагглютинину
Антигенный сдвиг (следствие обмена генетическим мате- риалом между раз- ными линиями) Скачкообразно проявляющиеся изменения специфичности протективных антигенов Сформировавшийся протективный иммуни- тет не распространяется на измененные вариан- ты (проявляется между эпидемиями) То же
Смена индукции вариантспецифи- ческих антигенов Поочередная экспрессия продуктов раз- ных генов ва- риантспецифи- ческой серии В процессе конкретного заболевания микроорга- низм выходит из-под контроля формирующих- ся иммунных механиз- мов, что определяет его ремиттирующее течение Сонная болезнь, вызываемая Тп- panosoma brucei
Существует ряд факторов естественного иммунитета, которые всту-
пают в борьбу с внедрившимися инфекционными агентами практически
немедленно. Прежде всего это фагоциты. Их эффективность на данном
этапе невелика по двум причинам: исходное число этих клеток в месте
внедрения недостаточно для развития эффективной реакции, их собст-
венные возможности в отношении распознавания и разрушения микро-
бов ограничены, поскольку это покоящиеся, а не активированные клет-
ки. При наличии в организме естественных антител к микроорганизмам
(это не является редкостью) эти антитела могут быстро опсонизировать
клетки, что значительно повышает эффективность фагоцитоза.
Другим фактором быстрого реагирования является комплемент, ак-
тивация которого по альтернативному пути реализуется на поверхности
микробных клеток, чему способствует отсутствие на них регуляторных
факторов системы комплемента типа DAF или CD59. Пропердин стаби-
лизирует образующиеся комплексы СЗЬ—ВЬ, что приводит к повышению
содержания на поверхности микробной клетки фиксированных фрагмен-
тов СЗЬ, а это способствует распознаванию их фагоцитами.
391
Таблица 78. Защитные механизмы на разных стадиях формирования проти-
воинфекционного ответа
Стадия фор- мирования иммунитета Инфекция внеклеточными агентами Инфекция внутриклеточными ми кроорганизмами Вирусная инфекция
Внедрение агента (пер- вые часы) Фаза индук- ции иммуни- тета (3 сут) Фаза сфор- мировавше- гося имму- нитета (3—4 нед) Сформиро- вавшаяся иммунологи- ческая па- мять Фагоцитоз, актива- ция комплемента (альтернативная) Местный воспали- тельный процесс, мо- нокины. Гумораль- ный иммуногенез Образование анти- тел классов IgM, затем IgG и IgA. Классическая акти- вация комплемента Ускоренное образо- вание высокоаф- финных IgG-анти- тел при повторном инфицировании Активация макрофагов Местное воспаление. Т-независимая актива- ция макрофагов, моно- кины. Т-клеточный им- муногенез Иммунное воспаление. Сформированные Thl- клетки выделяют ИФНу активирующий макро- фаги. Последние осу- ществляют эффектив- ный фагоцитоз Ускоренное образова- ние ИФНу и актива- ция макрофагов при повторном инфициро- вании Активность NK-клеток Интерфероны а и Р, активированные ими NK-клетки. Цитотоксический иммуногенез Цитотоксические Т-лимфоциты, ар- мированные мак- рофаги Ускоренное обра- зование цитотокси- ческих Т-лимфоци- тов при повторном и нфицировании
Экстренная мобилизация перечисленных факторов естественной ре-
зистентности происходит в неразрывной связи с индукцией воспалитель-
ного ответа, в процессе которого упомянутые механизмы приобретают
совершенно иную маштабность. Наиболее ранним событием при этом
является активация фагоцитирующих клеток под влиянием факторов ин-
фекционных агентов, а затем под влиянием продуктов макрофагов и эн-
дотелиальных клеток. Последнее приводит к повышению проницаемости
сосудов и экспрессии молекул адгезии, а также синтезу цитокинов, что
способствует миграции в очаг поражения большого числа лейкоцитов —
нейтрофилов, моноцитов, а затем и лимфоцитов. Мигрировавшие клетки
активируются и выделяют воспалительные цитокины (ИЛ-1 и 6, ФНОа,
хемокины) в достаточно больших количествах, чтобы вызвать все при-
знаки воспаления, включая общие. Среди последних — еще одна форма
антигеннеспецифического ответа — реакция острой фазы, в основе кото-
рой лежит усиление синтеза гепатоцитами белков острой фазы (С-реак-
тивного белка, сывороточного амилоида, маннозосвязывающего белка).
Эти белки способны опсонизировать микробные клетки и активировать
комплемент по классическому пути (через С2/С4).
Как следует из перечисления факторов ранних этапов защиты от
внедрившихся патогенов, они направлены в основном против свободно
размножающихся микроорганизмов внеклеточного пространства. Это
392
оправдано тем, что на начальных этапах заражения внутриклеточные па-
тогены также проходят внеклеточный этап своего существования. Одна-
ко в этот период срабатывают также некоторые факторы защиты от
внутриклеточных агентов. В качестве таковых выступают интерфероны
(преимущественно аир, продуцирующиеся макрофагами и клетками
стромы), а также NK-клетки, активируемые интерферонами.
Все события ранней защиты с привлечением в этот процесс факторов
естественной резистентности осуществляются на протяжении первых 3—
4 дней местно, хотя и с участием лейкоцитов, мигрирующих в очаг пора-
жения. Уже в конце этого периода подключаются антигенспецифические
факторы иммунной защиты.
Адаптивный противоинфекционный иммунный ответ. Ранние события
антигенспецифического ответа на патогенные организмы также осущест-
вляются локально. В наиболее обычном месте внедрения патогенов —
слизистых оболочках — ранним фактором специфического ответа явля-
ется реакция у5+-Т-клеток. Детали их реакции на антиген не изучены,
однако полагают, что они распознают антиген, подобно В-клеткам путем
непосредственного его связывания рецептором TCR без участия АПК.
Хотя вариабельность антигенсвязывающих центров уб+-Т-клеток доста-
точно велика, они распознают ограниченный круг молекул, в частности
стрессорные белки микобактерий и пораженных клеток хозяина. Меха-
низм действия у5+-клеток состоит в цитолизе инфицированных клеток;
у5+-клетки рассматривают скорее как антигенспецифический фактор
первой линии, чем как продукт иммунного ответа.
Аналогом у5+-клеток в серозных полостях являются СО5+-В1-клет-
ки. Им также свойствен ограниченный набор распознаваемых структур
(поскольку их реакция на антиген происходит без участия Т-клеток вне
зародышевых центров, их V-гены не проходят этапа усиленного мутаге-
неза и созревания аффинитета). Как и Т-клетки, они распознают некие
основные антигенные маркеры патогенов и, обладая специфичностью,
также служат факторами первой линии защиты. Их действие реализуется
в форме выработки IgM-антител, способных подготавливать микробные
клетки к комплементзависимому цитолизу и нейтрализовывать их актив-
ность.
К рассмотренным факторам, занимающим промежуточное положе-
ние между естественной защитой и адаптивным иммунным ответом, при-
мыкают антитела, продуцируемые в процессе тимуснезависимого ответа
В-клеток. В отличие от реакций у5+-Т- и В1-клеток он осуществляется в
организованной лимфоидной ткани — региональных лимфатических
узлах и групповых лимфатических фолликулах (пейеровых бляшках). Ти-
муснезависимые антигены 1-го типа (включая бактериальные липополи-
сахариды) обходятся без участия Т-клеток благодаря своей митогенности,
а тимуснезависимые антигены 2-го типа (в том числе бактериальные
полисахариды) — из-за невозможности подключить Т-клеточную по-
мощь в результате отсутствия белкового компонента. Ответ на оба типа
бактериальных тимуснезависимых антигена проявляется в образовании
главным образом IgM-антител, ответ на антигены 2-го типа — также об-
разованием ^С2-антител. IgG2-, как и IgM-антитела, обладают только
393
нейтрализующей и комплементсвязывающей активностью и лишь в сла-
бой степени взаимодействуют с Fcy-рецепторами типов I и II, что суще-
ственно ограничивает их защитную активность. К тому же ответ на
тимуснезависимые антигены 1-го типа находится на грани поликлональ-
ной стимуляции, и эта грань легко преодолевается при повышении кон-
центрации антигенов. Это отрицательно влияет на «целенаправленность»
иммунного ответа, который при этом «распыляется» на синтез малых ко-
личеств антител разнообразной специфичности и чреват опасностью
«прорыва» аутоиммунного процесса.
В определенной степени аналогом тимуснезависимого гуморального
иммунного ответа является реакция Т-клеток на суперантигены. При
этом проявляется та же поликлональность с продукцией токсических ко-
личеств цитокинов, причем последствием действия суперантигенов явля-
ется массовая гибель Т-клеток, которая отсутствует при поликлональном
гуморальном ответе. Кроме того, ответ на суперантигены полностью
лишен адаптивной значимости, тогда как тимуснезависимое антителооб-
разование имеет пусть ограниченный, но защитный потенциал. Послед-
нее особенно значимо потому, что этот потенциал проявляется раньше,
чем окончательно сформируется полноценный адаптивный иммунный
ответ (до 4 сут после инфицирования). Последствия действия суперанти-
генов на Т-клетки и вызываемая ими гиперпродукция цитокинов опреде-
ляют общую неспецифическую симптоматику инфекционных заболе-
ваний.
Путь к формированию полноценного специфического иммунного
ответа оказывается столь долгим отчасти потому, что формирование та-
кого ответа требует перемещения клеток между местом развертывания
первичного инфекционного очага и региональным лимфоидным орга-
ном. Предпосылкой осуществления этих миграций является формирова-
ние адекватных «путей сообщения». Как известно, лимфоциты в процес-
се рециркуляции способны преодолеть барьер между кровью и тканями
лишь в специальных местах — в посткапиллярных венулах лимфатичес-
ких узлов и групповых лимфатических фолликулов, выстланных высоким
эндотелием. В очагах воспаления происходят активация клеток сосудис-
того эндотелия, экспрессия на них рецепторов интегринов ICAM-1 и
VCAM-1, и сосудистая стенка становится проницаемой для активирован-
ных лимфоцитов, несущих Р^интегрин VLA.-4, р2-интегрин LFA-1 и мо-
лекулу адгезии CD44.
При формировании иммунного ответа в слизистых оболочках выбор
направления его развития «решается» преимущественно в пользу Th2-3a-
висимого гуморального ответа, чему способствуют участие в презентации
антигена тучных клеток и В-лимфоцитов, а также локальное образование
ИЛ-4. Из-за преобладающей локализации в lamina propria предшествен-
ников IgA-продуцирующих клеток основным классом образующихся
антител становятся IgA-антитела. Однако процесс формирования антите-
лообразующих клеток при этом происходит в зародышевых центрах лим-
фатических узлов и групповых лимфатических фолликулов. Лишь
заключительные этапы созревания плазмоцитов осуществляются в lamina
propria и подслизистом слое, куда активированные клетки заносятся кро-
394
вью благодаря приобретенной ими способности распознавать маркеры
активированного эндотелия.
Молекулы IgA-антител, используя механизм трансцитоза (см. раздел
3.1.1), проходят через эпителиальные клетки слизистых оболочек в их
просвет, обогащаясь секреторным компонентом, который защищает их
от протеолиза. В результате IgA-антитела способны взаимодействовать с
микроорганизмами и паразитами (например, гельминтами) как в стенке
слизистой оболочки, так и в просвете кишки. IgA-антитела нейтрализуют
и опсонизируют указанные организмы. Блокада гельминтов антителами
обусловливает возможность эвакуации этих паразитов из кишечного про-
света или дыхательных путей.
Как правило, инфекция недолго бывает локализованной. По мере ее
распространения повышается вклад в противоинфекционную защиту
IgG-антител, формирующихся в региональных лимфатических узлах и
особенно в селезенке. ТН2-зависимые IgGl-антитела являются наиболее
совершенным «инструментом» гуморальной защиты, поскольку они наи-
более полно проходят фазы созревания аффинитета, обладают высоким
сродством к Fc-рецепторам всех типов. Поэтому эти антитела опсонизи-
руют клетки-мишени, активируют К-клетки, армируют макрофаги, акти-
вируют комплемент; к тому же это количественно преобладающий тип
антител. Аналогичными свойствами обладают Thl-зависимые IgG3-aHTH-
тела.
Благодаря указанным проявлениям активности IgG-антитела участ-
вуют в нейтрализации и удалении свободных патогенов — в основном
путем их опсонизации. Они являются важным фактором борьбы и с
внутриклеточными патогенами: опсонизируя клетки, эти антитела дела-
ют их доступными для антителозависимого клеточного цитолиза и фаго-
цитоза, а связываясь с макрофагами, «вооружают» их для разрушения
инфицированных клеток. Наконец, IgG-антитела являются основным
фактором нейтрализации экзотоксинов, которые служат главными пато-
генетическими агентами при дифтерии, анаэробных и других инфекциях.
Т-лимфоциты, несущие TCR ар-типа, вовлекаются в противоинфек-
ционную защиту при контакте с АПК в организованной лимфоидной
ткани, обычно в региональных лимфатических узлах. Здесь создаются
оптимальные условия для развития Thl-зависимого клеточного ответа:
пептиды представлены на поверхности дендритных клеток с высокой
плотностью, они экспрессируют также вспомогательные молекулы CD80
и CD86 (В7) и выделяют ИЛ-12. В результате СБ4+-клетки сначала син-
тезируют ИЛ-2, затем дифференцируются в Thl-клетки. Синтезирован-
ный ИЛ-2 способствует экспансии цитотоксических СО8+-клеток,
которые образуются под влиянием тех же дендритных клеток с участием
их молекул МНС I класса и костимулирующих молекул CD80 и 86. По
мере активации и изменения набора мембранных молекул адгезии с уси-
лением экспрессии интегринов (см. раздел 3.5.3) цитотоксические
Т-лимфоциты покидают лимфатический узел и мигрируют в воспален-
ные участки слизистой оболочки (например, в легкие при туберкулезе)
благодаря наличию там сосудов с активированным эндотелием, экспрес-
сирующим рецепторы интегринов ICAM-1 и VCAM-1.
395
Иммунологическая память
Рис. 99. Соотношение во времени различных состояний иммунной защиты при
инфекции.
Кривая отражает бактериемию. Прямоугольники с надписями «NK» (естествен-
ные киллеры), «ЦТЛ» (цитотоксические Т-лимфоциты), «ГЗТ» (гиперчувстви-
тельность замедленного типа), «Антитела», «Протективный иммунитет»,
«Иммунологическая память» соответствуют периодам проявления защитной
функции указанных факторов иммунного ответа и состояний иммунитета.
Пока не вполне понятно, каким образом осуществляется выбор пре-
обладающего варианта Thl-зависимой защиты — цитотоксического или
макрофагального. ТЫ-клетки локально выделяют свойственный им
набор цитокинов, прежде всего интерферон у. Последний способствует
дополнительной активации макрофагов, содержащихся в очаге пораже-
ния, — их «вооружению» для уничтожения фагоцитированных клеток и
цитолиза инфицированных клеток. Дифференцировавшиеся Т-киллеры
убивают инфицированные клетки, несущие на своей поверхности вирус-
ные антигены.
События Т-клеточного ответа развиваются значительно медленнее,
чем гуморального ответа: эмиграция активированных Т-клеток из лим-
фатического узла происходит на 8—9-е сутки ответа, когда уже достига-
ется пик выработки IgG-антител (рис. 99). Для реализации эффекторных
событий в инфицированном очаге требуется дополнительное время. Если
продолжительность развертывания гуморальной реакции измеряется
днями, то для клеточного ответа она составляет недели. Сказанное выше
относится к ситуации, когда борьба с инфекцией осуществляется успеш-
но и патоген элиминируется из организма.
Отклонения от «классического» варианта иммунного ответа при ин-
фекционных процессах. В некоторых случаях особенности патогенов и их
антигенных субстанций обусловливают нарушение нормального течения
иммунного процесса, приводящее к длительному персистированию воз-
будителя или к хронизации процесса.
Следствием устойчивости микобактерий к иммунным реакциям ор-
ганизма является формирование при туберкулезе и проказе гранулемы.
396
Таблица 79. Вклад продуктов Thl- и ТН2-клеток в защиту и повреждение при
инфекционных и иммунопатологических процессах
Показатель ТЫ Th2
Антигены, инду- цирующие разви- тие Т-клеточных клонов Антигены микобактерий, борре- лий, стрептокиназа, вирус грип- па, никель Антигены Toxocara canis, аллергены
Действующие механизмы Иммунное воспаление (ГЗТ), ци- тотоксические клеточные реак- ции, IgG 2а-антитела Реакции гуморального иммунитета, опосредо- ванные IgGl; аллергия, опосредованная IgE
Определяют за- щиту при инфек- циях и инвазиях Внутриклеточные инфекции: лейшманиоз, проказа, листериоз, столбняк, туберкулез, вирусные инфекции (грипп, СПИД), кан- дидоз Гельминтозы, бореллиоз, внеклеточные инфекции: нейссериями, стафило- кокками, микоплазмами, кишечные, частично ви- русные инфекции
Определяют по- вреждение при иммунопатологии Псориаз, рассеянный склероз, ревматоидный и реактивный арт- риты, сахарный диабет (тип I), от- торжение аллотрансплантатов, острая РТПХ Аллергические заболева- ния (включая бронхиаль- ную астму), синдром Оменна, хроническая РТПХ
Она представляет собой скопление активированных макрофагов, содер-
жащих неразрушенные и размножающиеся микобактерии. Это скопле-
ние окружено активированными Т-клетками. В центральной зоне зна-
чительная часть макрофагов погибает; кроме того, некоторые клетки
сливаются, образуя симпласт, также вскоре погибающий. Подобный
симпласт формируется и при вирусных инфекциях: вирусы и некоторые
другие инфекционные агенты обладают свойством вызывать поврежде-
ния мембран с последующей их «неправильной» репарацией, в результате
чего происходит слияние клеток. При неблагоприятном течении процес-
са в центре гранулемы нарастает распад клеток и накапливаются творо-
жистые гнойные массы (казеозный распад, формирование каверн при
туберкулезе). Развитие гранулемы, как правило, служит показателем не-
эффективности иммунной защиты.
Довольно обычной является ситуация, когда организм «выбирает»
неадекватную тактику иммунного ответа, причиной чего могут быть осо-
бенности инфекционного агента или состояния иммунной системы (ге-
нетически обусловленного или индуцированного). Например, при
инфицировании М. leprae вместо развития ответа по ТЫ-зависимому
клеточному типу он развивается по гуморальному Th2-зависимому пути.
При этом проказа проявляется в лепроматозной форме, не поддающейся
излечению. В случае развертывания иммунной защиты по ТЫ-зависимо-
му пути развивается туберкулоидная форма лепры, имеющая более бла-
гоприятный прогноз. Установлено, что при туберкулезе усиленный гумо-
397
ральный иммунный ответ сопряжен с неблагоприятным течением про-
цесса. В столь же резкой форме, как при проказе, проявляется связь с
Thl-зависимыми механизмами успеха в преодолении инфекции при экс-
периментальных инфекциях — листериозе и лейшманиозе мышей. Из-
вестен и противоположный вариант: необходимость развития защиты
организма по Тй2-зависимому гуморальному пути при лимской болез-
ни — бореллиозе. В отсутствие образования антител возбудитель (спиро-
хета) персистирует в соединительной ткани. Однако и после накопления
антител эффект проявляется не очень ярко, успешно предотвращается
лишь реинфицирование. Гуморальная, а не клеточная защита требуется
для отторжения гельминтов.
Механизмы формирования неадекватного иммунного ответа (как и
механизмы выбора «правильного» пути) пока неясны, за редкими исклю-
чениями. Выше упоминалось о продукции вирусом Эпштейна—Барр
фактора BCRF-1 с ИЛ-10-подобной активностью, направляющего ответ
по неадекватному для защиты от вирусной инфекции ТИ2-пути. Сведе-
ния о месте ТЫ- и ТЬ2-путей и их роли в иммунной защите при инфек-
ционных заболеваниях приведены в табл. 79.
Одним из вариантов отклонений от «правильного» хода элиминации
патогена является переход вируса в латентную фазу. Это проявляется в
прекращении репликации вируса и формирования новых вирусных час-
тиц. Вирусный антиген перестает экспрессироваться на поверхности кле-
ток, и патоген становится недосягаемым для иммунных факторов. Им-
мунный процесс затухает до следующей фазы активации вируса. Наибо-
лее известные примеры такого рода — инфекции, вызванные вирусами
герпеса, цитомегаловирусом и др.
Персистированию патогена, ремиттирующему течению заболевания
способствует вариабельность маркерных антигенов, проявляющаяся в
процессе конкретного заболевания. Подобный пример — сонная бо-
лезнь, вызванная трипаносомами, — был приведен выше.
Крайними проявлениями приспособления патогенов к условиям ре-
ализации иммунного ответа служат инфекционные процессы, при кото-
рых пролиферация активированных лимфоцитов является обязательным
условием репликации вирусов. Например, вирусный лимфоцитарный хо-
риоменингит мышей развивается в результате неонатального инфициро-
вания (к антигенам вируса формируется иммунологическая толерант-
ность) при условии сохранности тимусзависимого звена иммунной сис-
темы. Вирус размножается в пролиферирующих Т-клетках. Аналогичная
ситуация, осложненная малигнизацией инфицированных Т-лимфоцитов,
наблюдается при инфицировании мышей вирусом рака молочной желе-
зы. Развитие Т-клеточного иммунного ответа утяжеляет течение шисто-
соматоза, завершающееся развитием фиброза печени.
Другой вариант повреждающего действия патогенов, реализуемого
через иммунную систему хозяина, связан с перекрестной реактивностью
антигенов микро- и макроорганизма. Широко известный пример такого
рода — развитие аутоиммунного процесса, иногда индуцируемого стреп-
тококковой инфекцией, основной формой проявления которого является
ревматизм (рис. 100). При этом появляются антитела, направленные про-
398
Инфекция
Рис. 100. Связь защитной гуморальной реакции с индукцией иммунопатологии и
иммунодефицита.
Антитела к N-ацетилглюкозамину (0-D-N-GluAc) стрептококков группы А одно-
временно способны специфически взаимодействовать с эпитопом цитокератина.
Это обусловливает повреждение эпителиальных клеток. В случае поражения эпи-
телия тимуса развивается иммунодефицит. Пунктирные стрелки — процессы,
происходящие при первичном контакте со стрептококком, сплошные стрелки —
последствия накопления антител. ТЭК — тимусные эпителиальные клетки.
тив p-D-N-ацетилглюкозамина — эпитопа, общего для стрептококков
типа А и клеток человека. Антитела реагируют с рядом тканей хозяина, ко-
торые экспрессируют перекрестно реагирующий полисахарид, — сердеч-
ной мышцей, клапанами сердца, синовиальной оболочкой суставов и в то
же время с эпителиальными клетками, в том числе локализующимися в
тимусе. Последнее обусловлено тем, что эти антитела одновременно спе-
цифичны к компоненту цитоскелета — кератину эпителиальных клеток.
Взаимодействие этих антител с эпителиальными клетками тимуса может
привести к развитию тимита и усугубить поражение иммунной системы,
способствуя инволюции тимуса.
Известны и другие примеры аутоиммунных осложнений инфекцион-
ных процессов, связанных с перекрестной реактивностью антител к мо-
лекулам патогенов. Так, при инфицировании Treponema pallidum появ-
ляются антитела к кардиолипину, патогенетически значимые для форми-
рования волчаночного синдрома. Формирование иммунной реакции Т-
клеток на белковый антиген Treponema cruzis служит основой для
формирования поздней нервной симптоматики при синдроме Чагаса
вследствие наличия перекрестной реакции с белками центральной нерв-
ной системы.
4.3.1.3. Протективный иммунитет к инфекциям
Слово «иммунитет», давшее название науке иммунологии, означает не
иммунные процессы, противостоящие инфекционным агентам, а состо-
яние устойчивости к их действию, не допускающее развитие инфекции.
Известны две разновидности иммунитета к патогенам — естественный и
приобретенный. Первый основан на биохимических особенностях инфек-
399
ционного агента и хозяина, делающих невозможным активное существо-
вание патогенов в организме хозяина, на отсутствии у инфекционных
агентов соответствующих рецепторных структур, на устойчивости орга-
низма хозяина к действию факторов патогенности микробов и на других
обстоятельствах, находящихся вне области изучения иммунологии (и, как
правило, пока непонятных).
Приобретенный иммунитет — это результат иммунного ответа. Его
слагаемыми являются:
• появление в организме в результате предыдущего контакта с пато-
геном факторов, предотвращающих последующее инфицирование;
• ускоренное формирование таких факторов.
То и другое предполагают предварительную встречу с инфекционным
агентом и иммунный ответ на него. Первому условию соответствуют про-
тективный иммунитет — «остаточные явления» иммунного ответа, не по-
зволяющие произойти повторному заражению в пределах одной
эпидемии. Второе условие реализуется в форме иммунологической памя-
ти, которая развивается в процессе иммунного ответа и сохраняется более
или менее длительно, предохраняя организм от последующих заражений
тем же возбудителем (см. рис. 99). Длительность состояния протективного
иммунитета после инфекции обычно составляет 1—2 мес. Что касается
иммунитета, обусловленного иммунологической памятью, то в классичес-
ком варианте — после перенесенных детских инфекций — формируется
пожизненный иммунитет. Его стабильность следует связать не столько с
чрезвычайной продолжительностью жизни клеток памяти (она должна
быть одинаково большой для клеток памяти любой специфичности,
между тем продолжительность иммунологической памяти в действитель-
ности различна), сколько с персистированием в лимфоидных фолликулах
антигена, поддерживающего жизнеспособность клеток памяти.
Таким образом, основой иммунитета в сроки, отдаленные от первой
перенесенной инфекции, являются иммунологическая память и готов-
ность к вторичному иммунному ответу, т.е. к быстрой мобилизации фак-
торов специфической иммунной защиты. Смысл состояния иммунитета
состоит в том, что срок, необходимый для развертывания вторичного им-
мунного ответа и формирования защитных механизмов, оказывается
меньше, чем время, требуемое микроорганизму для распространения и
оказания патогенного действия.
Отнюдь не любые проявления иммунного ответа и формируемые в
его ходе эффекторные механизмы выполняют защитную функцию. Их
протективная роль определяется как специфичностью и действенностью,
так и особенностями патогена и его локализацией (табл. 80).
Антитела обладают защитным действием при выполнении ряда условий.
Во-первых, они должны быть направлены против протективного
антигена. Таковыми являются антигены, ответственные за взаимодейст-
вие с клетками организма (рецепторы) и проявление патогенного дейст-
вия (токсины и др.). При этом существенно, чтобы антитела распоз-
навали эпитоп, связывание которого прямо или косвенно нарушало бы
400
Таблица SO. Ведущие специфические протективные механизмы при различных
инфекциях
Возбудители Локализация Факторы гумораль- ной защиты Факторы клеточной защиты
Вирусы Преимущественно внутриклеточная (в цитоплазме) IgG-антитела (при гриппе также IgA- антитела) Цитотоксические CD8* -Т-клетки
Стафилококки, стрептококки Внеклеточная IgM- и IgG-анти- тела —
Сальмонеллы, ко- ринебактерии, клостридии, нейс- серии, трепонемы Преимущественно внеклеточная IgG-антитела —
Риккетсии, мико- бактерии, хлами- дии Внутриклеточная (в цитоплазме и везикулах) Воспалительные CD4+- и цитотокси- ческие СВ8+-клет- ки, активированные макрофаги
Грибы, плазмодии, токсоплазмы Внеклеточная, реже внутрикле- точная IgG-антитела Воспалительные СВ4+-клетки, акти- вированные макро- фаги
Шистосомы, лейшмании Внутри кл еточная, реже внеклеточная — Воспалительные СВ4+-Т-клетки, ак- тивированные мак- рофаги
указанные функции антигенной молекулы. Только при этом достигается
нейтрализация эффекта возбудителя или его продукта.
Во-вторых, антитела должны принадлежать тому изотипу, который
обеспечивает реализацию дополнительных эффекторных механизмов.
Дело в том, что нейтрализованные молекулы и клетки должны быть лик-
видированы; кроме того, связывание антител с клетками часто не оказы-
вает на них существенного влияния. В этом случае защитный эффект
зависит от мобилизации дополнительных факторов, которые распознают
не патоген, а связанные с ним антитела (см. раздел 4.1.5). К таким фак-
торам относятся компоненты комплемента, фагоцитирующие клетки, ес-
тественные киллеры. Комплементсвязывающими являются в наиболь-
шей степени IgM-, IgGl- и IgG3-антитела; с Fc-рецепторами макрофагов
и NK-клеток активнее всего взаимодействуют антитела изотипов IgGl и
IgG3. Однако противостоять протеолитическим ферментам кишечника и
эффективно осуществлять в нем иммобилизацию паразитов или микро-
организмов могут только секреторные IgA.
Наконец, защитное действие антител проявляется в отношении тех
патогенов или их продуктов, которые могут быть для них доступны. В пер-
407
Рис. 101. Роль опсонизации и компле-
мента в удалении из кровотока бактерий
(из учебника А.Ройта, 1991).
вую очередь к ним относятся
внеклеточные возбудители, до-
ступные для прямого действия
антител, и те внутриклеточные
микроорганизмы, антигены ко-
торых могут присутствовать на
поверхности клеток и связывать
опсонизирующие антитела (ста-
филококки, стрептококки, воз-
будители дифтерии, столбняка,
сальмонеллы, патогенные гри-
бы, простейшие, паразиты и др.).
С помощью антител осуществля-
ется нейтрализация токсинов,
причем присутствие одних анти-
токсических антител при дифте-
рии оказывает значительный
защитный эффект. Наконец,
протективная роль антител про-
является в отношении типичных
внутриклеточных патогенов —
вирусов, поскольку инфициро-
ванию клеток предшествует фаза
внеклеточного существования вируса, «уязвимая» для антител.
В конечном итоге антитела и особенно их сочетание с комплементом
ускоряют элиминацию патогенов из организма в основном за счет опсо-
низирующего действия. Это продемонстрировано в опытах с введением в
организм животных микроорганизмов, не инкубированных с антителами,
а также нагруженных одними антителами и антителами в сочетании с
комплементом (рис. 101).
Клеточные иммунные механизмы, способные обеспечить устойчи-
вость к развитию инфекции, относятся к двум типам. Один из них пред-
ставлен цитотоксическими Т-лимфоцитами, активность которых прояв-
ляется преимущественно в отношении клеток, инфицированных вируса-
ми, которых они убивают. Другой механизм связан с макрофагами, акти-
вируемыми ТЫ-зависимыми цитокинами, прежде всего с интерфероном
у и ФНОа. Этот механизм обеспечивает защиту от микобактерий, лейш-
маний, листерий, риккетсий, шистосом.
Характер специфической защиты, мобилизуемой в иммунном орга-
низме, в определенной степени определяется (как и при первичном им-
мунном ответе) возбудителем и особенностями его проникновения в
организм. Однако, по-видимому, преобладающее направление развития
вторичного иммунного ответа уже закодировано в иммунологической па-
мяти, точнее, в субпопуляционной принадлежности Т-клеток памяти.
Поэтому можно предположить, что соотношение того или иного типа
Т-клеток в процессе первичного иммунного ответа должно отразиться на
преобладающей направленности вторичного ответа. С этой точки зрения
наиболее важно относительное содержание среди Т-клеток памяти кле-
402
ток с детерминированными потенциями к дифференцировке в направле-
нии хелперов типов Thl и Th2.
Как известно, отнюдь не ко всем инфекционным агентам формиру-
ется состояние иммунитета. Можно назвать три основные причины
этого.
1. Большая изменчивость протективных антигенов патогена, приво-
дящая к тому, что при повторной инфекции в организм внедряется
«не тот» микроорганизм и клетки памяти не узнают его. Это имеет
место при некоторых вирусных инфекциях, например гриппозной
(см. выше).
2. Отсутствие формирования иммунологической памяти при первом
инфицировании. Это происходит в случаях, когда протективный
антиген является тимуснезависимым, например при ряде кишеч-
ных инфекций, инфицировании пневмококками и т.д.
3. Чрезвычайная агрессивность патогена, успевающего «наработать»
факторы поражения раньше, чем проявятся факторы вторичного
иммунного ответа. Такой вариант наблюдается при особо опасных
инфекциях, например чуме.
Хотя до недавнего времени считалось обычным и почти нормальным
приобретение «иммунологического опыта» в результате детских инфек-
ций, это нельзя считать приемлемым. Тем более нельзя допускать такого
пути естественной иммунизации в отношении столь тяжелых и инвали-
дизирующих заболеваний, как полиомиелит, дифтерия, брюшной тиф и
тем более смертельных инфекционных заболеваний, включая бешенство
и особо опасные инфекции. В связи с этим основным направлением при-
кладной иммунологической деятельности всегда были создание и совер-
шенствование вакцин против инфекционных заболеваний.
4.3.1.4. Вакцинация против инфекций
Именно с вакцинацией связано возникновение иммунологии как науки.
В XVII в. Э.Дженнер успешно привил коровью оспу ребенку, предотвра-
тив последующее заражение настоящей оспой. В 1880 г. Л.Пастер привил
курам культуру бацилл сибирской язвы, хранившуюся в неблагоприятных
условиях. Куры не заболели, но приобрели устойчивость к последующему
заражению микроорганизмами из свежей культуры.
С тех пор вакцинация превратилась в обязательное (узаконенное)
мероприятие по предотвращению заболеваемости рядом наиболее опас-
ных и распространенных инфекций. Широко известно снижение заболе-
ваемости дифтерией, полиомиелитом и корью, по времени совпадающее
с широким внедрением вакцинирования против соответствующих ин-
фекций (соответственно в 40-е, 50-е и 60-е годы нашего столетия) (рис.
102). С применением вакцинации против оспы однозначно связывают
полную ликвидацию этой опасной инфекции. В то же время до сих пор
существуют инфекции, для предупреждения которых вакцин пока не со-
здано. К ним относятся СПИД, заболевания, вызываемые вирусами
403
Рис. 102. Снижение заболеваемости дифтерией и полиомиелитом как результат
массовой вакцинации [по Dick G., 1978].
Эпштейна—Барр, простого герпеса, цитомегаловирусом, хламидиями,
трипаносомами, шистосомами, плазмодиями, а также проказа, сифилис,
гонорея.
Существует ряд требований, которым должны соответствовать совре-
менные вакцины:
• защитный эффект — вакцина должна предотвращать развитие
заболевания после заражения, эффект должен сохраняться в тече-
ние нескольких лет;
• безвредность — вакцина сама по себе не должна вызывать серьез-
ного заболевания и побочных эффектов;
• дешевизна;
• стабильность;
• простота использования.
До последнего времени наиболее распространенными было два типа
вакцин — живые аттенуированные (ослабленные) и убитые. Применен-
ный Л.Пастером принцип «ослабления» возбудителя позже был много-
кратно использован для получения разнообразных вакцин. При этом
применяли различные способы: пассирование через организм животных
других видов (оспенная вакцина), культивирование при повышенной
температуре и в присутствии желчи (так был получен вакцинный штамм
404
БЦЖ) и т.д. Основой аттенуации являются мутации микроорганизмов
при пребывании в неблагоприятных условиях. Такие мутации обеспечи-
вают приспособление к новым условиям и утрату способности полноцен-
но размножаться и функционировать при возвращении в нормальные
условия культивирования и в организм человека. Эти вакцины, как пра-
вило, эффективны, однако всегда существует опасность возникновения
обратных мутаций с возвращением вирулентности. Поэтому за ними дол-
жен осуществляться постоянный и строгий контроль.
Другой распространенный вид вакцин, убитые вакцины, был введен
в практику иммунопрофилактики Пфейффером и Колле в конце про-
шлого века. Убитые вакцины используют для профилактики сальмонел-
лезов, брюшного тифа и ряда инфекций, защита против которых осно-
вана на образовании антител. Способы убийства микроорганизмов долж-
ны быть таковы, чтобы сохранялись протективные антигены. Убитые
вакцины безвредны, но безусловно менее эффективны, чем живые. Это
связано с отсутствием размножения микроорганизмов и ограниченным
набором интактных антигенов, сохраняющих возможность индуцировать
образование антител с ограниченным спектром специфичности. При ис-
пользовании убитых вакцин затрудняется индукция цитотоксического
ответа, поскольку антигены убитых клеток, как правило, неэффективно
презентируются АПК.
При формировании вакцинных препаратов нередко комбинируют
вакцины против нескольких возбудителей, причем некоторые из них
могут выполнять роль адъювантов. Такова, например, вакцина Солка, со-
стоящая из вакцин против брюшного тифа, паратифов А и В, холеры и
полиомиелита.
Принцип химической инактивации используют и для получения вак-
цинирующих препаратов на основе токсинов. Токсины, лишенные ток-
сичности, но сохраняющие иммуногенность, называют анатоксинами.
Широко распространена иммунизация дифтерийным, столбнячным и
другими анатоксинами.
В последние десятилетия наметились коренные изменения в спосо-
бах приготовления вакцин (табл. 81). Наиболее перспективным является
направление, основанное на генетическом конструировании вакцин.
Этот подход позволяет исключить из генома бактерий гены, обусловли-
вающие вирулентность, но сохранить гены, детерминирующие протек-
тивные антигены (рис. 103). Даже точное определение протективной
эффективности и способности индуцировать гуморальный или клеточ-
ный механизмы защиты стало возможным только после клонирования
генов и создания рекомбинантных клеток, несущих испытуемый микроб-
ный (вирусный) антиген только одного типа. Наиболее удобным для ис-
пользования в качестве вектора, наполняемого различным генетическим
содержимым, явился вирус осповакцины, сам по себе способствующий
формированию гуморальной и клеточной форм иммунного ответа.
Другой способ прицельной иммунизации против конкретного про-
тективного антигена основан на использовании в качестве иммуногенов
синтетических пептидов, соответствующих его иммунодоминантным
участкам. Обычно такие пептиды неиммуногенны, и их нужно конъюги-
4П5
Таблица 81. Типы вакцин
Тип Суть метода вакцинации Особенности 1 Примеры
Традицион н ы е вакцины
Убитые Используются микро- организмы, убитые тем или иным спосо- бом (формалином и т.д) Безопасны, но не всегда эффективны Вакцины против тифа, холеры, полиомиелита (Солка)
Ослабленные (аттенуирован- ные) Вирулентность мик- роорганизмов снижа- ется культивировани- ем в неадекватных ус- ловиях или пассиро- ванием через орга- низм необычного хо- зяина Более эффективны, но сохраняют опас- ность реверсии виру- лентности Осповакцина, j БЦЖ, вакцины против полно- | миелита (Сэби- на), кори, крас- нухи i i
Вакцины I ювого типа i
С направлен- ной аттенуа- цией Путем генных мани- пуляций удаляется ген вирулентности с сохранением гена протективного анти- гена Метод позволяет уда- лить «вредный» ген быстро и надежно, в контролируемых ус- ловиях Вакцины против j гриппа i
С экспрессией протективного антигена в по- сторонних но- сителях Конструкции, содер- жащие ген протектив- ного антигена, вво- дятся в клетки без- опасных бактерий, дрожжей, животных Метод обеспечивает контролируемость си- туации (известен набор трансфецируе- мых генов и свойства организма-носителя) Вакцины против гриппа, везику- лярного стомати- та, простого гер- песа
Синтетические Синтетический эпи- топ конъюгируется с иммуногенным носи- телем или адъюван- том Контролируемость условий, безвредность Вакцины против сальмонеллезов, йерсиниозов, ви- русов ящура, гриппа
Идиотипичес- кие Вместо антигена ис- пользуют антиидио- типические антитела, воспроизводящие его конфигурацию Метод безопасен; его эффективность зави- сит от совпадения конфигурации эпито- пов протективного антигена и антител Вакцины против гепатита В и др.
ДНК-вакцины В мышцы вводят плазмиду, содержа- щую ген протектив- ного антигена, кото- рый затем экспресси- руется миоцитами Метод безопасен. Ин- дуцируется образова- ние антител и цито- токсических Т-клеток Апробирована в отношении ге- магглютинина вируса гриппа
406
Рис. 103. Генетическое конструирование безопасной вакцины к вирусу [по Jane-
way C.W., Travers Р., 1994].
Геном вируса «расчленяют» на индивидуальные гены. Выделяют ген, определяю-
щий вирулентность. Реконструируют геном с исключением гена вирулентности
или с введением мутантного гена, утратившего способность обусловливать виру-
лентность вируса.
ровать с белками-носителями. Однако даже при использовании этого
подхода проблема низкой иммуногенности таких химических конструк-
ций остается серьезным препятствием для эффективного применения
Данного подхода. Поэтому значительные усилия направляются на по-
вышение иммуностимуляции с помощью адъювантов — субстанций, ис-
407
пользуемых для усиления иммунного ответа (см. раздел 5.5.2). В качестве
таковых применяют сорбцию на алюминиевых квасцах, добавление бак-
териальных продуктов типа мурамилдипептида. Из более современных
вариантов можно назвать конструирование белковых молекул, встроен-
ных в клеточные мембраны, подачу иммуногена в составе липосом или
везикул, образованных детергентом ISCOM. Такой подход позволяет из-
бирательно направлять иммунный ответ в сторону антителообразования
или формирования различных типов клеточного ответа. Наибольшее
число конструкций такого рода испытано с использованием пептидных
фрагментов вирусных белков.
В 70-е годы Р.В.Петров и Р.М.Хаитов разработали принцип создания
полностью синтетических вакцин на основе пептидов, конъюгированных
с полиэлектролитным носителем. Апробировано несколько вариантов
таких носителей, среди которых наиболее эффективным оказался поли-
оксидоний — сополимер (N-okch)-I ,4-этиленпиридина и (N-карбокси)-
1,4-этиленпиперазин бромида. Он используется также самостоятельно в
качестве иммуноадъюванта. На основе этого принципа созданы и успеш-
но апробированы вакцины против сальмонеллеза и гриппа.
Еще одним подходом к созданию безвредных вакцинных препаратов
стали идиотипические вакцины. С помощью технологии моноклональ-
ных антител сначала получают обычные антитела к протективному эпи-
топу, а затем — моноклональные антитела к идиотопу этих антител.
В случае, если они проявляют свойства «внутреннего образа», т.е. блоки-
руют взаимодействие антигена с антителом и способны вызвать образо-
вание антител, специфичных к эпитопу, эти антитела могут использо-
ваться для индукции протективного иммунитета. Этот путь достаточно
труден и громоздок. Он имеет безусловные преимущества в тех случаях,
когда отсутствует возможность применения антигена—оригинала для им-
мунизации (например, из-за его высокой токсичности). Примером ус-
пешного применения идиотипической вакцины может служить вакцина,
специфичная к эпитопу «а» поверхностного антигена вируса гепатита В
(HBsAg).
Основные принципы получения вакцин представлены в табл. 81.
4.3.2. Противоопухолевый иммунитет
4.3.2.1. Концептуальные аспекты
Давняя уверенность в существовании иммунной защиты против злокаче-
ственного опухолевого роста первоначально основывалась на представле-
ниях об опухолях как о чужеродном для организма новообразовании,
источнике биологической агрессии изнутри. Эти представления подкреп-
лялись данными о роли генетических изменений и вирусов в возникно-
вении опухолей. В пользу существования иммунных механизмов защиты
свидетельствовали данные о повышении частоты развития опухолей при
наследственных иммунодефицитах и иммуносупрессии, индуцированной
облучением или введением химиопрепаратов (табл. 82). Об этом свиде-
тельствовали и экспериментальные данные о возможности индукции
408
Таблица 82. Развитие опухолей на фоне иммуносупрессии
Причина иммуносупрессии Злокачественные опухоли, частота развития которых повышается
Введение азатиоприна, кортикостероидов Введение циклоспорина А Ревматоидный артрит Малярия СПИД Первичные иммунодефициты* Неходжкинские лимфомы, рак печени, саркома Капоши, рак шейки матки Лимфомы, рак кожи, саркома Капоши Неходжкинские лимфомы Лимфома Беркитта Неходжкинские лимфомы, саркома Капоши Лимфоретикулярные опухоли
* Синдром ди Джорджи, синдром Вискотта—Олдрича, атаксия-телеангиэктазия, тяже-
лый комбинированный иммунодефицит, синдром Чедиака—Хигаси.
адаптивного иммунитета к трансплантатам сингенных опухолей путем
предварительного введения убитых или малых доз живых опухолевых
клеток. Некоторые сведения, как будто противоречившие этим представ-
лениям (усиление роста трансплантатов экспериментальных опухолей под
влиянием антител, снижение частоты развития вирусного рака молочной
железы у тимэктомированных мышей и т.д.), рано или поздно получали
адекватное объяснение, не исключавшее идею о существовании противо-
опухолевого иммунитета.
Расчеты частоты соматических мутаций в организме многоклеточных
животных показывают, что у человека за сутки возникает около миллио-
на мутантных клеток, значительная часть которых может подвергнуться
опухолевой трансформации. Причину несопоставимо более низкой час-
тоты реализации этой опасности многие исследователи видят в сущест-
вовании иммунного надзора, осуществляемого в основном клеточными
факторами иммунной системы. Концепция иммунного надзора была
сформулирована Ф.М.Бернетом в 70-е годы.
Суть концепции Ф.М.Бернета заключается в представлении о том,
что иммунная система, особенно ее Т-клеточное звено, осуществляет
контроль за соматическими клетками, результатом чего является элими-
нация любых клеток, несущих чужеродную генетическую информацию.
Прежде всего объектом такой элиминации должны становиться транс-
формированные клетки, которые экспрессируют продукты измененных
(мутировавших) или чужеродных (вирусных) генов. При этом предотвра-
щается потенциальная опасность развития огромного числа опухолей, и
лишь немногие клетки, тем или иным путем маскирующие проявления
своей чужеродности и обходящие этот контроль, дают начало тем опухо-
лям, которые регистрируются клинически. Поэтому в соответствии с рас-
сматриваемой концепцией на обычный вопрос «Если существует иммун-
ный надзор, почему же развиваются злокачественные опухоли» должен
следовать ответ «Реализуется ничтожно малая доля тех опухолей, которые
появились бы в отсутствие иммунного надзора».
409
В настоящее время сам факт реакции иммунной системы на рост
опухолей не вызывает сомнений, хотя в этой области иммунологии
слишком многое основывается на предположениях и является лишь
более или менее привлекательными теоретическими построениями. Это
в полной мере относится к проблеме реакции иммунной системы на за-
рождение опухолевых клеток и в значительно меньшей степени к пред-
ставлениям об иммунном ответе на растущую опухоль, в большей
степени основывающихся на конкретных фактах.
4.3.2.2. Антигены, ассоциированные с опухолями
Наиболее ранние свидетельства иммуногенности злокачественных опухо-
лей в отношении сингенных реципиентов (т.е. животных той же генети-
чески чистой линии, у которой была получена опухоль) были получены в
40-х годах. Однако долгое время было трудно привести строгие доказа-
тельства существования опухолеспецифических антигенов из-за «слабос-
ти» этих антигенов, а также методических ограничений. Первые доказа-
тельства существования антигена, связанного с опухолью, подкрепленные
его выделением и характеристикой, были получены в начале 60-х годов
Г.И.Абелевым на мышах и затем Ю.С.Татариновым на человеке.
Эти авторы установили, что в сыворотке крови носителей первично-
го рака печени появляется а-фетопротеин — эмбриональный эквивалент
сывороточного альбумина. Определение а-фетопротеина стало диагнос-
тическим тестом, обладающим высокой информативностью при этой
форме рака. Позже были описаны и другие маркерные онкоантигены,
среди которых особенно известны ракоэмбриональный антиген, накап-
ливающийся в сыворотке крови больных раком толстой кишки и некото-
рых других локализаций, а также хорионический гонадотропин (гормон,
в норме продуцируемый в плаценте), выработка которого наблюдается
при хориокарциноме, семиноме и ряде опухолей, происходящих из эмб-
риональных тканей. Подавляющее большинство этих антигенов секрети-
руется опухолевыми клетками и представляет собой результат экспрессии
генов, которые в норме «работают» в эмбриональном периоде.
Как ни ценны эти антигены в качестве маркеров злокачественного
роста, не они, а мембранные антигены опухолевых клеток представляют
главный интерес в аспекте иммунологии опухолевого роста. Такие анти-
гены, обозначенные как опухолеспецифические трансплантационные ан-
тигены (TSTA — от англ. Tumour-specific transplantation antigen), были об-
наружены и охарактеризованы, а недавно были клонированы гены для
многих из этих антигенов. Отнюдь не все опухоли содержат маркерные
антигены. Наиболее полно изучены антигены клеток меланомы человека.
Эту группу опухолевых антигенов мы и рассмотрим в качестве примера
(табл. 83).
Антигены, ассоциированные с меланомой, разделяют на 3 группы:
• тканеспецифические антигены;
• опухолевые нетканеспецифические антигены;
• уникальные антигены.
410
Таблица 83. Антигены, ассоциированные с меланомой
Группа Название антигена Число ами- нокислотных остатков Н1А-ре- стрик- ция Дополнительные сведения
Свойственные мела- ноцитам (ткане-, но MARTl/Melan А 118 А2 Нормальный дифферен- цировочный антиген
не опухолеспецифи- ческие) НМВ-45/50 (gp 100) 661 А2 То же
TRP-I (gp75) 527 А31 То же
Тирозиназа 529 А24 Продукт измененной рамки считывания
р 15 128 А24 Участвует в посттран- скрипционном контроле
Свойственные опу- MAGE1 309 А1 Экспрессируются в
холевым клеткам MAGE3 Около 300 А1 нормальных семенни-
(опухоле-, но не тка- неспецифические) MAGE2, 4, 6, 12 BAGE GAGE Около 300 ках и опухолях раз- личной локализации
Уникальные Р-катенин 781 А24 Продукт мутации (за- мещение одного осно- вания)
Уникальные антигены представлены продуктами мутантных генов;
хорошо охарактеризован только один антиген этой группы. Нормальный
Р-катенин, прототип мутантного белка, содержится в цитоплазме пиг-
ментных клеток и служит лигандом молекулы адгезии эпителиальных
клеток Е-кадхерина. Группа опухолевых белков MAGE кодируется сцеп-
ленными генами, локализующимися на хромосоме X. Они маркируют
клетки меланомы примерно в 50 % случаев и несколько реже обнаружи-
ваются при некоторых эпителиомах и саркомах. Тканеспецифические
антигены — мембранные белки, в норме определяемые в меланоцитах и
клетках сетчатки; они присутствуют на клетках большинства меланом.
Все эти антигены индуцируют дифференцировку цитотоксических Т-
клеток. Все они распознаются в составе молекул МНС I класса, чаще
всего HLA-A2. С помощью клонов таких клеток удалось индивидуализи-
ровать и охарактеризовать эти антигены. В настоящее время клонирова-
ны специфичные к этим антигенам Т-клетки, выделенные из лимфо-
цитарных инфильтратов опухолей (TIL — от англ. Tumour-infiltrating lym-
phocytes). Разрабатываются подходы к использованию таких клонов для
иммунотерапии меланомы.
Из других опухолеассоциированных антигенов упомянем муцины.
Описано 7 представителей этой группы (MUC1, MUC2 и т.д.). Их гены
образуют кластер в хромосоме 11. Белковая часть молекулы муцинов со-
держит повторяющиеся короткие домены, связывающие О-гликозильные
группы; эти домены разделены участками, богатыми цистеином. Муцины
особенно характерны для карцином кишечника. Они содержатся также в
411
Рис. 104. Ограничения в реализации цитотоксической активности лимфоцитов.
I. Клетка-мишень экспрессирует молекулы МНС I класса, презентирующие пеп-
тид опухолевого антигена, и инвариантные молекулы МНС. Клетка доступна для
цитолитического действия Т-, но не NK-клеток (ответ последних супрессирован
вследствие распознавания сингенных молекул МНС). II. Клетка-мишень не экс-
прессирует молекулу МНС I класса, но экспрессирует инвариантные молекулы
МНС. Клетка устойчива к действию как Т-, так и NK-клеток. III. Клетка-ми-
шень утратила все молекулы МНС. Она доступна для цитолитического действия
NK-клеток (в связи со снятием запрета, обусловленного распознаванием синген-
ных молекул МНС).
нормальных эпителиальных клетках и участвуют в распознавании моле-
кул адгезии. Полагают, что муцины опухолевых клеток имеют значение в
процессе метастазирования. У мышей развивается сильный Т-клеточный
ответ на муцины, опосредованный цитотоксическими СВ8+-лимфоцита-
ми. У человека наряду с СО8+-клеточным ответом сильно выражен гумо-
ральный ответ на муцин. Антитела к MUC1, меченные радионуклидом, с
успехом использовали для лечения рака.
4.3.2.3. Механизмы избегания опухолями иммунного надзора
Логичен вопрос: если опухолевые клетки несут антигены, способные
активировать цитотоксические Т-лимфоциты и вызвать образование
антител, почему они не разрушаются факторами иммунной системы и не
412
отторгаются. Накоплен огромный материал, посвященный анализу при-
чин несостоятельности иммунной системы в отношении успешно разви-
вающихся опухолей. Оказалось, что опухолевые клетки располагают мно-
жественными механизмами защиты от иммунных факторов. Рассмотрим
наиболее твердо установленные и важные из них.
Основная группа защитных приспособлений связана с затруднением
распознавания опухолевых антигенов.
1. Опухолевые клетки слабо экспрессируют или не экспрессируют
совсем молекулы МНС I класса, необходимые для распознавания анти-
генных пептидов цитотоксическими СО8+-Т-клетками. Однако утрата
мембранных молекул I класса делает опухолевые клетки чувствительны-
ми к атаке NK-клеток. Оптимальным для опухолевых клеток является
промежуточное «решение»: утрата молекул МНС I класса только некото-
рых типов (например, HLA-A, наиболее часто используемых для презен-
тации опухолевого антигенного пептида) при сохранности других типов
этих молекул (в том числе неполиморфных, практически не презентиру-
ющих антиген, но защищающих опухолевые клетки от естественных кил-
леров) (рис. 104). Например, утрата только одного типа молекул I класса
описана при раке толстой кишки.
2. Опухоли не экспрессируют молекулы CD80 и CD86 (В7-1 и В7-2),
распознаваемые корецептором CD28. Без сигнала, поступающего с коре-
цептора, вместо активации развивается анергия Т-клетки (см. раздел
3.4.1). Этот механизм описан недавно, но, возможно, именно он является
главным способом самозащиты опухолевых клеток. Об этом свидетельст-
вует успешность применения трансфекции гена В7-1 в опухолевые клет-
ки для лечения экспериментальных опухолей мышей. Подсадка таких
клеток приводит к развитию цитотоксического ответа против опухолево-
го антигена. В результате разрушаются не только трансгенные клетки, но
и клетки той же опухоли, лишенные молекулы В7-1 (рис. 105).
3. В случае, если опухолевый антиген индуцирует образование анти-
тел, последние не только не повреждают опухолевые клетки, а защищают
их от действия иммунных Т-лимфоцитов. Этот феномен был описан еще
в 50-е годы и назван феноменом усиления (enhancing) опухолевого роста.
Данное наблюдение способствовало пониманию ведущей роли клеточ-
ных механизмов противоопухолевой защиты. Тем не менее причины не-
эффективности антител не вполне ясны. Неспособность антител обусло-
вить комплементзависимый цитолиз понятна: на соматических клетках
(в том числе опухолевых) экспрессируются факторы контроля компле-
мента, препятствующие реализации цитолиза (см. раздел 2.3.1). Непонят-
но, почему антитела, в частности относящиеся к изотипам IgGl и IgG3,
не опсонизируют клетки-мишени, способствуя их фагоцитозу или кил-
лингу NK-клетками. Причину же защитного действия антител, как и
прежде, связывают с защитой клеток от действия киллеров.
4. Отчасти на вопросы, поставленные выше, дает ответ наблюдение
феномена модуляции мембранных антигенов опухолевых клеток, впе-
рвые описанное для TL-антигена лимфомы мышей. Суть феномена со-
стоит в том, что связывание антител с мембранным антигеном приводит
к погружению образующегося комплекса внутрь клетки. При этом ресин-
413
Рост опухоли
Отторжение
Отторжение
Рис. 105. Роль костимулирующих молекул в индукции противоопухолевой Т-кле-
точной защиты.
I. При отсутствии экспрессии на опухолевых клетках (Оп.кл.) костимулирующих
молекул при распознавании опухолевых антигенов СО8+-Т-клеткой не индуци-
руются их активация и дифференцировка в цитотоксические Т-лимфоциты. II.
Трансфекция гена костимулирующей молекулы (СВ80 или 86), приводит к ее
экспрессии на поверхности опухолевой клетки, что обеспечивает индукцию ци-
тотоксического Т-клеточного ответа и разрушение опухолевых клеток. III. Сфор-
мированные цитотоксические Т-лимфоциты, распознавая опухолевые клетки-
мишени, не нуждаются в костимуляции. Поэтому они эффективно разрушают не
только CD80+, но и CDSO-опухолевые клетки.
тез мембранного антигена не происходит, пока в среде, окружающей
клетку, присутствуют антитела.
5. Опухолевые клетки выделяют растворимые формы мембранных
антигенов путем смывания с мембраны или синтеза секреторного вари-
анта антигена. Растворимый антиген «перехватывает» специфические
эффекторные факторы — связывает антитела, возможно, блокирует ци-
тотоксические клетки.
6. Гены опухолевых антигенов мутируют, и в условиях появления
специфических факторов (антител, цитотоксических клеток) отбираются
варианты, несущие мутантные антигены, с которыми эти факторы не ре-
агируют.
Помимо механизмов «ускользания», связанных с маскировкой анти-
гена и дефицитом сопутствующих молекул, существуют механизмы за-
щиты опухолевых клеток, основанные на индукции иммуносупрессии.
7. Опухолевые клетки выделяют цитокины, многие из которых по-
давляют иммунный ответ и снижают активность сформировавшихся им-
414
Таблица 84. Действие цитокинов на опухоли
Цитокин Прямое действие на опухолевые клетки Влияние на экс- прессию мембран- ных антигенов опухолевых клеток Влияние на опу- холь, опосредован- ное через иммунную систему Возможность вы- работки опухоле- выми клетками
ИФНа, Р Цитостатическое Усиление экспрес- сии МНС I класса Повышение ак- тивности М, NK +
ИФНу Цитостатическое, цитолитическое Усиление экс- прессии МНС I и II класса, мо- лекул адгезии Повышение ак- тивности М, NK, Тк + (грибовидный микоз, Т-лим- фомы и лейко- зы)
ИЛ-1 Возможен росто- вой эффект Усиление экс- прессии молекул адгезии Участие в акти- вации Тк, ЛАК + (миелоидные и моноцитарные лейкозы, Т-лей- коз взрослых)
ФНОа Цитостатическое То же Участие в актива- ции и действии Тк, модуляция ангиогенеза —
ФНОр Цитостатическое, цитолитическое — Участие в дейст- вии Тк —
ИЛ-2 Возможен росто- вой эффект — Участие в обра- зовании Тк и ЛАК + (Т-лимфомы, лейкозы)
ИЛ-7 — — То же (слабее) —
ИЛ-6 Возможен росто- вой эффект (ау- токринный при множественной миеломе) Участие в обра- зовании Тк + (множествен- ная миелома)
ИЛ-4 Подавление про- тивоопухолевого Thl-ответа; учас- тие в образова- нии Тк и антител + (синдром Се- зари)
ИЛ-10 — — Подавление про- тивоопухолевого ТЫ-ответа —
ИЛ-5 — — Повышение ак- тивности Эо, М, ЛАК + (синдром Се- зари)
ИЛ-12 — — Усиление ТЫ- опосредованной защиты, образо- вания ЛАК —
415
Продолжение
Цитокин Прямое действие на опухолевые клетки Влияние на экс- прессию мембран- ных антигенов опухолевых клеток Влияние на опу- холь, опосредован- ное через иммунную систему Возможность вы- работки опухоле- выми клетками
ГМ- КСФ Возможен росто- вой эффект — Усиление актив- ности М, Эо, Тк, Н —
Г-КСФ Возможен росто- вой эффект — Усиление актив- ности Н —
ТФРр Возможно инги- бирование роста — Подавление про- тивоопухолевого ТЫ-ответа +
Примечание. + может вырабатываться опухолевыми клетками; — не вырабаты-
вается опухолевыми клетками; ИФН — интерферон; М — моноциты и макрофаги; Тк —
Т-киллеры; Эо — эозинофилы; Н — нейтрофилы; ЛАК — лимфокинактивированные кил-
леры.
мунных механизмов. Среди этих продуктов указанную функцию могут
выполнять трансформирующие факторы роста аир, ИЛ-10, простаглан-
дин Е2. В то же время, например среди клеток меланомы, присутствуют
факторы, способствующие развитию иммунного ответа и активации эф-
фекторных клеток — ГМ-КСФ, ИЛ-1, 6 и 8. Еще один фактор — фактор,
активирующий ростовую активность меланоцитов, а также, возможно,
фактор роста фибробластов и фактор роста из тромбоцитов способствуют
выживанию опухолевых клеток (табл. 84).
8. Формируется иммунологическая толерантность к опухолевому
антигену. Очевидно это может быть периферический вариант толерант-
ности. В его реализации вероятнее всего ведущую роль играют раствори-
мые формы опухолевого антигена, индуцирующие низкодозную толе-
рантность (см. раздел 4.3.3). Возможно, определенная роль принадлежит
также анергии Т-клеток, развивающейся вследствие отсутствия на опухо-
левых клетках костимулирующих молекул (см. пункт 2). Толерантность к
опухолевым антигенам удается воспроизвести в эксперименте путем ино-
куляции клеток, не вызывающих формирования опухоли и не индуциру-
ющих иммунитета.
9. Активируются супрессорные клетки. Их природа неизвестна. Воз-
можно это макрофаги и Т-лимфоциты, включая гипотетические вето-
клетки. Однако современный взгляд на регуляцию иммунного ответа
позволяет предположить, что роль супрессоров могут выполнять Th2-
клетки. Дело в том, что противоопухолевая защита, связанная с развити-
ем цитотоксического ответа, зависит от активации Thl-клеток и
контролируется ими. В таком случае их антагонисты ТЬ2-клетки могут
выступать в качестве супрессоров. Частично роль Th2-лимфоцитов берут
на себя сами опухолевые клетки, вырабатывая цитокины, являющиеся
характерными продуктами ТЬ2-клеток: ИЛ-10 и 6.
416
4.3.2.4. Подходы к активизации иммунной защиты от опухолей
Итак, по крайней мере при некоторых опухолях (меланома, рак почки,
лимфо- и миелопролиферативные процессы) злокачественные клетки
экспрессируют чужеродные для организма-хозяина антигены, на которые
может развиться иммунный ответ; протективным в данном случае явля-
ется ТЫ-зависимый цитотоксический ответ. Однако в тех случаях, когда
злокачественная опухоль сформировалась и выявляется клинически, им-
мунный ответ оказывается несостоятельным в связи с мобилизацией
опухолевыми клетками ряда защитных механизмов и их супрессорным
влиянием на иммунную систему хозяина.
В связи с этим логичным является поиск средств устранения этих
факторов и активация иммунного ответа хозяина на развивающуюся опу-
холь. Целенаправленные поиски в этом направлении начались в 70-е
годы. Попытки применения адъювантов на основе БЦЖ и вакцин на ос-
нове Corinebacterium parvum дали неоднозначные результаты. Следую-
Таблица 85. Клиническое применение препаратов интерферонов
и интерлейкинов (в сочетании с традиционной терапией)
Цитокин Способ применения Показания
Лейкин- ферон* В/в, в/м, п/к 2—3 раза в неделю 0,1—1 млн ME Рак молочной железы, базально-клеточ- ный рак, Т-лимфомы и др.)
рИФНа В/в 2—5 раз в неделю 2— 30 млн ME Лейкозы (миелоидный, волосовидно- клеточный), множественная миелома, рак молочной железы, почки, голо- вы/шеи, остеосаркома, глиома, медул- лобластома, меланома и др.
рИФНр То же Рак молочной железы, метастазы в кость, меланома
рИФНу В/в 2—4 раза в неделю 10—20 млн ME Лейкозы, некоторые виды солидных опу- холей
рИЛ-2 В/в капельно 2—5 раз в неделю 1—10 ME или более; обычно в сочета- нии с ЛАК-терапией Рак почки, меланома, острые лейкозы, аденокарцинома легких, лимфомы, рак печени, глиобластома, медуллобластома
рИЛ-1 Р В/в, капельно Испытан при опухолях различных лока- лизаций
рИЛ-12, рИЛ-4, 10 В/в Испытаны при различных опухолях
Г-КСФ, ГМ-КСФ В/в 2—3 раза в неделю 5—10 мкг/кг Восстановление миелопоэза на фоне хи- миотерапии опухолей
Примечание. В обозначениях цитокинов буква «р» означает «рекомбинантный».
* Лейкинферон — лейкоцитарный интерферон — комплексный препарат, содержащий
интерфероны аир, ИЛ-1, ФНОа и ряд других цитокинов.
417
Таблице 86. Средства адоптивной цитокинотерапии
Название клеток Источник Активаторы in vitro Природа клеток Способ применения
ЛАК (LAK) Аутологичная кровь ИЛ-2 NK (акт) В/в 1—5 млрд клеток; до и после — ИЛ-2
ЦИК (CIK) То же Ahth-CD3+ ИЛ-2+ИФНу+ ИЛ-1 Т-киллеры, NK (акт) В/в в сочета- нии с цитоки- нами
ЛИО (TIL) Лимфоциты из опухоли ФНОа (или ИФН а, у) + ИЛ-2 Т-киллеры, NK (акт) В/в в сочета- нии с цитоки- нами
Примечание. ЛАК (LAK) — лимфокинактивированные киллеры; ЦИК (CIK) —
цитокининдуцированные киллеры; ЛИО (TIL) — лимфоциты, инфильтрирующие опухоль;
ЫК(акт) — активированные естественные киллеры.
щим подходом, который уже принес значительные результаты (хотя дале-
ко не исчерпал проблему), стало внедрение цитокиновой терапии в лече-
ние злокачественных опухолей (табл. 85). В настоящее время наиболее
широко применяют лечение высокими дозами интерферона а, а также
ИЛ-2. Интерферон а наиболее эффективен при некоторых лимфопроли-
феративных процессах, ИЛ-2 — при меланоме и первичном раке почки
(до 30 % излечения). Испытываются и постепенно внедряются в клинику
многие другие цитокины, в том числе ИЛ-1, ФНОа, интерферон у, ИЛ-
12. Последний особенно перспективен, поскольку он способствует раз-
витию Thl-зависимых форм ответа, играющих защитную роль при
опухолях.
Ограничения использования ряда цитокинов (например, ИЛ-2 и
ФНОа) связаны с тем, что эффективные дозы токсичны и часто вызыва-
ют тяжелые осложнения (см. раздел 3.4.2 и табл. 56). В связи с этим раз-
виваются обходные пути, позволяющие ослабить общетоксическое
действие цитокинов (см. табл. 85; табл. 86). Первым подходом такого
рода стала адоптивная (от англ, adoptive — приемный) цитокинотерапия.
Ее суть состоит в обработке цитокинами мононуклеаров крови больного
с целью индукции дифференцировки эффекторных клеток и в последую-
щей инфузии их в организм пациента. Чаще всего для обработки клеток
используют ИЛ-2. При 5-суточном культивировании мононуклеаров в
присутствии ИЛ-2 происходит дифференцировка NK-клеток в ЛАК-
клетки, отличающиеся более высокой литической активностью и широ-
ким спектром действия (см. раздел 2.2). ЛАК-терапию сочетают с вве-
дением ИЛ-2 (до извлечения клеток и несколько раз после обратного их
введения), однако при этом можно использовать нетоксические дозы ци-
токина. Ограничением метода является отсутствие прицельной миграции
ЛАК-клеток в опухоль.
В настоящее время разрабатываются и апробируются другие вариан-
ты адоптивной иммунотерапии злокачественных опухолей (см. табл. 86).
418
Стимуляция in vitro мононуклеаров крови моноклональными антителами
к CD3 с последующим культивированием в присутствии смеси ИЛ-2,
ИЛ-1 и интерферона у приводит к образованию так называемых цитоки-
ниндуцированных киллеров (CIK), предшественниками которых служат
как NK-, так и Т-лимфоциты. Очень перспективным представляется ис-
пользование Т-лимфоцитов, инфильтрирующих опухоль (TIL), которые
обладают специфичностью, высокой противоопухолевой активностью и
способностью мигрировать в опухоль после кратковременного культиви-
рования, приводящего к снятию супрессии.
Однако клетки типа CIK и TIL в настоящее время предназначаются
в большей степени для генной цитокинотерапии: в них трансфецируют
гены и вводят (пока в условиях эксперимента) носителю опухоли. Чаще
всего используют трансфекцию генов ИЛ-2, ИЛ-7, ФНОа, интерферона
у. В качестве клеток — транспортеров генов наряду с лимфоидными клет-
ками типа CIK и TIL используют элементы стромы (фибробласты), а
также сами опухолевые клетки. Последний подход разрабатывается осо-
бенно целенаправленно, поскольку он рассматривается как вариант опу-
холевой вакцины. Действительно, опухолевые клетки в данном случае не
только доставляют цитокин к месту ожидаемого действия. Сами эти
клетки становятся первыми объектами действия цитокинов, и их гибель
способствует формированию эффективного специфического иммунного
ответа. В экспериментах на мышах показана эффективность этого подхо-
да при трансплантируемой меланоме. Наиболее эффективной оказалась
трансфекция генов ИЛ-2 (полное предотвращение роста транспланта-
тов). Значительное подавление роста опухоли наблюдалось при транс-
фекции генов ИЛ-7 и 4, ФНОа, ИЛ-10. При этом основными эффек-
торами, с которыми связана регрессия опухолей, оказались, как и ожида-
лось, СО8+-клетки, а также гранулоциты.
Другой генно-инженерный подход к созданию опухолевых вакцин
упоминался выше. Он связан с трансфекцией в опухолевые клетки гена
В7-1 (CD80). При этом повышается иммуногенность опухолевых клеток,
и не только они, но и нетрансфецированные мишени подвергаются им-
мунному цитолизу (см. рис. 105).
Целенаправленно, хотя и менее эффективно, разрабатывается подход
к терапии опухолевых заболеваний, основанный на применении иммуно-
токсинов и других модификаций антител. Иммунотоксины конструиру-
ют, соединяя IgG-антитела с токсинами типа рицина или их токси-
ческими субъединицами (рис. 106). При этом достигаются направлен-
ность действия токсинов и относительная безвредность, обусловленная
возможностью применять невысокие дозы иммунотоксина. Вместо ток-
сина к антителам подсоединяют также радионуклид, обеспечивающий
мощное локальное облучение клетки. Создают также гибридные биспе-
цифические антитела, направленные против опухолевой и эффекторной
клеток (с целью их сближения). Однако эти подходы пока более эффек-
тивны в модельных системах (на животных или in vitro), чем при лечении
опухолей человека.
Генно-инженерный подход используют для создания искусственных
белков путем слияния фрагментов генов цитокинов (или антител) и ток-
479
б
Рис. 106. Принцип конструирования иммунотоксинов.
а. Антитела специфически взаимодействуют (и могут обусловить гибель) тех кле-
ток, которые несут на поверхности антиген, распознаваемый этими антителами
(изображен в виде треугольного выступа). Растительные токсины обычно состоят
из двух цепей, одна из которых определяет токсичность (изображена в виде
стрелки), другая — доставку к клеткам, несущим рецептор для этой цепи (изобра-
жены в виде прямоугольных выступов). При взаимодействии транспортной субъ-
единицы с клеточным рецептором токсическая субъединица проникает внутрь
клетки и вызывает ее гибель, б. В качестве иммунотоксина может быть использо-
вана искусственная молекула, в состав которой входят полумолекула антител и
токсическая субъединица токсина. В этом случае доставка токсина определяется
специфичностью антитела, а токсичность — субъединицей токсина. При этом
токсическое действие распространяется только на клетки, несущие антиген, ко-
торый распознают антитела.
синов. Некоторые из таких белков уже применяют в клинической прак-
тике при лечении опухолей. Особое внимание при конструировании
генов привлекает ФНОа. Это связано с тем, что данный цитокин наряду
с общим иммуномодулирующим действием, способным усилить проти-
воопухолевую защиту, может оказывать прямое цитотоксическое влияние
на опухолевые клетки, вызывая их апоптоз. В то же время ФНОа в боль-
шей степени, чем любой другой цитокин, вызывает общие токсические
420
эффекты. Поскольку в определенных пределах удается установить связь
отдельных воздействий ФНОа с конкретными участками его молекулы,
усилия исследователей направлены на создание варианта молекулы
ФНОа, сохраняющей эффекты, важные для проявления противоопухо-
левого действия и в то же время лишенной токсичности. Уже создано не-
сколько вариантов мутеинов — мутантных молекул ФНОа. В частности,
получены мутеины, взаимодействующие только с одним из двух рецепто-
ров ФНОа р55 или р75 (как известно, только первый передает сигнал к
развитию апоптоза).
4.3.3. Иммунные реакции на несовместимые ткани
Пересадки органов и тканей имеют очень длительную историю. Неизбеж-
ность отторжения пересаженных тканей не лишала исследователей надеж-
ды на успех, тем более что временные эффекты при аллогенных пере-
садках действительно достигались. Иммунологическая природа отторже-
ния чужеродных трансплантатов была доказана в 40-е годы нашего
столетия в серии экспериментов P.Medawar, продемонстрировавшего
возможность развития сенсибилизации и вторичного ответа и установив-
шего роль сенсибилизированных лимфоцитов в качестве ключевых фак-
торов отторжения. Последним доказательством связи трансплантацион-
ного иммунитета с лимфоцитами послужили опыты E.N.Mitchison по
переносу состояния сенсибилизации к аллогенным тканям с лимфоцита-
ми из лимфатических узлов.
Основные успехи в анализе генетической детерминации и механизмов
трансплантационного иммунитета были связаны с использованием генети-
чески чистых линий мышей, с изучением локусов гистосовместимости и
особенно с открытием и изучением главного комплекса гистосовместимос-
ти (см. раздел 3.3.1). В связи с пересадками тканей мышей с использовани-
ем чистых линий этих животных и их гибридов G.D.Snell сформулировал
генетические законы трансплантации. Основная суть их состоит в следую-
щем. При пересадке тканей внутри линии ткани приживаются, а при пере-
садках между линиями — отторгаются; ткани от гибридов Fj, пересаженные
животным обеих родительских линий, не приживаются, тогда как пересадка
тканей в обратном «направлении» не вызывает реакции отторжения (рис.
107). Из этих закономерностей следует, что факторы, обусловливающие не-
совместимость тканей, наследуются кодоминантно.
Тогда же сложилась современная номенклатура трансплантаций.
Ткани от доноров, генетически идентичных реципиенту (от однояйцовых
близнецов, у животных — от представителей той же линии) называют
сингенными, от генетически неидентичных представителей того же вида —
аллогенными, от представителей другого вида — ксеногенными. Пересадки
органов и тканей от самого реципиента называют аутотрансплантацией,
а пересадки при двух последних типах несовместимости — соответствен-
но аллотрансплантацией и ксенотрансплантацией.
Дальнейший анализ показал, что существует много генетических ло-
кусов, обусловливающих тканевую совместимость, или гистосовмести-
мость (у мышей — 30—40). Однако только с одним локусом МНС (у
421
(A x B)F-|
Рис. 107. Генетические законы трансплантации тканей.
Фигуры, окрашенные в черный и белый цвета, символизируют мышей двух раз-
ных генетически чистых линий; полосатая фигура — мышей-гибридов первого
поколения (Fi). Стрелки — направление переноса трансплантата. + и — — соот-
ветственно приживление и отторжение трансплантатов.
мышей Н-2, у человека HLA) связано развитие сильной трансплантаци-
онной реакции, приводящей к отторжению подсаженных тканей в тече-
ние 2 нед, тогда как при несовместимости по «слабым» локусам реакция
может растягиваться на месяцы. В первом случае отторжение трансплан-
тата практически не удается полностью подавить иммунодепрессивными
воздействиями. Во втором случае с помощью таких средств удается до-
биться стойкого приживления. МНС включает несколько генов, отлича-
ющихся по степени полиморфности и преобладающему типу иммунного
ответа, который они вызывают. Наибольшую роль в отторжении транс-
плантата играют антигены МНС II класса, вызывающие преимуществен-
но Т-клеточный ответ (по современной трактовке, Thl-зависимый
ответ). Хотя трансплантационная реакция является следствием искусст-
венной ситуации, не имеющей прямых природных аналогий, ее изучение
позволяет яснее понять закономерности клеточного иммунного ответа,
лежащего в основе противоопухолевого иммунитета и других проявлений
иммунной защиты.
4.3.3.1. Трансплантационный иммунитет и связанные
с ним реакции
Отторжение чужеродных тканей удобнее всего рассмотреть на примере
аллотрансплантатов кожи. Начальный этап после подсадки кожного лос-
кута состоит в васкуляризации лоскута без каких-либо признаков иммун-
ных реакций. Этот процесс завершается в основном за 3—4 дня. Начиная
с 5—7-х суток проявляются признаки иммунной реакции организма:
инфильтрация лоскута мононуклеарами, их активация, развитие иммун-
ного воспаления.
422
I. Реакция на первичный аллотрансплантат
1. Васкуляризация 2. Иммунный ответ
3. Отторжение
II. Вторичная реакция на аллотрансплантат
Рис. 108. Кинетика реакции на аллотрансплантацию кожи мышей при различиях
по Н-2.
“I-------
15 сутки
Доноры
Реципиенты
Рис. 109. Правила переливания крови.
Вверху в рамках обозначения групп крови доноров — цифровое и буквенное (в
скобках), последнее соответствует присутствию на клетках крови соответствую-
щих антигенов. Внизу в рамках номера групп крови реципиентов, в скобках ука-
зана специфичность агглютинирующих антител, которые присутствуют в их
сыворотке. Стрелками отмечены допустимые сочетания доноров и реципиентов
при переливании крови (с. 431).
При различиях между донором и реципиентом по МНС отторжение
наступает на 10—12-е сутки. Оно проявляется в нарушении питания
трансплантата вследствие тромбоза сосудов, развитии некрозов ткани,
подсыхании и отделении трансплантата от ложа. При различиях по сла-
бым локусам гистосовместимости реакция развивается медленнее и
иногда приобретает хроническую форму с постепенным отмиранием
трансплантата в течение нескольких месяцев. Хронология отторжения
аллотрансплантатов отражена на рис. 108.
Трансплантационная реакция сочетает некоторые черты, свойствен-
ные цитотоксическому ответу и ГЗТ, и осуществляется с участием как
423
CD4+-, так и СВ8+-Т-лимфоцитов. Последние представляют основной
тип эффекторных лимфоцитов, обусловливающих разрушение аллоген-
ных клеток, тогда как первые ответственны за развитие иммунного вос-
паления, имеющего черты сходства с ГЗТ.
Афферентное звено иммунного ответа на аллотрансплантацию скла-
дывается из двух параллельных путей, приводящих к активации CD4+- и
СВ8+-клеток. Путь вовлечения в ответ СВ4+-клеток в общих чертах из-
вестен: аллоантиген транспортируется в лимфатический узел донорскими
белыми отростчатыми эпидермоцитами (клетками Лангерганса), мигри-
рующими из трансплантированного лоскута. Ранее был описан феномен
«клеток-пассажиров» — клеток костномозгового происхождения, присут-
ствие которых в аллотрансплантате необходимо для того, чтобы он был
распознан иммунной системой хозяина. С современных позиций очевид-
но, что «клетки-пассажиры» — это белые отростчатые эпидермоциты
(клетки Лангерганса), доставляющие антигенный пептид в лимфатичес-
кий узел. Однако представление антигена СО4+-лимфоцитам могут осу-
ществлять только сингенные АПК и, следовательно, антигенный пептид
каким-то образом должен передаваться от дендритной клетки донора
АПК реципиента. Эта клетка должна продуцировать ИЛ-12, поскольку
дальнейшее развитие событий свидетельствует о дифференцировке Т-
хелперов в сторону ТЫ, направляемой этим цитокином.
Еще сложнее обстоит дело с вовлечением в ответ СВ8+-клеток. До
недавнего времени не возникало сомнений в том, что CD8+-клетки спо-
собны распознавать аллогенные молекулы I класса как таковые. Действи-
тельно, в экспериментальных тест-системах киллеры, распознающие
аллогенные продукты МНС I класса, удавалось дифференцировать по
ряду свойств от клеток того же фенотипа, распознающих «измененное
свое», т.е. продукты МНС I класса, комплексированные с антигенными
(например, вирусными) пептидами или гаптенами. Допускалось, что при
отторжении трансплантата могут действовать оба типа клеток, т.е. распо-
знавание аллогенных молекул происходит как «напрямую», так и обыч-
ным способом — в составе комплекса эндогенно фрагментированных
молекул с продуктами генов МНС I класса. Современные представления
о механизмах распознавания антигена как будто не оставляют места для
первого типа распознавания. Хотя отвергать его только на этом основа-
нии нельзя, желательно истолковать включение в реакцию СВ8+-клеток
на основе предположений, не противоречащих общепринятым взглядам.
Исходя из этого, представляется наиболее вероятным, что аллоантиген
может быть воспринят CD8+-клетками хозяина как пептид в составе ау-
тологичной молекулы МНС I класса на поверхности АПК реципиента.
Формирующиеся эффекторные Т-клетки обоих типов (CD4+-Thl и
CD8+) поступают в циркуляцию, проникают в трансплантат и иницииру-
ют реакции, ведущие к отторжению. С одной стороны это собственно
цитолиз аллогенных клеток, который осуществляют СВ8+-киллеры при
участии NK-клеток (проявлению активности последних способствует от-
сутствие на поверхности трансплантированных клеток молекул МНС I
класса хозяина). Фоном для этих событий служит иммунное воспале-
ние — реакция, аналогичная ГЗТ, которая проявляется в выделении ТЫ-
424
клетками цитокинов, привлечении макрофагов, активации их, а также
элементов стромы, включая эндотелий, в местном развитии воспаления,
обусловленного продуктами активированных макрофагов. Результатом
иммунного воспаления являются локальные сосудистые изменения, со-
провождающиеся стазом, тромбозами, что приводит к нарушению пита-
ния и некрозу подсаженной ткани. По своей длительности реакция
отторжения — это типичная медленная иммунная реакция, обусловлен-
ная «воспалительными» хелперами. Более того, в связи с длительным
персистированием аллотрансплантата (для его разрушения требуется
время) морфологически реакция может приобретать некоторые черты
гранулемы.
Реакцию на повторную подсадку ткани от того же донора называют
реакцией second-set («второй заход»). Она проявляется иначе, чем пер-
вичная. Основное отличие заключается в отсутствии продолжительной
индуктивной фазы, предполагающей первоначальное установление кро-
воснабжения трансплантата. При вторичной реакции отторжения, как
правило, кровоснабжение не устанавливается («бледный трансплантат»),
а в случае подсадки органов на сосудистой ножке сосуды подвергаются
спазму и тромбозу и кровоснабжение нарушается. Естественно, что это
само по себе препятствует приживлению трансплантата, который оказы-
вается в условиях ишемии и отсутствия доставки питательных веществ.
Эти сосудистые реакции связывают с действием цитокинов, освобождае-
мых активированными Т-клетками, которые быстро формируются из
клеток памяти при их контакте с клетками донора.
Еще P.Medawar показал, что гуморальные антитела не играют су-
щественной роли в отторжении аллотрансплантатов. Позже было уста-
новлено, что в некоторых ситуациях (например, при пересадке опу-
холей) антитела могут даже препятствовать реализации реакции оттор-
жения, защищая клетки трансплантата от действия Т-лимфоцитов. Од-
нако при подсадке ксенотрансплантатов (например, тканей свиньи)
присутствующие в крови человека нормальные антитела к а-гликано-
вым остаткам, содержащимся в составе тканевых гликоконъюгатов ряда
животных, инициируют сосудистые реакции, аналогичные реакции sec-
ond-set.
В то же время при повторной подсадке несовместимой ткани присут-
ствие в циркуляции антител, образовавшихся при первой подсадке, вно-
сит определенный вклад в отторжение. Они могут диффундировать в
трансплантат, формировать иммунные комплексы с мембранными анти-
генами и вызывать воспалительную реакцию с участием макрофагов и
клеток стромы самого трансплантата. Позже в реакции отторжения могут
участвовать сенсибилизированные Т-лимфоциты (СВ8+-киллеры и вос-
палительные СП4+-Т-клетки), а продукты некроза тканей фагоцитиру-
ются макрофагами хозяина.
В принципе так же осуществляется отторжение других тканей и ор-
ганов. Главные отличия при этом касаются особенностей, связанных с
васкуляризацией трансплантата; в случае подшивания органа на сосу-
дистой ножке включение иммунологических механизмов происходит
быстрее.
425
4.3.3.2. Трансплантация костного мозга и ее осложнения
Пересадки клеток костного мозга занимают несколько обособленное
место в практике трансплантаций. Во-первых, они осуществляются в
форме инфузии суспензированной ткани, а не подсадки сблидной ткани.
Во-вторых, при этом мобилизуются несколько иные иммунологические
механизмы. В-третьих, подобная трансплантация вызывает опасность
иммунологической агрессии со стороны подсаженной ткани.
Наиболее типичными поводами для пересадки костного мозга явля-
ются необходимость компенсации недостаточности кроветворения при
разного рода цитопениях и замещение костного мозга, разрушенного в
результате облучения (в том числе с лечебной целью, например, при ге-
мобластозах). При отторжении клеток костного мозга в реакцию оттор-
жения может вовлекаться несколько иной спектр клеток-эффекторов, в
частности NK-клетки. Существенная роль в цитолизе подсаженных кле-
ток костного мозга принадлежит антителам и инициируемым ими реак-
циям, которые практически не задействованы при типичной трансплан-
тационной реакции.
Трансплантация аллогенного костного мозга и лимфоидных клеток
может стать основой для развития (особенно при ослабленном иммуни-
тете реципиента) еще одного типа клеточного иммунного ответа — реак-
ции «трансплантат против хозяина» (РТПХ). Уже из названия следует,
что она направлена против реципиента и осуществляется пересаженными
клетками.
Наиболее типичной ситуацией, при которой развивается РТПХ, яв-
ляется пересадка аллогенного костного мозга облученным (при радиаци-
онных авариях или с лечебной целью) реципиентам. Экспериментальную
РТПХ чаще всего воспроизводят введением лимфоидных клеток из
любых источников, чаще из лимфатических узлов животных родитель-
ской линии гибридам Fi (см. рис. 107). Реципиент в этом случае не спо-
собен отторгать пересаженные клетки (они не содержат антигенов, для
него чужеродных), но эти клетки распознают молекулы гистосовмести-
мости, унаследованные гибридом Fj от второго родителя, и реагируют
на них.
Острая РТПХ проявляется у мышей через 7—10 дней, у человека —
обычно на второй декаде после подсадки клеток (у человека ее называют
еще вторичной болезнью, имея в виду под первичной последствия самого
облучения). Реакция проявляется в увеличении селезенки при введении
клеток внутривенно или региональных лимфатических узлов при введе-
нии клеток в стопу (локальная РТПХ). Системная РТПХ может закон-
читься смертью, причинами которой служат анемия вследствие наруше-
ния кроветворения, поражение почек и других жизненно важных орга-
нов, кахексия, инфекции. Реакция может проявляться в хронической
форме с поражением кожи (дерматит, облысение, язвы) и кишечника
(энтерит, колит), нарушением гемо- и лимфопоэза, функций тимуса со
снижением уровня его гормонов, ослаблением процесса развития Т-лим-
фоцитов (особенно CD4+) и последующими проявлениями иммунодефи-
цита. Смерть может наступить от инфекций, а также лимфопролифе-
426
ративных процессов, часто сопровождающих хроническую РТПХ. При
развитии РТПХ в раннем постнатальном периоде важным ее признаком
является задержка роста (отсюда название «карликовая болезнь»).
В основе РТПХ лежит реакция пересаженных клеток на молекулы
МНС хозяина. При этом явно преобладает реакция CD4+-лимфоцитов
на продукты МНС II класса. Именно этим объясняется избирательность
повреждения клеток, несущих названные молекулы: белых отростчатых
эпидермоцитов (клеток Лангерганса) и других вспомогательных клеток
иммунной системы, эпителиальных клеток тимуса, экспрессирующих
молекулы II класса, и т.д. СО4+-лимфоциты размножаются и инфильт-
рируют ткани-мишени. Параллельно вытесняются собственные лимфо-
идные клетки, дефицит которых возрастает в связи со снижением лим-
фопоэза, особенно развития Т-лимфоцитов. Цитотоксическая реакция
CD8+-клеток, хотя и имеет место, не играет основной роли в развитии
повреждений. Реакция сопровождается избыточной выработкой цитоки-
нов, что в значительной степени определяет общую симптоматику при
РТПХ. Ростовые цитокины поддерживают пролиферацию агрессивных
клеток. ФНОа может вызывать апоптоз клеток хозяина и развитие кахек-
сии (еще одно название РПТХ — синдром истощения). Дисбаланс цито-
кинов наряду с Т-клеточной недостаточностью служит одной из причин
развития лимфопролиферативных процессов.
Общепринятый подход к профилактике РТПХ состоит в удалении
Т-лимфоцитов из пересаживаемой суспензии костного мозга или других
гемопоэтических клеток. Это достигается путем обработки суспензий
соответствующими моноклональными антителами (иногда в форме им-
мунотоксинов), а также сорбцией лимфоидных предшественников с по-
мощью лектина сои, рецептор которого предшественники Т-клеток
несут на своей поверхности. Формирующиеся в организме хозяина
новые Т-лимфоциты оказываются толерантными к тканям хозяина, по-
скольку проходят селекцию в его тимусе. В то же время установлено,
что удаление Т-лимфоцитов из трансплантатов существенно снижает
эффективность приживления. Механизмы этого феномена не выясне-
ны, вероятнее всего они связаны с действием цитокинов, участвующих
во внедрении переносимых клеток в костномозговые ниши.
4.3.3.3. Пересадки органов и тканей в клинике.
Подходы к преодолению трансплантационной
реакции
Массовые пересадки аллогенных органов и тканей начали практиковаться
в медицине в 60-е годы. Чаще всего пересаживают почки, несколько реже
сердце, печень, поджелудочную железу, костный мозг (табл. 87). В тактике
клинической трансплантации решающую роль играют две процедуры —
подбор доноров трансплантатов и иммуносупрессия.
Обычным материалом для трансплантации служат криоконсервиро-
ванные органы, полученные вскоре после смерти (обычно при несчаст-
ных случаях). В передовых странах существуют межнациональные банки
органов, и при возникновении необходимости в пересадках на основа-
427
Таблица 87. Результативность клинической трансплантации органов
Пересаживаемый орган Годовая выживаемость, % 5-летняя выживаемость, %
Почки 85-90 80-90
Печень 60-70 40-50
Сердце 80-90 65-70
Роговица 90 80-90
Костный мозг 75-85 70-80
Примечание. Данные по трансплантации типированных органов, сопровождав-
шейся иммуносупрессивной терапией [по Batchelor J.R. et al., 1989; Janeway C.A., Travers P.,
1994].
нии компьютерного анализа подбирается донор с максимальной степе-
нью совместимости (учитываются антигены основных HLA-локусов —
DR, DP, DQ, А, В и С). Установлено, что решающее значение для дости-
жения успеха трансплантации играет совместимость по генам HLA II
класса, особенно DR. Среди продуктов генов I класса наибольшее значе-
ние имеют антигены HLA-В. Показано, что при полной совместимости
по генам DR и В и применении адекватной иммуносупрессии приживле-
ние трупной почки в течение года наблюдается в 90 % случаев, тогда как
при максимальной несовместимости по этим генам (различие по 4 алле-
лям) и той же иммуносупрессивной терапии — в 70 % случаев.
Оптимальным средством иммуносупрессии при трансплантации
признан циклоспорин А, который, не влияя на покоящиеся клетки им-
мунной системы, подавляет вступление лимфоцитов в иммунный ответ,
блокируя продукцию ИЛ-2 (см. разделы 3.5.1 и 5.5.2). Именно благодаря
применению циклоспорина А на протяжении 80-х годов был достигнут
современный уровень эффективности аллотрансплантаций.
До сих пор продолжаются поиски оптимальных способов использо-
вания антител, препятствующих отторжению трансплантата. Первона-
чальные подходы в этой области были связаны с применением антилим-
фоцитарных сывороток, затем — антилимфоцитарного иммуноглобулина
(препаратов поликлональных антител к мембранным антигенам лимфо-
цитов), весьма гетерогенных по составу и специфичности и нестандарт-
ных. Новый уровень в данной области был достигнут благодаря разра-
ботке технологии гибридом и получению моноклональных антител к
многочисленным мембранным антигенам лимфоцитов. Достаточно ши-
роко апробированы моноклональные антитела к специфическому марке-
ру Т-лимфоцитов CD3. Несмотря на безусловную эффективность, пре-
параты этих антител имеют ряд недостатков: будучи мышиными белка-
ми, они индуцируют образование антител, которые снижают эффект от
последующих введений, кроме того, нередко вызывают массовую актива-
цию, сопровождающуюся выработкой больших количеств цитокинов.
Наблюдающаяся симптоматика аналогична проявлениям передозировки
цитокинов; она выражается в гриппоподобном синдроме, а в тяжелых
428
случаях — в синдроме протекания капилляров (см. раздел 3.4.2). Пробле-
ма чужеродности антител решается генно-инженерными модификация-
ми, в частности «гуманизацией» антител, т.е. объединением V-домена
мышиных антител с С-доменами иммуноглобулинов человека (см. раздел
4.1.2 и рис. 90). Кроме того, подбираются антитела иной специфичности.
В частности, выраженную элиминацию Т-лимфоцитов без существенной
активации дают моноклональные антитела к антигену Campath-1 (CD52).
Изыскивается возможность подавления трансплантационной реакции с
помощью антител к корецепторам (например, В7-1), молекулам адгезии
и др.
Иммуносупрессивные воздействия входят в программу подготовки
реципиентов к трансплантации, проводятся в ранний период после пере-
садки, а затем в зависимости от состояния трансплантата, за которым
осуществляется постоянное слежение (мониторинг).
4.3.3.4. Переливание крови
Весьма обособленным вариантом пересадки аллогенных тканей является
переливание крови. Эта процедура получила возможность широкого при-
менения в медицинской практике после открытия К.Ландштейнером в
1900 г. групп крови — первых установленных систем генетического поли-
морфизма клеток крови у человека.
Поскольку переливание крови — это процедура, рассчитанная на
временный эффект, связанный исключительно с наиболее многочислен-
ными клетками крови — эритроцитами, и не предполагает длительного
приживления перелитых клеток, проблемы несовместимости, возникаю-
щие при этом, существенно иные, чем при трансплантации тканей.
Прежде всего в данном случае имеют значение аллоантигены эритроци-
тов, а не лейкоцитов. Кроме того, несовместимость по эритроцитарным
аллоантигенам важна только в том случае, если в организме реципиента
к моменту переливания крови имеются антитела, специфичные к аллоан-
тигенам эритроцитов донора. Это бывает в двух ситуациях: при несовмес-
тимости по системе аллоантигенов АВО, т.е. собственно по группе крови
(см. далее), а для остальных аллоантигенных систем только при условии
предварительной иммунизации в результате повторных переливаний
крови от одного и того же донора или повторных беременностей плодом,
несовместимым по данному антигену. Однако повторные переливания
крови от одного донора не применяются, а эффект беременности несо-
вместимым плодом проявляется только в отношении антигена Rh (см.
раздел 5.2.2), поскольку остальные эритроцитарные аллоантигены обла-
дают низкой иммуногенностью. В связи с этим при разовом переливании
крови несовместимость по всем группам крови, кроме АВО, может быть
проигнорирована, что и делается в повседневной практике переливания
крови без какого-либо ущерба для реципиентов.
Известны многочисленные (более 20) аллоантигенные системы эрит-
роцитов, большинство из которых было описано раньше, чем МНС.
Практически все групповые антигены эритроцитов имеют полисахарид-
ную природу и различаются по концевым остаткам. В связи с этим для
429
Таблица 88. Вещества, определяющие группы крови системы АВО
Название Химическая структура Группы крови (в скоб- ках — генотипы), при которых определяется антиген Группы крови, при кото- рых определяются соот- ветствующие антитела
Н GlcNAc-Gal-Fuc 0 (0/0) —
А GlcNAc-Gal-Fuc GalNAc А (А/А, А/0), АВ (АВ) 0, В
В GlcNAc-Gal-Fuc Gal В (В/В, В/0), АВ (АВ) 0, А
определения некоторых из этих антигенов с успехом применяли лекти-
ны — белки, специфически взаимодействующие с определенными моно-
и олигосахаридными группами.
Система АВО представлена продуктами трех кодоминантных аллелей
одного гена — Н, А и В, а на уровне фенотипа — О, А и В (табл. 88). Про-
дукты этих генов имеют общий предшественник — субстанцию Н. Ген Н
блокирует дальнейшую химическую трансформацию вещества Н, тогда
как гены А и В обусловливают приращение к остатку D-галактозы веще-
ства Н соответственно остатков D-N-ацетилгалактозамина и D-галакто-
зы, которые и определяют их антигенную специфичность. Фенотип О
соответствует экспрессии антигена Н и отсутствию антигенов А и В, фе-
нотип А — экспрессии антигена А (с возможной сопутствующей экспрес-
сией Н — у гетерозигот АО), фенотип В — экспрессии антигена В (или В
и Н); гетерозиготы АВ экспрессируют антигены А и В. Обозначения
групп крови соответствуют указанным фенотипам — О, А, В и АВ; широ-
ко принято цифровое обозначение групп крови — 1(0), 11(A), Ш(В),
IV(AB).
Специфическая особенность этой аллоантигенной системы, ставя-
щая ее в особое положение при переливании крови, заключается в нали-
чии естественных антител к антигенам А и В в случае их отсутствия на
эритроцитах. Таким образом, антитела к антигену А содержатся в сыво-
ротке крови людей с группами крови 0 и В, а антитела к антигену В — у
лиц с группами крови 0 и А. Эти антитела относятся к изотипу IgM. Об
их происхождении нет единого мнения. Вероятнее всего, они являются
продуктами активности В1-клеток, детерминированными на уровне заро-
дышевых V-генов. Эти антитела способны агглютинировать эритроциты,
несущие соответствующий антиген, что и используется при определении
групп крови, а также вызывать их комплементзависимый гемолиз.
Поскольку количество вводимой крови, как правило, значительно
меньше общего объема крови реципиента, при переливании должна в
первую очередь предотвращаться агглютинация перелитых эритроцитов,
тогда как агглютинирующую способность перелитой крови можно игно-
430
1. Контроль
Рис. 110. Способы индукции иммунологической толерантности.
Слева — варианты индукции иммунологической толерантности введением алло-
антигенов, справа — результаты ее тестирования путем оценки приживления ал-
лотрансплантатов от тех же доноров, от которых получали антиген для индукции
толерантности. Стрелка между этими этапами символизирует определенные
сроки между индукцией и тестированием толерантности. 1. Отторжение алло-
трансплантата кожи у неподготовленного реципиента. 2. Индукция толерантнос-
ти путем введения антигенов на ранних стадиях онтогенеза (in utero). 3. Индук-
ция толерантности введением антигена после летального облучения разрушаю-
щего иммунную систему реципиента. 4. Индукция толерантности введением
антигена тимэктомированным мышам, получившим высокую дозу циклофосфа-
на (ЦФ).
рировать. На этой основе сложились правила переливания крови
(рис. 109, с. 423). Согласно этим правилам, реципиентам может перели-
ваться кровь доноров той же группы и, кроме того, кровь «универсально-
го донора», эритроциты которого лишены антигенов А и В. Лица группы
АВ (IV) являются универсальными реципиентами, поскольку им может
быть перелита кровь любой группы, так как у них нет естественных анти-
тел к групповым антигенам А и В. Переливание несовместимой крови
чревато тяжелыми осложнениями (вплоть до смерти), которые будут рас-
смотрены в связи с аналогичными поражениями, вызываемыми антите-
лами (см. раздел 5.2.2).
431
Основной
белок миелина Тиреоглобулин
Сывороточный
альбумин
Молярность циркулирующих аутологичных белков
б
Рис. 111. Связь индукции иммунологической толерантности с дозой белковых
антигенов.
а. Восприимчивость Т- и В-клеток к индукции толерантности к белковым анти-
генам в зависимости от концентрации антигенов. Вверху отмечены концентра-
ции в сыворотке крови некоторых эндогенных белков (из учебника А. Ройта,
1991). б. Зависимость от дозы белковых антигенов, вводимых in vivo, их способ-
ности вызывать формирование иммунологической толерантности или развитие
иммунного ответа.
4.3.4. Иммунологическая толерантность
4.3.4.1. Искусственная иммунологическая толерантность
В 1945 г. J.Owen описал устойчивый химеризм (сосуществование в одном
организме клеток разного генотипа) эритроцитов телят-близнецов, у
которых в эмбриональном периоде было сращение сосудов пуповины
(анастомоз). Это наблюдение дало толчок для целенаправленных поисков
способа индукции неотвечаемости (толерантности, т.е. терпимости) на
чужеродные антигены.
В 1953 г. были опубликованы результаты экспериментов R.Billing-
ham, L.Brent и P.Medawar по индукции иммунологической толерантнос-
ти. В период эмбрионального развития мышам линии A/J in utero вво-
дили суспензию клеток, полученных из селезенки и ряда других органов
мышей линии C57BL/6. На 6—8-й неделе постнатальной жизни реципи-
ентам пересаживали кожный лоскут от мышей линии C57BL/6. Лоскут не
отторгался (что можно было контролировать благодаря контрастности
окраски волос мышей использованных линий — белых у мышей линии
A/J и черных у мышей C57BL/6), тогда как в контроле отторжение про-
исходило в течение 10—12 сут (рис. 110).
Практически одновременно аналогичный результат получил М.Ha-
sek, который искусственно объединял кровеносные системы эмбрионов
кур (эмбриональный парабиоз) и после вылупления цыплят демонстри-
ровал возможность успешного обмена их кожными трансплантатами.
432
Позже было создано несколько модифицированных моделей иммуноло-
гической толерантности. Показано, что у мышей и некоторых других жи-
вотных (не всех) толерантность может быть индуцирована введением
аллогенных клеток в первые сутки после рождения. Такую возможность
связывали со сроком созревания иммунной системы. Толерантность уда-
лось индуцировать также у взрослых реципиентов при условии предвари-
тельной обработки факторами, повреждающими лимфоидные клетки
(радиация или введение иммунодепрессантов, которые убивают проли-
ферирующие лимфоциты) (см. рис. 110).
Важно подчеркнуть, что иммунологическая толерантность не есть
простое состояние иммунодепрессии (хотя иммунодепрессия часто явля-
ется фоном, на котором толерантность индуцируется), поскольку неотве-
чаемость распространяется только на антигены, использованные для
индукции толерантности (толерогены), и животные сохраняют способ-
ность к нормальному иммунному ответу на посторонние антигены.
Оптимальным материалом для индукции толерантности является
взвесь клеток иммунной и кроветворной систем. Это связано по меньшей
мере с двумя обстоятельствами: высокой концентрацией на этих клетках
продуктов МНС (в частности, II класса) и их способностью к размноже-
нию и самоподдержанию (что обеспечивает их длительное присутствие в
организме реципиента, стойкий химеризм). По-видимому, во всех случа-
ях условием длительного сохранения иммунологической толерантности
служит установление химеризма кроветворной ткани. Последнее иногда
выражается в присутствии в организме хозяина малочисленной популя-
ции дендритных клеток донора (они могут не вводиться специально, а
выселяться из трансплантата). В то же время использование лимфоидных
клеток создает опасность развития РТПХ, которая и была впервые опи-
сана в связи с подобными исследованиями.
Вскоре было показано, что возможна индукция толерантности и по
отношению к растворимым антигенам. Как проявление толерантности
был истолкован описанный ранее феномен иммунологического паралича
при введении высоких доз пневмококкового полисахарида (паралич Фель-
тена). Толерантность была индуцирована также введением белковых анти-
генов (различных сывороточных белков). При этом были установлены две
важные закономерности. Во-первых, индукция толерантности облегчает-
ся введением белковых растворов, освобожденных от молекулярных агре-
гатов путем ультрацентрифугирования или «биологического фильтро-
вания» (пропускания через организм мыши). Во-вторых, толерантность к
растворимым антигенам индуцируется в двух дозовых интервалах толеро-
гена (высоко- и низкодозная толерантность). Зависимость толерогенности
от дозы введенного белка в значительной степени варьирует (рис. 111).
Отмена иммунологической толерантности может произойти спон-
танно после удаления антигена (в случае его связи с клетками после уст-
ранения химеризма). Однако она может быть устранена с помощью
воздействий, повреждающих лимфоциты, например облучения, и уско-
ряющих их регенерацию при условии, если антиген не вводится снова на
фоне восстановления лимфоидной ткани.
Отмена толерантности может быть достигнута введением сингенных
433
лимфоцитов, особенно от животных, иммунизированных тем антигеном,
к которому была индуцирована толерантность у реципиента. Наконец,
тот же результат может быть получен при введении антигена, родствен-
ного толерогену.
Многие из приведенных выше фактов свидетельствуют о связи со-
стояния иммунологической толерантности с неким новым качеством,
приобретаемым популяцией лимфоцитов. Активная природа толерант-
ности и ее связь с популяцией лимфоцитов была подтверждена в опытах
с переносом толерантности. Для этого летально облученным реципиен-
там переносили кроветворные и лимфоидные клетки от сингенных толе-
рантных доноров. В результате реципиенты также становились толерант-
ными к соответствующему антигену.
Хотя превентивная индукция иммунологической толерантности к
антигенам донора тканевых трансплантатов применения не нашла, ее
индукция с помощью иммунодепрессивных воздействий (прежде всего
циклоспорина А) после подсадки органов используется повсеместно и
является основой всех удачных случаев приживления аллогенных тканей.
Индукция взаимной толерантности тканей реципиента и донора служит
основой также для формирования устойчивого химеризма без развития
РТПХ при пересадке костного мозга облученным реципиентам при лече-
нии гемобластозов или в случаях радиационных катастроф.
4.3.4.2. Аутотолерантность и ее механизмы
Наблюдение иммунологической толерантности у химерных близнецов и
индукция состояния толерантности у развивающихся организмов послу-
жили основой для важнейших концептуальных перемен в иммунологии.
Исходя из этих данных, Ф.М. Бернет впервые четко сформулировал пред-
ставление о «своем» и «не своем» с точки зрения иммунологии. В соот-
ветствии с его селекционно-клональной теорией, «свое», с точки зрения
иммунной системы организма, — это комплекс макромолекул, который
находился в контакте с иммунной системой в период ее становления.
В результате того, что незрелые лимфоциты реагируют на связывание их
антигенраспознающего рецептора не активацией, как зрелые клетки, а
гибелью, в процессе онтогенеза происходит гибель (делеция) клонов,
специфичных к аутоантигенам. Это и обеспечивает состояние аутотоле-
рантности. Делеционный механизм иммунологической толерантности
формируется в центральных органах иммунной системы (тимусе, костном
мозгу) и обозначается как центральный.
В 70-е годы после открытия Т-супрессоров преобладающими стали
концепции, связывающие состояние аутотолерантности с периферичес-
кими механизмами, прежде всего с блокадой аутореактивных клонов (ко-
торые, как правило, элиминируются не полностью) супрессорными
Т-лимфоцитами — вето-клетками. Для объяснения состояния неотвечае-
мости использовали также представления о блокаде клеток: под влияни-
ем интенсивного связывания с антигеном мембранные рецепторы лим-
фоцитов утрачивают подвижность и способность к интернализации, что
предотвращает передачу сигнала к активации клеток.
434
Таблица 89. Механизмы аутотолерантности
Механизм Путь реализации Место реализации
Делеция клонов Гибель (апоптоз) клеток при кон- такте с антигеном Т-клетки в кортикомедуллярной зоне и мозговом слое тимуса, от- части в периферическом отделе иммунной системы; В-клетки, ве- роятно, в костном мозгу
Анергия клонов Стабильная утрата способности к активации в результате контакта с антигеном (отсутствие костиму- ляции?) В периферическом отделе иммун- ной системы
Супрессия клонов Антигенспецифическое подавле- ние активации в результате дейст- вия вето-клеток (Т-супрессоров). Механизм гипотетичен То же
В последующем было признано сосуществование названных меха-
низмов индукции толерантности (табл. 89). В связи с прогрессом в изу-
чении внутритимусной селекции с середины 80-х годов резко возрос
интерес к центральному механизму индукции толерантности — отрица-
тельной селекции аутоспецифических клонов путем индукции гибели
клеток по механизму апоптоза. В последние годы благодаря использова-
нию трансгенных животных на новый уровень вышло также изучение пе-
риферического звена индукции толерантности.
В настоящее время наибольший прогресс достигнут в изучении фе-
номенологии и механизмов отрицательной селекции клонов Т-лимфоци-
тов в тимусе (см. раздел 1.2.2). Основополагающие эксперименты в этой
области посвящались изучению динамики клонов тимоцитов на разных
стадиях их развития. Клоны, специфичные к некоторым антигенам гис-
тосовместимости и суперантигенам, как отмечалось ранее, относятся к
определенным Vp-семействам. Так, клоны, распознающие антиген H-Y
самца, имеют рецептор, относящийся к подсемейству Vp6. У самцов, для
которых H-Y является аутоантигеном, частота Урб+-тимоцитов снижает-
ся по мере созревания от стадии CD4~CD8~ до зрелых Т-клеток, тогда
как у самок доля Урб+-тимоцитов при этом, наоборот, возрастает. Ана-
логичную динамику претерпевают клоны, специфичные к другим антиге-
нам, в зависимости от того, являются ли они чужеродными или аутоло-
гичными.
Данные об элиминации клонов CD4+- и CD8+-тимоцитов в процес-
се отрицательной селекции были подтверждены и углублены при исполь-
зовании мышей, несущих трансгены (т.е. гены, введенные в зародышевые
клетки) TCR, специфичные к определенным антигенным пептидам в
комплексе с молекулами МНС I или II классов. Поскольку TCR-транс-
ген конкретной специфичности экспрессируется на всех Т-клетках, а не
на отдельных клонах, в этом случае делеции подвергается вся популяция
зрелых тимоцитов. При этом, однако, наблюдаются случаи «ускользания»
435
клеток от элиминации. Это происходило при низкой экспрессии на по-
верхности Т-клеток корецептора, например CD8. Все эти данные означа-
ют, что барьер, обусловленный процессом отрицательной селекции
тимоцитов, не является абсолютным препятствием для проникновения
клеток аутоспецифических клонов (пусть не вполне полноценных) на пе-
риферию иммунной системы.
Считается общепризнанным, что отрицательной селекции подверга-
ются тимоциты на стадии CD4+CD8+, когда они еще сохраняют высокую
чувствительность к индукторам апоптоза, но уже экспрессируют такое
количество рецептора TCR-CD3, чтобы при его связывании генериро-
вался достаточно интенсивный сигнал. Селекция происходит в кортико-
медуллярной зоне или в мозговом слое тимуса, и в ее основе лежит
взаимодействие тимоцитов с дендритными клетками, которые экспрес-
сируют на поверхности молекулы МНС, несущие пептидные фрагменты
аутологичных пептидов.
Однако не вызывает сомнений, что в тимусе представлена лишь
часть белков, свойственных данному организму и, например, органоспе-
цифические белки здесь отсутствуют. Следовательно, часть аутоспеци-
фичных клонов Т-клеток не может быть подвергнута делеции внутри
тимуса уже по причине отсутствия в его внутренней среде соответствую-
щих антигенов. Поэтому процесс выбраковки аутореактивных клонов
продолжается вне тимуса. Его связывают в основном с индукцией анер-
гии клеток. Вклад делеции клонов в периферическую селекцию Т-клеток
достаточно значителен, хотя и играет меньшую роль, чем при селекции в
тимусе. Иллюстрацией сказанного выше являются результаты переноса
самцам бестимусных мышей nude сингенных периферических Т-лимфо-
цитов, полученных от самок, трансгенных по TCR-рецептору, специфич-
ному в отношении «самцового» антигена H-Y.
Другой эксперимент, иллюстрирующий возможность формирования
аутотолерантности на периферии, состоял в следующем. Мышам геноти-
па Н-2а трансфецировали ген TCR, специфичный к молекулам Н-2Ь,
таким образом, чтобы он экспрессировался в их Т-лимфоцитах. Одновре-
менно трансфецировали сами гены Н-2Ь так, чтобы его продукты экс-
прессировались только в клетках поджелудочной железы. Тимоциты
таких мышей in vitro реагировали на Н-2ь+-клетки формированием спе-
цифических Т-киллеров, тогда как периферические Т-клетки не реагиро-
вали на них. Следовательно, тимоциты не прошли отрицательной селек-
ции на реактивность против Н-2Ь (поскольку антиген был для них недо-
ступен), однако ее прошли периферические лимфоциты, которые имели
возможность контактировать с этим антигеном в поджелудочной железе
(рис. 112).
В опытах с введением бактериальных суперантигенов установлено,
что делеция аутоспецифических клонов на периферии проходит 3 ста-
дии — острую (в течение 12—20 ч по механизму апоптоза без делений),
подостую (после 3—5-дневной пролиферации) и хроническую (при дли-
тельном персистировании антигена). При селекции клонов Т-клеток под
влиянием обычных аутоантигенов преобладает вторая стадия делеции.
Как уже отмечалось, признается важная, если не ведущая роль ин-
ТИМУС
Трансфекция гена Селекция клонов в тимусе
TCR анти-Н-2ь
ПЕРИФЕРИЧЕСКИЕ ТКАНИ
Возможность
индукции
ЦТЛ анти-Н-2ь
Толерантность к
Н-2Ь на периферии
Трансфекция гена
Н-2Ь в клетки
поджелудочной железы
Панкреатическая
клетка
Селекция клонов
Рис. 112. Схематическое Изображение опыта, иллюстрирующего важность селек-
ции Т-клонов на периферии при формировании аутотолерантности.
В зиготу мышей (Н-2а+) трансфецировали гены TCR, специфичного в отноше-
нии аллоантигена Н-2Ь, а также гены самого Н-2Ь, причем последние экспресси-
ровались только в клетках поджелудочной железы. Тимоциты, не контактировав-
шие с Н2Ь, отвечают на взаимодействие с Н-2Ь+-клетками формированием спе-
цифических (анти-Н-2ь) цитотоксических Т-лимфоцитов, тогда как перифери-
ческие Т-клетки, прошедщие селекцию при контакте с Н-2Ь+-клетками в под-
желудочной железе, толерантны к Н-2Ь.
дукции анергии лимфоцитов как механизма периферической селекции.
Ключевое значение в Индукции анергии Т-клеток имеет неполнота сиг-
нала, точнее, отсутствие костимуляции Т-клеток через CD28. Обычно это
имеет место в тех случаях, когда АПК не экспрессируют костимулирую-
щие молекулы В7 (CD80 и 86). Это может быть, например, при контакте
СВ4+-клеток с эпителиальными клетками, экспрессирующими молекулу
МНС II класса.
Меньше сведений накоплено относительно отрицательной селекции
аутологичных клонов В-клеток. Считают, что отрицательная селекция В-
лимфоцитов осуществляется на стадии незрелых В-клеток в костном
мозгу. Именно эти клетки реагируют апоптозом на перекрестное связы-
вание мембранного IgM. Делеционный механизм устранения аутореак-
тивных В-лимфоцитов на стадии клеток-предшественников продемонст-
рирован на модели с Использованием двух трансгенов; один из них обу-
словливал экспрессию На мембране АПК яичного лизоцима, другой —
экспрессию специфичного к нему IgM-рецептора на поверхности всех В-
лимфоцитов. Зрелые В-клетки у таких мышей отсутствовали, а указан-
ный рецептор определялся на поверхности пре-В-лимфоцитов, т.е. на
стадии, предшествующей селекции.
Выбраковка аутоспецифических В-клеток, возникающих в процессе
усиленного мутагенеза V-генов иммуноглобулинов в зародышевых цент-
477
pax, осуществляется при их контакте с Т-хелперами: в связи с отсутстви-
ем Т-клеток той же специфичности В-клетки не получают сигнал через
молекулу CD40 и подвергаются апоптозу.
По-видимому, механизмы индукции анергии обусловливают разви-
тие толерантности в ответ на внутривенное введение безагрегатных анти-
генов. В этом случае причиной анергии Т-лимфоцитов при связывании
их рецепторов является отсутствие костимуляции в силу слабого вовлече-
ния в ответ АПК. К индукции толерантности на периферии более чувст-
вительны Т-, чем В-клетки, Т-хелперы, чем Т-киллеры, Thl-, чем
Т112-клетки. Низкодозная толерантность индуцируется исключительно на
уровне ТЫ-клеток. Иногда отсутствие гуморального иммунного ответа
обусловлено ареактивностью Т-хелперов, но не В-клеток.
Значительно меньше ясна роль супрессорных вето-клеток в блокаде
ответа на аутоантигены. Прямых данных о существовании таких клеток
нет. Имеются косвенные свидетельства о возможной роли вето-клеток в
предотвращении срыва аутотолерантности. Допускается участие в под-
держании аутотолерантности идиотипической сети, реализуемой с учас-
тием Т-супрессоров. Различные воздействия, приводящие к элиминации
Т-супрессоров, способствуют проявлению аутоиммунных процессов. По-
хоже, однако, что эти механизмы необходимы не столько для индукции,
сколько для поддержания состояния аутотолерантности.
До сих пор продолжает оставаться загадкой отсутствие отторжения
плода иммунной системой беременных самок. Имеются частные объяс-
нения этого феномена (отсутствие антигенов МНС на слое клеток хорио-
трофобласта, отделяющих организм плода от иммунной системы мате-
ри, наличие некоторых проявлений иммуносупрессии у матери и т.д.).
Реакция отторжения аллотрансплантатов, несовместимых по МНС, по-
стоянно реализуется даже при резко выраженной иммуносупрессии (раз-
рушении подавляющей части лимфоцитов). Учитывая это, следует при-
знать, что радикальное решение данной проблемы отсутствует. По-види-
мому, механизмы «терпимости» иммунной системы матери к несовмес-
тимому по МНС плоду родственны механизмам изоляции «иммуно-
логически привилегированных» органов.
В понимании природы этой «привилегированности» недавно достиг-
нут существенный прогресс. Оказалось, что по крайней мере во внутрен-
них средах глаза и в семенниках зона, не доступная для действия эф-
фекторных факторов иммунной системы, выстлана клетками, экспресси-
рующими Fas-лиганд. Поскольку активированные Т-лимфоциты несут
на своей поверхности Fas-рецептор (CD95), они неизбежно должны под-
вергнуться апоптозу в процессе миграции через слой FasL+-iaieTOK, по-
скольку получают от этих клеток летальный сигнал, обусловленный
взаимодействием FasL — Fas.
Существует два основных типа иммунной защиты — противоин-
фекционная и противоопухолевая. В обоих случаях клетки — носи-
тели чужеродных антигенов являются источником агрессии, по-
скольку они повреждают ткани, выделяют токсины и могут привес-
438
ти организм хозяина к гибели. Те и другие способны защищаться
от иммунных механизмов, маскируя свою чужеродность, изменяя
специфичность антигенов, выделяя факторы, подавляющие имму-
нитет. Стратегия защиты от инфекционных агентов различна в за-
висимости от их локализации. Внеклеточные патогены и их токси-
ческие продукты, а также паразиты вызывают ТЬ2-зависимый ответ
гуморального типа. Внутриклеточные патогены, включая вирусы,
вызывают ТЫ-зависимый ответ клеточного типа. Неадекватность
выбора типа иммунного ответа приводит к неэффективности защи-
ты. Комплекс специфических эффекторных факторов, формирую-
щихся в процессе иммунного ответа и сохраняющихся после уда-
ления патогена, обозначают как состояние невосприимчивости
(собственно иммунитета). Наличие в организме иммунологической
памяти, определяющей готовность к вторичному иммунному отве-
ту, существенно повышает резистентность организма к инфекци-
онным агентам. Такое состояние может быть создано искусственно
путем вакцинации. Основой противоопухолевой иммунной защиты
является Thl-зависимый клеточный ответ, обусловливающий фор-
мирование цитотоксических Т-лимфоцитов, а также факторов, ко-
торые повышают противоопухолевую активность макрофагов и
естественных киллеров. Назначение системы иммунитета, состоя-
щее в поддержании биологической индивидуальности организмов,
находит отражение в трансплантационном иммунитете — отторже-
нии пересаженной чужеродной ткани, которое осуществляется на
основе Thl-зависимых клеточных реакций. Толерантность (терпи-
мость) к собственным антигенам в норме формируется в процессе
онтогенеза; ее основой является выбраковка аутореактивных кло-
нов лимфоцитов в процессе их развития. Состояние иммунологи-
ческой толерантности к чужеродным антигенам можно воспро-
извести искусственно, вводя соответствующие антигены в орга-
низм в период его «иммунологической незрелости» или после по-
вреждения иммунной системы.
Патология иммунной системы
Выделяют 4 типа патологии иммунной системы:
• иммунологическая недостаточность вследствие дефектов развития
или действия повреждающих факторов;
• гиперчувствительность, или извращенная реактивность, основной
формой которой является аллергия;
• иммунопатология, обусловленная аутоагрессией;
• опухоли иммунной системы, прежде всего лимфопролифератив-
ные процессы.
5.1. ИММУНОДЕФИЦИТЫ
Иммунодефициты разделяют на две группы — первичные (врожденные),
как правило, имеющие наследственную природу и являющиеся, таким
образом, болезнями sui generis, и вторичные (приобретенные), вызванные
различными воздействиями, как эндогенными (болезни), так и экзоген-
ными (например, действие ионизирующих излучений). Четкую границу
между ними провести трудно, поскольку восприимчивость к действию
иммунодепрессивных факторов и, следовательно, к развитию вторичных
иммунодефицитов, также обусловлена генетически.
5.1.1. Первичные иммунодефициты
Группу первичных иммунодефицитов составляют заболевания человека,
основой которых является наследственно обусловленная дефектность
структуры и функционирования иммунной системы, которая проявляется
в нарушении иммунной защиты. Иногда по отношению к первичным
иммунодефицитам используют термин «врожденные», что подразумевает
возможность развития заболевания на основе ненаследственных дефек-
тов, возникших в эмбриональном периоде. Хотя теоретически это воз-
можно, конкретные нозологические формы заболеваний такого рода
неизвестны, и далее мы будем рассматривать лишь первичные нарушения
иммунитета наследственной природы.
Концепция первичных иммунодефицитов сложилась в 60-е годы,
хотя клинически отдельные заболевания данной группы были описаны
ранее. На эти болезни с самого начала смотрели как на «эксперименты
природы», изучение которых поможет иммунологам понять природу им-
мунных структур и процессов. Эта надежда оправдалась, хотя ожидаемые
результаты достигались с трудом бдльшим, чем предполагалось. За проб-
лемой изучения первичных иммунодефицитов пристально следит Меж-
дународное медицинское сообщество, и Всемирная организация здраво-
охранения с определенной периодичностью публикует материалы, от-
ражающие состояние проблемы на данный момент.
Первичные иммунодефициты — это редкие заболевания: их суммар-
ная частота составляет 1 : 1 000 000, или 3 случая на 1000 клинически
больных. Эти заболевания встречаются почти исключительно в детском
возрасте, поскольку значительное число больных не доживает до 20 лет,
а у остальных дефекты в определенной степени компенсируются или
трактуются в контексте обычной инфекционной или соматической пато-
логии. В последнее десятилетие благодаря успехам лечения (в первую
очередь антибиотикотерапии) этот верхний возрастной порог оказался
размытым, и есть надежда, что благодаря применению генотерапии про-
должительность жизни больных существенно увеличится.
5.1.1.1. Генетика первичных иммунодефицитов
Основой первичных (наследственных) иммунодефицтов являются хромо-
сомные перестройки либо мутации генов, детерминирующих иммуноло-
гически значимые факторы или ответственных за формирование органов
иммунной системы в онтогенезе. Теоретически иммунодефицит должен
считаться первичным, если установлены локализация генетического де-
фекта и тип его наследования, причем дефектный ген характеризуется
высокой пенетрантностью (т.е. проявляемостыо) в форме иммунодефи-
цитного состояния, дополнительным, хотя и не обязательным, условием
является ранняя экспрессия генетического дефекта. В реальности эти
условия выполняются не всегда. Во-первых, локализация генетических
поломок пока установлена далеко не для всех случаев иммунодефицитов,
Наследственная природа которых не вызывает сомнений. Во-вторых,
известны отдельные примеры, когда при таких заболеваниях не удается
установить характер наследования (примером может служить синдром ди
Джорджи — недоразвитие тимуса). Следствием неполной изученности
генетических основ этих заболеваний является недостаточно четкое раз-
деление их на конкретные синдромы; часть известных нозологических
форм фактически представляет собой группы заболеваний (например,
общий вариабельный иммунодефицит).
Иммунологические поражения можно воспроизвести в эксперименте
путем прицельного выключения (с помощью технологии нокаута) генов,
Кодирующих иммунологически значимые молекулы или ответственных
за развитие клеток и органов иммунной системы. В основе нокаута лежит
генно-инженерная технология, состоящая в следующем (рис. 113).
Создается генетическая конструкция: в среднюю часть гена, который пред-
стоит исключить из генома, вводится маркерный (и в то же время расщепляющий)
ген устойчивости к неомицину (neo). С одной или обеих сторон от гена-мишени
Помещают второй маркерный ген HSV-tk, кодирующий тимидинкиназу вируса
441
I
Ген neo' не внедрился
II
Ген neo' внедрился вне гена-мишени
III
Ген пео' внедрился в ген-мишень
Клетка гибнет от действия
аналога неомицина G418
Клетка гибнет от действия противовирусного
агента ганцикловира
Клетка устойчива к действию
ганцикловира и G418
Рис. 113. Прицельная инактивация («нокаут») генов.
Объяснение в тексте.
простого герпеса. Клетки, несущие ген пео, устойчивы к неомицину и его анало-
гам, а клетки, несущие ген HSV-tk, — к противовирусному препарату ганцикло-
виру. Эта конструкция вводится в клетки, которые помещают в культуру,
содержащую аналог неомицина и ганцикловир. Клетки, в которые не интегриро-
валась введенная генетическая конструкция, гибнут от действия аналога неоми-
цина. Клетки, в которые конструкция внедрилась, но в не свойственном данному
гену месте, гибнут от действия ганцикловира. Выживают только те клетки, в ко-
торых введенная конструкция заняла положенное место и уже вступила в процесс
рекомбинации с нормальным геном, в результате которой ген HSV-tk был «вы-
брошен» как негомологичный (отсюда устойчивость к ганцикловиру). В таких
клетках ген-мишень, расщепленный внедрением гена пео, не работает, в то время
как ген пео обеспечивает устойчивость к неомицину и его аналогам. Если подоб-
ная процедура проделана с зиготой, которую можно ввести в матку самке и по-
лучить потомство, удается создать мышей с целенаправленно удаленным геном.
С помощью данного подхода уже осуществлено целенаправленное
отключение некоторых генов, ответственных за синтез важнейших моле-
кул иммунной системы. Это позволило установить взаимосвязи между
конкретными генами и комплексом детерминируемых ими структур и
процессов в иммунной системе. Такое моделирование помогает уточнить
природу первичных иммунодефицитов. Но простое сопоставление спек-
тров изменений, наблюдаемых при направленном отключении генов, и
спектров наследственных иммунодефицитов демонстрирует их сущест-
венную разницу, хотя многие нарушения наблюдаются в обоих случаях.
В этом нетрудно убедиться, сравнив данные табл. 90, в которой отражена
часть материала, накопленного к настоящему времени по результатам
нокаута иммунологически значимых генов, и табл. 91—94, в которых
представлены данные об известных наследственных иммунодефицитах
человека.
Прежде всего спектр иммунодефицитных заболеваний отражает
лишь определенную часть возможных иммуногенетических нарушений.
Выборочность представительства генетически обусловленной патологии
в реальном спектре первичных иммунодефицитов связана с рядом обсто-
ятельств. Главное из них состоит в том, что шанс сохраниться в популя-
ции имеют лишь те мутации, отрицательные проявления которых могут
быть «замаскированы». Это возможно при рецессивном типе наследова-
ния, позволяющем мутантным генам не проявляться у гетерозигот, а
также при их локализации в хромосоме X (часто в клетках самок экспрес-
442
Таблица 90. Последствия «нокаута» генов мышей, контролирующих развитие
и функционирование Т-клеток
Удаляе- мый ген Основные последствия для иммунной системы
RAG-1,2 Отсутствие перестройки генов Ig и TCR типа V(D)J. Блокада развития Т-лимфоцитов (на стадии CD3“CD4~CD8~CD25+) и В-лимфоцитов
TCRp Блокада развития ТСВ-а0+-Т-клеток на стадии CD3_CD4~CD8~. Нормальное развитие ТС R-y5+-Т-клеток
TCRa Блокада развития ТСЯ-сф+-Т-клеток на стадии CD3-npeTCR+CD4~CD8~
TCRy Блокада развития TCR-y8+-клеток на стадии CD3_CD4_CD8~. Нормальное развитие сф+-Т-клеток
TCR5 Нарушение развития у8+Т-клеток, нормальное развитие ар+-клеток
CD3C,n Нарушение экспрессии CD3-TCR. Снижение содержания тимоцитов CD4+CD8+, CD4+CD8- и CD4~CD8+. На периферии накопление клеток CD3_CD4+/CD8+. В кишечных Т-клетках в составе CD3 при- сутствует у-цепь FccRI
TdT Отсутствуют N-вставки в генах Ig и TCR, ограничена вариабельность рецепторов Т- и В-клеток
CD8a Нарушено формирование СО8+-клеток при нормальном развитии СЭ4+-клеток
02m Tap-1 Нарушена экспрессия молекул МНС I класса и развитие СО8+-клеток Нарушен транспорт пептидов в эндоплазм, ретикулум. Снижены экс- прессия молекул МНС I класса и развитие СО8+-клеток
IRF-1 Нарушен переход от CD4+CD8+- к СО4~СО8+-клеткам. Снижено со- держание СО8+-клеток
CD4 Нарушено развитие СЭ4+-клеток при нормальном развитии CD8+- клеток
MHC II Снижено содержание СО4+-клеток на периферии, в меньшей степени в тимусе
li Нарушены внутриклеточный транспорт молекул МНС II класса, их экспрессия и презентация белковых антигенов. Нарушен первичный иммунный ответ
CD2 Развитие Т-клеток не нарушено
CD28 Развитие Т-клеток не нарушено. Подавлен гуморальный, но не кле- точный ответ (выработка IgGl и IgG2b)
ICAM-1 Нарушена пролиферация лимфоцитов, развитие воспаления и ГЗТ
CP45, экзон 6 Экспрессия CD45 отсутствует на В- и снижена на Т-клетках. Развитие В-клеток нормальное. Частичная блокада развития Т-клеток на ста- дии CD4+CD8+. Снижены пролиферативные реакции Т-клеток
lek Частично блокировано развитие оф и у5 (кроме кишечных) Т-клеток. Снижена их функция
443
Продолжение
Удаляе- мый ген Основные последствия для иммунной системы
fyn Нормальное развитие и ослабленная функция лимфоцитов
csk Летальный эффект в эмбриогенезе
c-jun Летальность на 12-е сутки развития
c-fos Половина животных гибнет после рождения. Снижение массы тела, уменьшение числа Т- и В-клеток. Атрофия коры тимуса. Активность макрофагов повышена
c-abl Атрофия селезенки и тимуса (за счет CD4+CD8+, но не медуллярных клеток). На периферии снижено содержание Т- и В-клеток
icaros Нарушено развитие Т-клеток на стадии CD3_CD4“CD8~
IL-7 Снижена численность Т- и В-клеток. Атрофия тимуса
ИФНу Ослаблены экспрессия молекул МНС II класса, образование свобод- ных радикалов и NO. Усилен пролиферативный и цитотоксический ответы Т-клеток. Снижен уровень IgG2a. Ослаблена защита от лис- терий, вирусов, микобактерий
сируются гены только одной хромосомы X, что позволяет сохраниться
даже доминантным мутациям). И действительно, основой первичных им-
мунодефицитов обычно служат рецессивные мутации, причем их локали-
зация в хромосоме X встречается особенно часто. Другой фактор, сужа-
ющий реальный спектр наследственных иммунодефицитов, связан с «из-
быточностью» иммунной системы, которая проявляется в том, что одна
и та же функция может обеспечиваться различными факторами. В резу-
льтате исчезновение каждого из них (в частности, вследствие мутации со-
ответствующего гена) не приведет к заметным последствиям. Примеры
такого рода можно найти в табл. 90 и особенно в табл. 55 (см. раздел
3.4.2, данные о выключении цитокиновых генов). Часто из многих вари-
антов наследственных нарушений, которые вызывают конкретный имму-
нологический дефект, по неизвестным причинам реализуются лишь
единичные, как это происходит при формировании дефектов адгезии
клеток.
Спектр первичных иммунодефицитов человека достаточно близок
к известным проявлениям мутаций генов, влияющих на иммунную
систему, которые отобраны и сохранены у линейных мышей. Однако
и в этом случае есть существенные различия, зависящие как от ви-
довой специфики наследственного контроля иммунной системы, так
и различных условий сохранения мутаций (у мышей их искусственно
отбирают, а у человека они находятся под давлением отрицательного
отбора).
444
Таблица 91. Первичные иммунодефициты с комбинированными дефектами или
преобладанием поражения клеточного иммунитета
Название Основа патогенеза Содержа- ние Т-кле- ток Содержа- ние В-кле- ток Уровень иммуногло- булинов Тип насле- дования Сопутст- вующие поражения
1. Тяже- лый ком- биниро- ванный иммуно- дефицит (SCID) а) сцеп- Мутация Резко Нормаль- Снижен X,
ленный с хромосо- мой X б) ауто- общей у- цепи ци- токинов (CD 154) Дефект снижено То же но или по- вышено Резко (1 Xql3.1— 13.3 АР
сомно-ре- цессив- ный 2. Дефи- созрева- ния лим- фоцитов* Отравле- Прогрес- снижено Прогрес- н АР, Наруше-
цит адено- ние пури- сивно сивно 2Oql3-ter ния хря-
зиндез- аминазы 3. Дефи- новыми метаболи- тами Отравле- снижается Прогрес- снижается Нормаль- Нормален АР, щевой ткани Аутоим-
цит пурин- ние пури- сивно ное или сни- 14ql3.1 мунная ге-
нуклеотид- фосфори- лазы 4. Рети- новыми метаболи- тами Дефект снижается Резко Резко жен Снижен АР молитичес- кая ане- мия. Невроло- гические симптомы Грануло-
кулярный дисгенез 5. Дефи- стволовых клеток Наруше- снижено Нормаль- снижено Нормаль- Нормаль- АР цито-и тромбоци- топения
Цит CD3y или е 6. Дефи- ние транс- крипции генов CD3y ИЛИ £ Мутация ное; нару- шены функции Снижено ное Нормаль- ный Нормаль- АР, 2ql2
Цит CD8 гена кина- зы ZAP-70 содержа- ние CD8+ ное ный
445
Продолжение
Название Основа патогенеза Содержа- ние Т-кле- ток Содержа- ние В-кле- ток Уровень иммуногло- булинов Тип насле- дования Сопутст- вующие поражения
7. Син- дром «го- лых» лим- фоцитов (дефицит молекул МНС II класса) Мутации генов СИТА, RFXS Снижено содержа- ние CD4+- клеток Нормаль- ное Нормаль- ный или снижен АР Диарея
8. Пер- вичный дефицит CD4 Мутация гена CD4(?) Дефицит CD4+ То же Снижен АР
9. Пер- вичный дефицит CD7 Мутация гена CD7(?) Снижено «» •» Снижен АР
10. Син- Мутация Прогрес- 1* ft Снижен X, Тромбо-
дром Вис- гена сивное уровень Хр11.2— цитопения,
котта— Олдрича WASP снижение, дефект си- алопроте- инов (CD43 и ДР-) IgM, нет антител к полисаха- ридам 11.3 экзема, аутоим- мунные процессы, злокачест- венные опухоли
11. Атак- сия-теле- ангиэкта- зия Наруше- ние конт- роля кле- точного цикла, не- стабиль- ность хро- мосом Снижено II и Снижены уровни IgA, IgE, IgG, по- вышен уровень IgM, мало антител АР, llq23.1 Атаксия, телеанги- эктазия, злокачест- венные опухоли
12. Син- дром ди Джорджи Дисгене- зия эпите- лия тиму- са, его ги- поплазия вследствие дефекта 3—4 жа- берных дуг н II н Снижен или нор- мальный ? Гипопара- тиреои- дизм, па- тология сердца, лица, ги- покаль- циемия
446
Продолжение
Название Основа патогенеза Содержа- ние Т-кле- ток Содержа- ние В-кле- ток Уровень иммуногло- булинов Тип насле- дования Сопутст- вующие поражения
13. Кож- но-слизис- тый кан- дидоз 7 Нормаль- ное Нормаль- ное или повышено Может быть по- вышен АР
14. Де- фицит ИЛ-2 7 Нормаль- ное; сни- жена функция Нормаль- ное Нормален или сни- жен АР
15. Мно- жествен- ный дефи- цит цито- кинов Дефект NF-AT Снижено, подавлен синтез ИЛ-2-6, ИФНу Снижено Снижен АР
16. Де- фицит передачи сигналов Множест- венные причины. Обычно дефект генов тирозин- киназ Может быть сни- жено. Нарушены функции Может быть сни- жено. Нарушены функции Снижен 7
Примечания. В табл. 91—94 использованы материалы сообщения группы экспер-
тов ВОЗ «Primary Immunodeficiency Diseases» (Clin. Exp. Immunol. — 1995. — Vol. 99, suppl. 1).
* У мышей — дефект генов RAG-1 и RAG-2, обусловливающих перестройку генов
TCR. Здесь и в табл. 92—93: X —сцепленный с полом, АР — аутосомно-рецессивный тип
наследования.
5.1.1.2. Природа иммунологических нарушений при первичных
иммунодефицитных состояниях
Некоторые первичные иммунодефицитные состояния вполне однозначно
отражают ситуации, моделируемые при отключении соответствующих
генов. В первую очередь это можно проиллюстрировать на примере
нокаута или мутаций генов рекомбиназ RAG-1 и RAG-2. Повреждение
любого из них приводит к тяжелому комбинированному иммунодефици-
ту, вызванному блокадой развития В- и Т-лимфоцитов на стадии, пред-
шествующей перестройке генов антигенраспознающих рецепторов. Этот
блок может быть преодолен трансфекцией перестроенного гена р-цепи (в
случае Т-клеток) или Н-цепей (в случае В-клеток). После этого на
поверхности клеток появляется проторецептор, клетки пролиферируют,
экспрессируют ряд маркеров, но затем их развитие вновь приостанавли-
вается, и только дополнительная трансфекция перестроенного гена а-
цепи для Т- и одной из L-цепей для В-клеток позволяет преодолеть дефект
447
Таблица 92. Первичные иммунодефициты с преобладанием дефектов
гуморального иммунитета
Название Основа патогенеза Содержа- ние Т-кле- ток Содержа- ние В-кле- ток Уровень иммуногло- булинов Тип насле- дования Сопутст- вующие поражения
1. Агам- Мутация Нормаль- Резко Снижено X,
маглобу- гена btk ное снижено содержа- Xq21.3-22
линемия, ние всех
сцеплен- изотипов
ная с хро- мосомой X
2. Гипер- Мутация Т-клетки Есть толь- Повышен X, Нейтро-,
IgM- гена лишены ко IgM+-, уровень Xq26-27 тромбоци-
синдром CD40L CD40L IgD+-B- IgM и топения,
(CD 154) клетки IgD, со- гемолити-
держание ческая
Ig других анемия.
классов Оппорту-
снижено нистичес-
кие ин-
фекции
3. Гипер- 9 Нормаль- Нормаль- Повышен ? Проявле-
IgE- ное или ное или уровень ния, по-
синдром повышено повышено IgE, иног- добные
да IgG аллергии
4. Деле- Делеция в Нормаль- Нормаль- Отсутству- АР, 14q32
ция гена хромосоме ное ное ют неко-
Н-цепей 14q32 торые изотипы
5. Дефи- Мутация То же Снижено Снижено АР, 2pl 1
цит к-гена содержа- содержа-
к-цепей ние к+клеток ние Ig(K)
6. Селек- Дефекты н н Нормаль- Дефект
тивные переклю- ное, не- одного
дефициты чения зрелые или не-
субклас- изотипов скольких
сов IgG подклас- сов IgG
7. Селек- ? и к То же Уровень АР Аугоиммун-
тивный IgA сни- ные нару-
дефицит жен шения,
IgA аллергия
8. Общий Группа син- Обычно Нормаль- Возможно АР
вариабель- дромов с нормаль- ное или снижение
ный им- различны- ное снижено, отдельных
муноде- ми полом- незрелые изотипов
фицит ками
448
Продолжение
Название Основа патогенеза Содержа- ние Т-кле- ток Содержа- ние В-кле- ток Уровень иммуногло- булинов Тип насле- дования Сопутст- вующие поражения
9. Дефи- цит анти- тел при нормаль- ном уров- не 1g 9 Нормаль- ное Нормаль- ное Нормаль- ное, сни- жен уро- вень анти- тел ?
10. Пре- ходящая детская гипогам- маглобу- линемия ? Нормаль- ное, за- медлено развитие хелперов То же Снижен уровень IgG и IgA ?
генов рекомбиназ. Этот генетический дефект, смоделированный у мышей,
по-видимому, имеется и у человека при аутосомном варианте тяжелого
комбинированного иммунодефицита. Наследственный дефект другого
фермента, участвующего в формировании разнообразия антигенраспоз-
нающих рецепторов, терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазы
приводит лишь к ограничению этого разнообразия.
К тяжелым последствиям, затрагивающим, однако, лишь отдельные
популяции лимфоцитов, приводит дефектность генов конкретных поли-
пептидных цепей рецепторов для антигена. При этом нарушается фор-
мирование только тех рецепторов, в состав которых входит соответст-
вующая цепь. При мутациях а- или 0-цепей TCR у мышей блокируется
формирование сф-рецептора, что не препятствует развитию у5+-клеток,
также как при дефектности генов легкой к-цепи нормально перестраива-
ются и функционируют гены Х-цепи. Эти ситуации воспроизведены у
мышей путем направленного выключения генов. У человека описаны из-
бирательные дефекты, затрагивающие целые популяции Т- или В-клеток.
Эти дефекты вызваны нарушениями в генах соответственно CD3 и тиро-
зинкиназы btk, участвующей в развитии В-лимфоцитов. Последний слу-
чай представляет собой пример того, как сведения о факторах, участ-
вующих в развитии лимфоцитов, были первоначально получены при ана-
лизе наследственных иммунодефицитов человека.
Альтернативной причиной дефицита популяций лимфоцитов служат
варианты, основой которых являются мутации ферментов пуринового
метаболизма — аденозиндезаминазы (АДА) и пуриннуклеотидфосфори-
лазы (ПНФ). АДА катализируют превращение аденозина и дезоксиадено-
зина соответственно в инозин и дезоксиинозин, а ПНФ — превращение
дезоксигуанозина и гуанозина в гуанин, а также инозина и дезоксиино-
зина в гипоксантин (см. раздел 1.1.1 и рис. 10). В отсутствие АДА накап-
ливаются дезоксиаденозин, аденозин, дезокси-АТФ и цАМФ (наиболее
токсичен первый), что приводит к гибели как Т-, так и В-клеток, причем
449
Таблица 93. Иммунодефициты, связанные с дефектом фагоцитарной функции
Название Поражае- мые клетки Функциональные дефекты Тип насле- дования Проявления
X р о н И ч е с к а я гранулемато зная б о л е з н ь
Сцепленная с полом Н, М Нарушено образо- вание суперокси- дов; нарушен кил- линг X, Хр21.1
Аутосомно- рецессивная Н То же АР, 16q24, lq25, 7qll.23
Синдром деф екта ад] ’езии лейкоц ито в ( ID-синдром)
Тип 1 Н, М, Л Нарушены так- сис, подвижность, адгезия, эндоци- тоз. Дефект экс- прессии CD 18 АР, 21q22.3 Нарушение за- живления ран, язвы, периодон- тит, лейкоцитоз
Тип 2 Н, М, Л То же + дефект экспрессии CD 15 АР То же + замедлен- ное умственное развитие
Дефицит Г6ФД нейтрофилов Н Нарушен киллинг X Анемия
Дефицит миело- пероксидазы н II н АР
Дефицит вторич- ных гранул н II <1 АР
Синдром Швартцмана н Нарушен хемотаксис АР Анемия, тромбо- цитопения, гипо- гаммаглобулине- мия, недостаточ- ность поджелу- дочной железы
Примечание. Н — нейтрофилы, М — моноциты и макрофаги, Л — лимфоциты.
особенно сильно поражаются развивающиеся тимоциты. При дефиците
ПНФ накапливаются дезоксигуанозин, ГТФ и дезокси-ГТФ, токсичные
только для лимфоцитов Т-ряда.
Важную группу составляют иммунодефициты, в основе которых име-
ются нарушения развития субпопуляций лимфоцитов, обусловленные ге-
нетическими дефектами корецепторов и молекул МНС, которые
осуществляют селекцию этих субпопуляций. Методом нокаута получен
полный спектр дефицитов CD4+- и СЕ)8+-клеток, обусловленных отклю-
чением генов самих корецепторов, соответствующих молекул МНС, а
также тирозинкиназ, участвующих в развитии данных субпопуляций
450
Г а б л и ц а 94. Иммунодефициты, связанные с наследственными дефектами
:истемы комплемента
Дефицит фактора Хромосома Симптомы
Clq 1 Волчаночный синдром
С1г 12 То же
С4 6 Н «1
С2 6 It и
СЗ 19 Повторяющиеся пиогенные инфекции, иммуно- комплексная патология
С5 9 Волчаночный синдром, нейссериальная инфекция
С6 5 То же
С7 5 То же + васкулит
С8а 1 То же (без васкулита)
С8р 1 То же
Ингибитор С1 11 Врожденный сосудистый отек
Фактор I 4 Повторные пиогенные инфекции
Фактор Н 1 То же
Фактор D ? Нейссериальная инфекция
Пропердин X То же
(рис. 114). Некоторые из этих иммунодефицитов обнаружены у человека.
Наиболее характерный пример — синдром «голых» лимфоцитов. При
нем вследствие генетически обусловленного нарушения образования
транскрипционных факторов отсутствует экспрессия всех генов МНС II
класса. В результате не может осуществиться положительная селекция
СО4+-клеток, и эта популяция не формируется. В основе дефекта раз-
вития популяции СО8+-клеток лежит совсем иной дефект — мутация
гена тирозинкиназы ZAP-70, в отсутствие которой блокируется развитие
этих клеток. Иногда причины дефектности популяций и субпопуляций
точно не выяснены, хотя локализация мутаций известна (например, му-
тации xid при агаммаглобулинемии, сцепленной с полом, при которой не
развиваются В1-клетки).
Некоторые комбинированные иммунодефициты возникают при ло-
кализованных дефектах генов мембранных молекул адгезии. Следствием
таких мутаций является нарушение миграции клеток, в первую очередь
нейтрофилов и моноцитов/макрофагов, а также их взаимодействий с
клетками других типов. Примером могут служить фенотипически сход-
ные поражения, развивающиеся как результат наследственных дефектов
экспрессии Р2-интегРинов (их общей цепи, CD 18) и углеводных детерми-
нант Lex (CD 15), распознаваемых селектином L (CD62L) (см. раздел
451
Формирование
репертуара
Т- и В-клеток
Отсутствие
формирования
репертуара
Рис. 114. Формирование дефекта перестройки рецепторных генов, связанных с
нарушением процессов репарации ДНК на примере мышей—носителей мутации
scid [по Janeway С.A., Travers Р., 1994].
Формирование петли и изъятие генетического материала между сегментами V и J
(переход от уровня «а» к уровню «б», см. также рис. 50) происходят у носителей
мутации scid нормально. Однако в связи с дефектностью процесса репарации у
мышей scid -/- не происходит «разрешения шпилек» (кольцевых структур, обра-
зующихся в результате замыкания нитей ДНК в местах разрывов, которые возни-
кают при перестройке рецепторных генов около сегментов V и J). В норме
«шпильки» «развертываются» (см. рис. 50), в результате чего формируются
Р-вставки между продуктами сегментов V и J. Таким образом, дефект реаранжи-
ровки у мышей scid -/- реализуется между уровнями «б» и «в». Следствием этого
является формирование дефектного V-домена рецепторных белков или полное
его отсутствие у мутантных мышей при нормальном формировании V-домена у
здоровых мышей (уровень «г»). Дефект проявляется в равной степени при ре-
аранжировке генов иммуноглобулинов и TCR.
1.2.4). Эти поражения представляют собой два варианта LAD-синдро-
ма — дефицита адгезии лейкоцитов.
Очень разнообразен спектр генетически обусловленных нарушений
продукции антител. Их причиной может служить как поражение В-лим-
фоцитов (их развития или экспрессии генов иммуноглобулинов), так и
дефектность Т-клеток (снижение хелперной активности). Примером пер-
вого варианта может быть уже упоминавшаяся агаммаглобулинемия,
сцепленная с полом. При большинстве проявлений общего вариабельно-
го иммунодефицита преобладает недостаточность Т-хелперной функции.
Однако особенно ярким примером такого рода может служить гипогам-
маглобулинемия с повышением уровня IgM (rHnep-IgM-синдром). Схе-
ма, иллюстрирующая природу дефекта антителообразования при этом за-
болевании, представлена на рис. 115. Основой патологии при этом явля-
452
1,Норма
Активация Т-хелперов,
выработка цитокинов,
в т.ч ИЛ-4 и ИФНу
2. Гипер-1дМ-синдром
Активация,
переключение изотипов,
усиление мутагенеза,
защита от апоптоза,
дифференцировка плаз-
моцитов и В-клеток памяти
В-клеткв
Т-хелпер
Отсутствует активация
В-кпеток и переключе-
ние изотипов иммуно-
глобулинов
Снижены активность
Т-хелперов, выработка
цитокинов
Рис. 115. Механизм формирования иммунологических нарушений при гипер-
IgM-синдроме.
Дефект экспрессии CD40L (CD 154) на Т-лимфоцитах является причиной отсут-
ствия костимулирующего взаимодействия между В-лимфоцитами и Т-хелперами,
опосредованного взаимным распознаванием молекул CD40 и 40L и приводящего
к активации тех и других клеток с последствиями, указанными на схеме.
ется нарушение экспрессии на Т-клетках молекулы CD 154 (CD40L), яв-
ляющейся лигандом рецептора CD40 В-клеток (см. раздел 3.4.1). В ре-
зультате в В-клетку не передается сигнал, ответственный за некоторые
эффекты, в том числе за переключение изотипов иммуноглобулинов, и
образуются только IgM-антитела. При этом заболевании дефектной ока-
зывается также функция Т-клеток, не получающих сигналы противопо-
ложной направленности вследствие отсутствия молекулы CD40L. Воз-
можно, с нарушением функций Т-клеток, в частности, синтеза ими ци-
токинов, связаны некоторые изолированные дефициты отдельных клас-
сов и подклассов иммуноглобулинов, однако их основой могут служить
дефекты, локализующиеся на уровне самих генов иммуноглобулинов в В-
клетках. На рис. 116 в схематичной форме отражена ситуация с утратой
единичных генов или групп соседних генов, что может привести к отсут-
ствию одного или нескольких изотипов иммуноглобулинов. Среди селек-
тивных дефицитов изотипов иммуноглобулинов наиболее частым яв-
ляется дефицит IgA. При нем присутствуют В-лимфоциты, несущие мем-
бранный IgA (т.е. процесс переключения изотипов осуществляется), од-
нако не образуются плазматические клетки, секретирующие IgA-ан-
титела. Возможно, причиной этого дефекта является недостаточность
сигнализации со стороны Т-лимфоцитов, других клеток микрокружения
и дефицит продуцируемых ими факторов, особенно тех, которые способ-
ствуют выработке IgA, — трансформирующего фактора роста р и ИЛ-5.
453
Сн C5 СуЗ Су1 Са1 Cy2 Cy4
Се Ca2
Рис. 116. Генетические основы селективных дефицитов иммуноглобулинов раз-
личных изотипов, обусловленных делецией соответствующих С-генов.
Генетические поломки, затрагивающие сами В-лимфоциты и гены имму-
ноглобулинов, лежат в основе болезни тяжелых цепей, дефицита к-цепей
и других гуморальных иммунодефицитов.
Напротив, дефекты синтеза цитокинов редко бывают основой пер-
вичных иммунодефицитов, очевидно, вследствие уже упоминавшейся из-
быточности цитокиновой сети. Описан редкий изолированный дефицит
ИЛ-2, не сопровождающийся тяжелыми отклонениями в иммунной сис-
теме. По непонятной причине в списке иммунодефицитов нет генетичес-
ки обусловленной недостаточности ИЛ-7 или интерферона у. При
искусственном воспроизведении этих дефицитов у мышей наблюдают
разнообразную симптоматику. Однако описан множественный дефицит
цитокинов, в основе которого лежит не повреждение генов цитокинов, а
генетический дефект, приводящий к нарушению формирования транс-
крипционного фактора NF-АТ, который участвует во включении генов
ИЛ-2,4,5,6, интерферона у, ГМ-КСФ и ряда других цитокинов (см. ра-
здел 3.5.1). Множественные дефекты иммунной системы, которые прояв-
ляются в виде тяжелого комбинированного иммунодефицита, сцеплен-
ного с полом, развиваются при нарушении рецепции цитокиновых сиг-
налов при мутации гена у-цепи, общей для рецепторов ИЛ-2,4,7,9,13 и
15. Дефектность этого гена проявляется на ранних стадиях развития всех
рядов лимфоидных клеток сходно с последствиями выключения гена
ИЛ-7.
Как и при наследственной патологии, затрагивающей другие систе-
мы, основой первичных иммунодефицитов часто бывают мутации генов,
кодирующих ферменты. Уже упоминалось о дефектах развития лимфоци-
тов, обусловленных недостаточностью генов рекомбиназ, TdT и фермен-
тов пуринового метаболизма. Дефекты ферментов, участвующих в
генерации активных форм кислорода и других внутриклеточных бактери-
цидных факторов, приводят к нарушению функций фагоцитирующих
клеток. Генетически обусловленный дефект цитохрома с является осно-
вой одной из форм хронической гранулематозной болезни.
454
Дефекты компонентов комплемента представлены весьма полно:
практически все основные факторы классического и альтернативного
путей активации могут быть «объектом» генетического поражения. При
этом проявляется однообразная симптоматика: снижение устойчивости к
некоторым инфекциям (в частности, нейссериальной) и иммуноком-
плексная патология с волчаночным синдромом. Прослеживается опреде-
ленная избирательность во взаимоотношениях поломок генов конкрет-
ных групп факторов и типом нарушений. Так, снижение резистентности
к инфекции нейссериями характерно для дефектов факторов альтерна-
тивного пути комплемента, а также поздних компонентов, иммуноком-
плексное поражение свойственно дефектам ранних факторов классичес-
кого пути, а при дефиците СЗ сочетаются все характерные типы пораже-
ний, что отражает ключевое положение этого фактора в системе компле-
мента. Обращает на себя внимание незначительность последствий
нарушения литической фазы активации комплемента (снижается устой-
чивость только к нейссериям, причем генетические дефекты фактора С9
клинически совсем не проявляются), что, очевидно, отражает «скром-
ное» значение соответствующего механизма в иммунной защите. В то же
время дефицит ингибитора Clq проявляется как будто неожиданно — в
форме ангионевротического отека. Его развитие обусловлено накоплени-
ем пептидов С5а и СЗа, которые обладают сильным вазотропным дейст-
вием и способствуют повышению проницаемости капилляров. Накоп-
ление крупных фрагментов, участвующих в каскаде реакций комплемен-
та, нейтрализуется благодаря активной работе системы контроля компле-
мента (см. раздел 2.3.1).
Помимо рассмотренных «точечных» поражений иммунной системы,
приводящих к нарушениям, различным по тяжести и проявлениям, име-
ются заболевания с множественными дефектами. Их основой служит ге-
нетически обусловленное нарушение формирования в эмбриогенезе
производных определенных гистогенетических закладок. Так, генетичес-
кий дефект, приводящий к нарушению развития преимущественно про-
изводных 3 и 4 жаберных щелей, приводит к формированию синдрома ди
Джорджи с дефектом развития тимуса (тимус не заселяется лимфоидны-
ми предшественниками и не происходит развития Т-лимфоцитов) и гис-
тогенетически родственных органов (паращитовидной железы, сосудов
сердца и т.д.).
Результатом комплексного генетического дефекта является синдром
Вискотта—Олдрича, при котором отсутствует «привязанность» к эмбрио-
нальным закладкам, а нарушаются скорее определенные ферментатив-
ные процессы и субклеточные компоненты. Это геморрагический син-
дром, вызванный тромбоцитопенией, в сочетании с экземой и комби-
нированным иммунодефицитом. При этом заболевании проявляется де-
фект экспрессии мембранных сиалогликопротеинов (в частности, наи-
более важного из них CD43), аномально функционирует цитоскелет, что
отражается на подвижности клеток, их форме, межклеточных взаимодей-
ствиях, а это в свою очередь влияет на эффективность иммунных и мно-
гих других процессов.
При атаксии-телеангиэктазии наблюдается поражение совершенно
455
Стволовая клетка
Селективные дефициты
изотопов IgG (дефекты
переключения)
Селективный дефицит IgA
(дефект переключения)
Селективный дефицит IgE
(дефект переключения)
Нарушения формиров. субпопуляций
Дефект развития CD4+ Дефект развития
-клеток (дефекты генов С08+-клеток
(дефект ZAP-70)
РЕХ и МНС-11) ----------------
Нарушение функциони-
рования CD4+
Г ипер-1дМ-синдром
(нарушение переключе-
ния изотипов - дефект
CD40L)
Рис. 117. Связь первичных иммунодефицитов с нарушением развития лимфоци-
тов на определенных стадиях.
АДА — аденозиндезаминаза, ПНФ — пуриннуклеотидфосфорилаза.
456
различных функций, обусловленное дефектностью репарации ДНК и не-
стабильностью хромосом, а также дефектами клеточного цикла. Это при-
водит к неожиданному сочетанию симптомов: комбинированному
иммунодефициту (недоразвитие тимуса, дефицит Т-клеток и иммуногло-
булинов «поздних» изотипов — IgG2, IgG4, IgE, IgA), неврологическим
отклонениям (атаксия), к поражению сосудистой стенки (телеангиэкта-
зии), нарушению пигментации.
Уже это краткое рассмотрение взаимосвязей между локализацией ге-
нетических дефектов и характером фенотипических нарушений при им-
мунодефицитах дает представление о сложности взаимодействий между
генным и фенотипическим уровнями организации и функционирования
иммунной системы. Мы уже упоминали о первоначальных попытках по-
строить на основе изучения первичных иммунодефицитов древо раз-
вития и функционирования клеток иммунной системы. Сейчас ясно, что
«логика» этих взаимосвязей не столь ясна, как ожидалось. Тем не менее
определенные возможности использования результатов изучения первич-
ных иммунодефицитов человека для понимания структуры и функции
иммунной системы существуют (рис. 117).
5.1.1.3. Клинико-иммунологические проявления при первичных
иммунодефицитах
Лишь весьма условно первичные иммунодефициты можно разделить по
преобладающему типу поражений звеньев иммунной системы на 3 типа:
• комбинированные иммунодефициты;
• иммунодефициты с преимущественным поражением клеточного
иммунитета;
• преимущественно гуморальные иммунодефициты.
К первым относят заболевания, в основе которых лежат генетичес-
кие дефекты, затрагивающие ранние этапы развития лимфоцитов, ко-
торые еще не разделились на Т- и В-линии (см. табл. 91). Во вторую
группу входят иммунодефициты, при которых нарушается развитие Т-
клеток и поражаются опосредуемые ими реакции клеточного иммуните-
та; к этой же группе относятся дефекты фагоцитирующих клеток (см.
табл. 91 и 93). В группу гуморальных иммунодефицитов включают пато-
логию, в основе которой лежат нарушение развития В-клеток и Т-хел-
перов гуморального ответа, а также патология компонентов комплемента
(см. табл. 92 и 94).
Клинико-иммунологическое обследование дает четкие результаты
лишь при тех формах первичных иммунодефицитов, при которых точно
локализован дефект. Так, при блокаде процесса реаранжировки рецеп-
торных генов отсутствуют как Т-, так и В-клетки и не развиваются ни
клеточные, ни гуморальные формы иммунного ответа. При селективных
дефектах этих классов лимфоцитов, а также их субпопуляций выпадают
именно те иммунологические функции, за которые ответственны по-
ражаемые типы клеток (например, гуморальные реакции при агаммагло-
457
Таблица 95. Отклонения от нормы клинико-иммунологических показателей,
характеризующих численность лимфоцитов и уровни сывороточных иммуноглобу-
линов, при наиболее часто встречающихся первичных иммунодефицитах
Показатель АТ СВО ХКСК ХГБ АГВ clgA ОВГ rlgM rlgE тин
CD3+ (\) (\) = (/) = = = = = =
CD4+ (\) (\) = = = = (\) = = =
CD8+ = = = = (\) = / = = =
CD72+ = = (\) (/) \ = = = = =
slg+ \
CD16+ (/) = = = (\) = = (\) = =
IgM / = = / \ = \ / / =
IgG = (/) / / \ (\) \ \ (/) =
IgA \ / = (/) \ \ \ \ = \
Ответ на анти-СОЗ \ \ н.д. н.д. н.д. \ \ \ н.д. н.д.
Примечание. В основу таблицы положены данные, полученные Л.А.Гомес (1992)
и М.Н.Ярцевым (1992).
Обозначения с индексом «+» соответствуют субпопуляциям лимфоцитов, несущих ука-
занные маркеры. АТ — атаксия-телеангиэктазия; СВО — синдром Вискотта—Олдрича;
ХКСК — хронический кожно-слизистый кандидоз; ХГБ — хроническая гранулематозная
болезнь; АГВ — агаммаглобулинемия без В-лимфоцитов (сцепленная с полом); clgA — се-
лективный дефицит IgA; ОВГ — общая вариабельная гипогаммаглобулинемия; rlgM —
ninep-IgM-синдром; rlgE — гипер-IgE-синдром; = — отсутствие отличий от контроля, / —
повышение показателя, \ — его снижение; значок в скобках — соответствующая тенденция,
незначимая статистически.
булинемии без В-клеток, сцепленной с полом, цитотоксический Т-кле-
точный ответ при дефектности гена тирозинкиназы ZAP-70 без CD8+-
клеток). При блокаде развития В-клеток возникает агаммаглобулинемия
с нарушением гуморальной защиты от внеклеточных бактерий и их ток-
синов, а при Т-клеточных дефицитах нарушается Т-клеточная защита от
вирусов и микобактерий. При некоторых иммунодефицитах нарушение
функций лимфоцитов или макрофагов регистрируется при их нормаль-
ной численности. Так, дефект формирования транскрипционного фак-
тора NF-АТ приводит к нарушению секреции цитокинов и клеточного
иммунного ответа при нормальном содержании Т-клеток. Аналогично
этому разнообразные нарушения антибактериальной защиты вследствие
ослабления фагоцитоза имеют место при дефектах адгезии лейкоцитов и
нормальной численности макрофагов и нейтрофилов.
Однако чаще встречаются иммунодефицитные состояния с менее
четко локализованными блоками развития и функционирования клеток.
Эти заболевания связаны, как правило, с дисгенезиями групп тканей или
системными дефектами (например, при синдроме Вискотта—Олдрича,
атаксии-телеангиэктазии).
458
Некоторые показатели, характеризующие состояние лимфоцитов,
при 10 наиболее часто встречающихся первичных иммунодефицитах при-
ведены в табл. 95. Среди них лишь сцепленная с полом агаммаглобули-
немия с поражением В-клеток имеет локализованный иммунологический
дефект. В остальных случаях отклонения от нормы численности лимфо-
цитов основных классов проявляются нечетко и не у всех больных. В то
же время у больных 5 из 10 заболеваний нарушен пролиферативный
ответ Т-клеток на действие моноклональных антител к CD3 при нор-
мальной или незначительно пониженной экспрессии молекулы CD3, яв-
ляющейся в данном случае рецептором митогенного сигнала.
Уровень сывороточных иммуноглобулинов, отражающий функцио-
нирование В-клеток и их взаимодействие с Т-хелперами, также изменя-
ется более значительно, чем численность В-клеток. Регистрируются
снижение количества иммуноглобулинов всех основных классов (при
агаммаглобулинемии, общем вариабельном иммунодефиците), его по-
вышение при хронической гранулематозной болезни, уменьшение кон-
центрации иммуноглобулинов отдельных классов (при селективном
дефиците IgA) или ее повышение иногда на фоне снижения уровня им-
муноглобулинов других классов (при гипер-^М-синдроме, атаксии-теле-
ангиэкгазии). Таким образом, для большинства первичных иммунодефи-
цитов даже в отсутствие четких изменений численности основных клас-
сов и подклассов иммунологически значимых клеток характерны сущест-
венные функциональные отклонения.
Итак, иммунологические отклонения четко выражены и информа-
тивны в диагностическом отношении только в случаях точечного пора-
жения генов, детерминирующих маркерные или функционально значи-
мые молекулы, или при блокаде развития определенных популяций или
субпопуляций клеток. В большинстве случаев лабораторно фиксируются
множественные нечетко выраженные отклонения, причем типичным яв-
ляется значительное подавление функций клеток иммунной системы при
незначительных изменениях их численности.
5.1.1.4. Иммунная защита при наследственных
иммунодефицитах
Согласно существующим представлениям (см. раздел 4.3.1), клеточные
формы иммунного ответа обеспечивают защиту организма от инфекци-
онных агентов, локализующихся внутриклеточно, и развития опухолей, а
гуморальные факторы — прежде всего от внеклеточных микроорганизмов
и их токсинов. В целом это соответствие проявляется при первичных
иммунодефицитах. Однако, как уже отмечалось, иммуногенетическая
основа этих заболеваний не всегда может быть четко локализована, что
влияет на комплексность наблюдаемых иммунологических отклонений.
Это иллюстрирует табл. 96, в которой обобщены сведения о клинических
проявлениях 10 наиболее распространенных первичных иммунодефици-
тов. Основным симптомокомплексом, отражающим нарушение иммун-
ной защиты при этих заболеваниях, является так называемый инфек-
ционный синдром. Он проявляется в частом (6 раз и более в год) развитии
459
Таблица 96. Основные клинические проявления (в процентах)
недостаточности иммунитета при наиболее распространенных первичных
иммунодефицитных состояниях
Проявления Преимущественно клеточные иммунодефициты Преимущественно гуморальные иммунодефициты
АТ сво ХКСК ХГБ АГВ clgA овг rlgM rlgE тин
Частота* 16,1 2,7 6,5 3,5 12,9 29,0 4,8 5,1 4,8 6,7
Поражение БЛА** 97 80 (100) 75 69 100 66 (46) 100 100 64 52 (52)
Поражение ЛОР-органов 70 70 25 8 96 40 100 95 70 28
Поражение кожи 33 90 71 85 52 11 29 63 100 16
Поражение ЖКТ 17 90 33 — 29 1 28 42 — 8
Аутоиммунные нарушения — — 58 — 50 20 39 21 — —
Проявления аллергии — 100 — — 14 23 6 11 100 —
Увеличение лимфатических узлов, селе- зенки, печени — 4- — + — — — + — —
Гипоплазия лимфоидных органов — — — — + — + — — —
Вирусные инфекции + +(гер- пес) — — — — — +(ге- папиг) — —
Отставание в развитии 6 60 — 54 44 6 28 42 — —
Прочие Злока- чест- вен- ные опухо- ли 7— 20 % Злока- чест- вен- ные опухо- ли, сепсис Канди- доз сли- зистых оболо- чек, ко- жи, ее придат- ков BCGt Опу- холи (6 %) Дис- плас- тичес- кие чер- ты лица Пора- же- ние рото- вой по- лос- ти Ти- мо- ме- га- лия
Примечание. В таблице представлены данные Регистра первичных иммунодефи-
цитов у детей (Л.А.Гомес, М.Н.Ярцев, Москва, Институт иммунологии М3 России, 1992).
Сокращения те же, что в табл. 95; БЛА — бронхолегочный аппарат; ЖКТ — желудоч-
но-кишечный тракт.
* Процент от общего числа зарегистрированных первичных иммунодефицитов.
** Процент обнаружения признака; в скобках — частые поражения респираторного
тракта.
460
простудных респираторных заболеваний. Характерной чертой иммуноде-
фицитов, часто определяющей постановку диагноза, является развитие
инфекционных процессов, причиной которых служат оппортунистичес-
кие агенты, т.е. сапрофиты, внедрению которых организм с нормальным
состоянием иммунной системы способен надежно противостоять. К ним
относятся Pneumocystis carinii, Candida, цитомегаловирус, энтеровирусы
типа Эхо и др. Системное поражение кандидами при иммунодефиците
неясной этиологии выделяют даже в отдельный синдром, относящийся к
наиболее частым первичным иммунодефицитам (см. табл. 96).
При инфекционных процессах у больных первичными иммунодефи-
цитами на первом месте среди поражаемых органов стоят легкие с брон-
хиальным аппаратом, затем следуют ЛОР-органы и ротовая полость,
почти в той же степени уязвимы кожа и ее производные (ногти и т.д.).
Существенно ниже частота поражения урогенитального тракта. Желудоч-
но-кишечный тракт страдает достаточно часто, однако его поражение не
всегда можно однозначно связать с инфекцией, поскольку энтериты с
упорной диареей могут служить проявлением ряда иммунологических
аномалий (вплоть до аутоагрессии типа РТПХ), сопровождающих имму-
нодефициты. В общем поражение различных органов и систем инфекци-
онными агентами наблюдается у 75—100 % больных наиболее распрост-
раненными первичными иммунодефицитами. При некоторых иммуноде-
фицитах регистрируется септицемия (30 % при синдроме Вискотта—Ол-
дрича).
Иногда при первичных иммунодефицитах обнаруживаются признаки
аутоиммунных поражений, патогенез которых, как правило, неясен. На-
иболее часто они проявляются как синдром, сходный с ревматоидным
артритом (45 % случаев агаммаглобулинемии с поражением В-клеток),
аутоиммунное поражение эндокринных органов (до 50 % при кожно-сли-
зистом кандидозе) и системы крови, синдром Шегрена, хронический ге-
патит и, наконец, в форме системных синдромов типа волчаночного (при
дефиците факторов комплемента).
Иммунологические нарушения еще одной группы, которая проявля-
ется лишь при некоторых первичных иммунодефицитах, составляют ал-
лергические, точнее, аллергоподобные расстройства. Дело в том, что эти
нарушения, как правило, не связаны с действием аллергенов. Обычно в
их основе лежит гиперфункция определенных звеньев систем, участвую-
щих в реализации аллергических реакций. Такие реакции в форме «ато-
пического» дерматита регистрируются, например, у всех больных с
rHnep-IgE-синдромом и синдромом Вискотта—Олдрича.
Наконец, естественно ожидать (особенно в случаях преимуществен-
ного нарушения клеточного иммунитета) повышения частоты злокачест-
венных опухолей вследствие ослабления противоопухолевого надзора.
К счастью, этот тип последствий иммунной недостаточности проявляет-
ся не при всех первичных иммунодефицитах. При атаксии-телеангиэкта-
зии развитие злокачественных процессов регистрируется в 10—20 %
случаев, причем почти исключительно в форме лимфо- и миелопроли-
феративных заболеваний. Особенно обращает на себя внимание учаще-
ние развития Т-клеточного лимфолейкоза. Его основой, по-видимому, в
461
большей степени, чем нарушение иммунной защиты, служит вид хромо-
сомных поломок, типичных для этого заболевания. Они затрагивают
гены TCR, TCLI и т.д. (см. раздел 5.4). При наличии таких перестроек
вероятность развития лимфопролиферативного процесса повышается в
70—250 раз. Резкое увеличение частоты развития опухолей лимфоретику-
лярного гена (до 15 %) наблюдается при синдроме Вискотта—Олдрича,
сцепленной с полом агаммаглобулинемии (6 %) и ряде других первичных
иммунодефицитных состояний.
Помимо нарушений, имеющих в своей основе иммунологическую
недостаточность, при первичных иммунодефицитах, обусловленных дис-
генезиями тканей и системными пороками, выявляются другие (неимму-
нологические) нарушения, рассматриваемые в клинических курсах,
посвященных этим заболеваниям. Поскольку первичные иммунодефици-
ты — это патология, регистрируемая в основном у детей, важно, что они
нередко сопровождаются задержкой развития, которая особенно часто
регистрируется при атаксии-телеангиэктазии и синдроме Вискотта—Олд-
рича.
Первичные иммунодефициты — это тяжелые заболевания, в боль-
шинстве случаев приводящие к гибели (чаще всего от присоединивших-
ся инфекций) до 20 лет, а при тяжелых комбинированных иммунодефи-
цитах — в пределах 1-го года жизни. Эффективная терапия этих забо-
леваний, которая была бы направлена на устранение их причины, пока
отсутствует. Реальное лечение этих больных состоит в замещении де-
фектных тканей, клеток, молекул. Наиболее эффективно переливание
крови. На пути применения пересадок тканей и клеток (костного мозга,
тимуса, отдельных недостающих популяций лимфоцитов) стоят пробле-
ма тканевой несовместимости и опасность развития реакции «транс-
плантат против хозяина». Другой реальный и достаточно эффективный
терапевтический подход заключается в борьбе с инфекциями в основ-
ном с помощью антибиотиков. В специальных случаях (при тяжелых
комбинированных иммунодефицитах) больных содержат в стерильных
условиях.
В настоящее время интенсивно разрабатываются подходы к геноте-
рапии первичных иммунодефицитов. В случаях, когда генетический де-
фект локализован, такие подходы уже выглядят реальными. Суть кор-
рекции в этом случае состоит во введении аутологичных клеток костного
мозга, в которые предварительно трансфецируется недостающий ген.
Впервые генотерапия была эффективно применена при лечении тяжелой
комбинированной иммунологической недостаточности с дефицитом аде-
нозиндезаминазы.
5.1.2. Вторичные иммунодефициты
Вторичные, или приобретенные, иммунодефициты определяют как нару-
шения иммунной защиты организма, развившиеся в постнатальном пе-
риоде вследствие действия ненаследственных индукторных факторов
(внешних или внутренних). Фактически эти иммунодефициты лишены
самостоятельности, имея статус состояния, сопутствующего известным
462
заболеваниям или действию повреждающих факторов. Существует лишь
одна самостоятельная нозологическая единица, подпадающая под поня-
тие «вторичный иммунодефицит» — синдром приобретенного иммуноде-
фицита (СПИД). Вторичные иммунодефицитные состояния распрост-
ранены чрезвычайно широко. В большей или меньшей степени отклоне-
ния в иммунной системе сопутствуют всем заболеваниям, они проявля-
ются при действии большинства экстраординарных факторов, в том числе
экологических, неотделимы от стресса, сопутствуют старению.
5.1.2.1. Соотношение роли наследственности
и индукторных воздействий
Роль наследственного фактора в развитии вторичных иммунодефицитов
не исключается, поскольку чувствительность иммунной системы к дейст-
вию причинных факторов развития иммунодефицитных состояний варьи-
рует, часто в зависимости от наследственности. Однако наследственные
факторы сами по себе, без действия индуктора недостаточны для прояв-
ления вторичного иммунодефицита. Проблема взаимоотношений между
понятиями первичных и вторичных иммунодефицитов может быть сведе-
на к относительному вкладу наследственных факторов и индукторных
воздействий в формирование иммунодефицита.
Нередки ситуации, когда действие индуктора иммунодефицита выра-
жено слабо, и проявление реакции на него иммунной системы обуслов-
ливается наследственным предрасположением. Общеизвестно, что час-
тые инфекции и простудные заболевания — основное проявление многих
форм иммунодефицитов, как первичных, так и вторичных. В этих случа-
ях возникает вопрос, следует ли расценивать хронические легочные про-
цессы как причину вторичных иммунодефицитов или как проявление
первичных иммунодефицитов, приводящее к его усугублению. Как пра-
вило, такие случаи трактуются как вторичный иммунодефицит. Наобо-
рот, многообразные проявления иммунодефицита, сопутствующего
системному кандидозу кожи и слизистых оболочек, трактуются как пер-
вичный иммунодефицит.
Можно представить условную шкалу, на которой иммунодефициты
различной природы расположены по убыванию их зависимости от на-
следственного фактора и нарастанию зависимости от внешних по отно-
шению к иммунной системе воздействий. На этой шкале крайние
позиции займут первичные иммунодефициты, при которых заболевание
практически определяется конкретной мутацией (например, сцеплен-
ный с полом тяжелый комбинированный иммунодефицит), и вторич-
ные иммунодефициты с четко выраженной зависимостью от при-
чинного фактора (например, радиационный иммунодефицит или
СПИД, при которых поражение иммунитета минимально модулируется
наследственными факторами). Между этими полюсами располагаются
другие формы иммунодефицитов. Задача состоит в том, чтобы найти
границу, которая разделяет первичные и вторичные иммунодефициты.
Для этого необходимо оценить соотношение вкладов наследственного
463
Таблица 97. Критерии разграничения первичных
и вторичных иммунодефицитов
Критерий Первичные иммунодефициты Вторичные иммунодефициты
Наличие идентифицирован- ного генетического дефекта с установленным типом на- следования Раннее проявление недоста- точности иммунитета Установлена роль индуциру- ющего фактора Оппортунистические инфек- ции Лечение + (есть исключения) + Развиваются первично Генотерапия, замес- тительное, симпто- матическое лечение Срок определяется действи- ем индуктора + Развиваются после действия индукторного фактора Устранение причинного фактора, заместительная, симптоматическая терапия
и «внешнего» факторов. Практическая значимость подобного разграни-
чения будет возрастать по мере совершенствования генотерапии, при-
менение которой должно быть продуктивным при первичных, но не
при вторичных иммунодефицитах.
Разграничению двух форм иммунодефицитов могут помочь данные о
соотношении сроков развития оппортунистических инфекций и дейст-
вия факторов, которые обычно расценивают как индукторы вторичных
иммунодефицитов. Проявление оппортунистических инфекций до дейст-
вия указанных факторов свидетельствует в пользу первичности иммуно-
дефицита, их противоположное соотношение во времени — в пользу
вторичности иммунодефицитов. Некоторые признаки, позволяющие раз-
граничить первичные и вторичные иммунодефициты, обобщены в
табл. 97.
5.1.2.2. Классификация и механизмы развития
вторичных иммунодефицитов
В основу классификации факторов, вызывающих иммунодефициты, по-
ложено их разделение на внешние и внутренние с дальнейшей конкрети-
зацией (химические, физические и др.). В то же время учитывается связь
факторов с заболеваниями, с целенаправленными или случайными воз-
действиями, катастрофами, экологической ситуацией. Особого внимания
заслуживают иммунодефициты инфекционной природы, поскольку они
непосредственно связаны с иммунной системой, которая вовлекается в
инфекционный процесс как основной компонент защиты и в то же время
становится объектом поражения.
464
др120
Рис. 118. Строение ВИЧ-1 (с. 470).
В табл. 98 обобщены сведения о механизмах формирования вторич-
ных иммунодефицитов. Основой многих проявлений вторичных имму-
нодефицитов является гибель клеток иммунной системы, которая может
реализоваться по механизмам некроза и апоптоза (см. раздел 3.5.3). Хотя
известны ситуации, при которых клетки в организме подвергаются не-
крозу под влиянием внешних и внутренних факторов, гомеостатический
контроль внутренней среды, как правило, достаточно действен, чтобы за-
щитить клетки иммунной системы от воздействий, способных вызвать
некроз. При подавляющем большинстве заболеваний и действии внеш-
них факторов гибель клеток иммунной системы (в первую очередь лим-
фоцитов) развивается по механизму апоптоза. Едва ли не основным
фактором, определяющим чувствительность данных клеток к этому виду
гибели, становится экспрессия внутриклеточных факторов защиты апо-
птоза, особенно Вс1-2. Классическим примером апоптоза является гибель
покоящихся лимфоцитов от действия кортикостероидов и ионизирую-
щей радиации.
Другой механизм инактивации клеток иммунной системы заключа-
ется в их функциональной блокаде, достигаемой путем связывания с по-
верхностью клетки или накоплением внутри клетки факторов, инги-
бирующих их активность. Роль таких факторов могут играть цАМФ, про-
стагландины и другие медиаторы воспаления, некоторые цитокины, суп-
рессорные факторы, «блокирующие факторы» опухолей, факторы,
ингибирующие продукты патогенов. Факторы, модулирующие функцию
иммунной системы при инфекционных и опухолевых процессах, рас-
сматривались выше (см. разделы 4.3.1 и 4.3.2).
По-видимому, при определенных условиях, создающихся при забо-
леваниях, развивается дисбаланс эффекторных и супрессорных клеток,
465
Таблица 98. Отклонения со стороны клеток иммунной системы, являющиеся
основой вторичных иммунодефицитных состояний
Явление, реакция Формы Причины Заболевания
Гибель клеток Некроз Неадекватные усло- вия, повреждение мембраны Ацидоз, термические воздействия, действие вирусов и т.п.
Апоптоз Неадекватная сигна- лизация Облучение, лечение цитостатиками, сте- роидами, действие токсинов и т.д.
Функциональ- ная блокада клеток Блокада рецепто- ров Связывание рецепто- ров продуктами мик- робов, опухолевых клеток Опухоли, некоторые инфекции
Блокада переда- чи сигналов Инактивация внутри- клеточных звеньев сигнализации метабо- литами, токсинами Опухолевые, воспали- тельные процессы, инфекции и инвазии (трипаносомоз, шис- тосомоз и т.д.)
Дисбаланс кле- точных популя- ций Преобладание супрессоров над эффекторами Стимуляция супрес- соров или гибель эф- фекторов Возможно, опухоле- вые процессы
Дисбаланс Thl/Th2 Неравномерная ги- бель или стимуляция Thl или Th2 Проказа (Th2 > Thl), аллергия (Th2 > Thl) И т.д.
в основе которого лежит изменение режима дифференцировки CD8+-
клеток в направлении эффекторов (цитотоксических клеток) и супрес-
соров. Другая форма дисбаланса — нарушение соотношения CD4+- и
СВ8+-клеток. При многих заболеваниях, сопровождающихся развитием
иммунодефицитов, регистрируется снижение соотношения CD4+/
CD8+, иногда обозначаемого как иммунорегуляторный индекс (в норме
это соотношение составляет 1,8—2,1). Обычно это происходит за счет
уменьшения числа СВ4+-клеток, иногда за счет повышения содержа-
ния СВ8+-лимфоцитов, которое может сопровождаться преобладанием
связанной с ними супрессорной активности. Третий вариант дисбалан-
са субпопуляций клеток иммунной системы — нарушение соотношения
активностей хелперов Thl- и Th2-типов. Его отражением является пре-
обладание среди гуморальных продуктов Т-хелперов наборов цитоки-
нов, которые способствуют преимущественному развитию клеточной
или гуморальной форм иммунного ответа (см. разделы 3.4.2 и 4.1.1).
Нередко под влиянием инфекционных агентов или иных факторов ба-
ланс Thl/Th2 нарушается, что проявляется в неравномерном развитии
двух типов иммунного ответа. В некоторых ситуациях это проявляется
466
Таблица 99. Клинико-иммунологические проявления вторичных
иммунодефицитов
Состояние, со- провождаемое иммунодефи- цитом Факторы и механизмы, обусловливающие имму- нодефицит Иммунологические отклонения Преимущест- венный тип им- мунодефицита
Вирусные инфекции Цитопатогенный эф- фект вирусов, токсичес- кое действие их продук- тов Нарушение активности макрофагов и Т-клеток, гибель пораженных Т- клеток, индукция суп- рессии Клеточный
СПИД Цитопатогенное влия- ние ВИЧ на CD4+- клетки, токсическое действие его продуктов Гибель CD4+-хелперов и нарушение их функ- ций, индукция супрес- сорных клеток
Микобактери- альные ин- фекции Поражение клеток мик- робами и токсинами Анергия и гибель Т- клеток, активация суп- рессорных макрофагов
Протозойные инфекции Цитопатогенное влия- ние на лимфоциты, токсическое действие продуктов Поражение Т-лимфо- цитов и макрофагов
Хронические неспецифи- ческие заболе- вания легких Действие факторов вос- паления, токсинов Усиление супрессорных механизмов, поликло- нальная активация Комбиниро- ванный, глав- ным образом гуморальный
Ожоговая болезнь Токсические факторы, аутоантитела Подавление фагоцито- за, функций Т-клеток, дефицит CD4+-клеток, активация В-клеток Клеточный, аутоиммуни- зация
Уремия Токсические метаболи- ты, ацидоз Лимфопения, блокада клеток, супрессия Клеточный
Голодание Дефицит белков, энер- гии Лимфопения, гипо- функция клеток Тотальный, главным обра- зом клеточ- ный
Дефицит мик- роэлементов Нарушение сигнальных путей, активности бел- ков Дефицит Zn — дефект развития Т-клеток, ак- тивности Т-, NK-кле- ток, нейтрофилов. Де- фицит Си — дефект нейтрофилов, гипо- функция Т-клеток Комбиниро- ванный, глав- ным образом клеточный
Опухоли Токсические, иммуно- супрессивные факторы Гипофункция Т-лим- фоцитов, активация супрессоров, блокирую- щие эффекты Клеточный
467
Продолжение
Состояние, со- провождаемое иммунодефи- цитом Факторы и механизмы, обусловливающие имму- нодефицит Иммунологические отклонения Преимущест- венный тип им- мунодефицита
Хирургичес- кие операции Стресс-агенты, метабо- литы, анестетики Лимфопения, гипо- функция клеток Гуморальный
Химиотерапия Цитотоксические аген- ты, индукторы апоптоза Гибель и нарушение развития клеток, осо- бенно лимфоцитов Комбиниро- ванный, раз- личный
Облучение Апоптоз и некроз лим- фоцитов, нарушение лимфо- и миелопоэза Гибель, нарушение раз- вития и функций кле- ток, особенно лимфо- цитов Тотальный, в поздние сроки — кле- точный
как иммунодефицит (например, снижение клеточной формы защиты
при лепре).
В развитии иммунодефицитов следует особо выделить роль аутоанти-
тел, которые проявляют свое действие в отношении узкого спектра ми-
шеней, в том числе молекул и клеток, вовлекаемых в иммунный ответ.
Антитела, реагирующие с мембранными молекулами лимфоцитов и дру-
гих клеток иммунной системы, вносят вклад в иммунодепрессию при
системных аутоиммунных заболеваниях. Антитела, взаимодействующие с
эпителием, влияют на иммунную систему через действие на эпителиаль-
ные клетки тимуса.
Несмотря на достаточно длинный перечень факторов, обусловлива-
ющих формирование вторичных иммунодефицитов, и «задействованных»
при этом механизмов, единой картины иммунопатогенеза вторичных им-
мунодефицитов не существует. Проявления иммунодефицитов, сопро-
вождающих различные заболевания и воздействия, многообразны и
проанализированы недостаточно полно. Сводка данных, характеризую-
щих проявления основных разновидностей вторичных иммунодефици-
тов, приведена в табл. 99.
В качестве наиболее характерных и практически значимых проявле-
ний вторичных иммунодефицитов рассмотрим подробнее синдром при-
обретенного иммунодефицита и лучевое поражение иммунитета.
5.1.2.3. Синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД)
Единственным заболеванием, для которого поражение иммунной систе-
мы является основой патогенеза и определяет симптоматику, является
СПИД. Только он может быть признан самостоятельным приобретенным
иммунодефицитным заболеванием.
История обнаружения СПИД широко известна. В 1981 г. в трудах
Центра по контролю за заболеваниями (США, штат Атланта) было опуб-
ликовано сообщение групп врачей из Нью-Йорка и Лос-Анджелеса о не-
468
Рис. 119. Структура генома ВИЧ-1.
В прямоугольниках — названия генов, направленные от них стрелки указывают
на названия их белковых продуктов. Иногда первичный продукт в результате
процессинга расщепляется на ряд более мелких белков, что также показано с по-
мощью стрелок.
обычном заболевании, зарегистрированном у мужчин-гомосексуалистов.
Оно характеризовалось тяжелой формой пневмонии, вызванной услов-
но-патогенным агентом Pneumocystis carinii. В последующих сообщениях
были приведены данные о расширении группы таких больных и приведе-
ны сведения о наличии у них иммунодефицита, связанного с резким сни-
жением содержания в крови СО4+-лимфоцитов, с развитием инфек-
ционных процессов, вызванных, помимо пневмоцист, другими факульта-
тивными патогенами, а также (у части больных) саркомы Капоши, харак-
теризовавшейся не свойственным ей агрессивным течением; 40 %
выявленных больных к моменту опубликования этих материалов умерли.
Международное медицинское сообщество не только признало существо-
вание новой нозологической формы — Aquired Immunodeficiency Syn-
drome (AIDS), но и констатировало развитие эпидемии этого заболе-
вания. Столь драматический дебют СПИД привлек к нему всеобщее вни-
мание, выходящее далеко за пределы профессиональной среды. В меди-
цинской науке, особенно в иммунологии, проблема СПИД существенно
повлияла на распределение усилий (и финансов) в развитии научных на-
правлений. Это был первый случай, когда заболевание, связанное с пре-
имущественным поражением иммунной системы, оказалось столь
значимым в научном и социальном отношениях.
В 1983 г. практически одновременно в США (R.C.Gallo) и Франции
(L.Montagnier) была обоснована вирусная природа СПИД и описан его
возбудитель — вирус иммунодефицита человека, ВИЧ (Human Immu-
nodeficiency Virus, HIV). Он относится к ретровирусам, т.е. вирусам, у ко-
торых наследственная информация связана с РНК и считывается с
участием обратной транскриптазы. ВИЧ относится к подсемейству лен-
тивирусов — медленно действующих вирусов, которые вызывают заболе-
вания с длительным инкубационным периодом. Род ВИЧ включает виды
ВИЧ-1, являющийся возбудителем типичной формы СПИД, и ВИЧ-2,
469
м
Рис. 120. Пространственная органи-
зация белков ВИЧ-1 gpl20 и gp41 по
отношению друг к другу и к мембра-
не вируса.
V3, V4, V5 — вариабельные участки
молекулы gpl20. Bl, В2, ВЗ, В4 —
участки взаимодействия с CD4.
отличающийся от ВИЧ-1 деталями строения и патогенного действия, но
в общих чертах аналогичный ВИЧ-1. Он вызывает более «мягкий» вари-
ант заболевания, распространенный в основном в Африке. В дальнейшем
мы будем представлять сведения о ВИЧ-1, иногда специально оговаривая
особенности ВИЧ-2.
Гены и белки ВИЧ. Схема строения ВИЧ представлена на рис. 118
(с. 465). Вирус окружен оболочкой, из которой выступают грибовидные
выросты, наружная часть которых образована оболочечным белком
gpl20, а прилегающая к мембране и трансмембранная части — белком
gp41. Эти белки чаще других фигурируют в литературе, посвященной
СПИД, поскольку они причастны к взаимоотношениям между вирусом
и клетками хозяина и иммунные реакции последнего направлены в ос-
новном против них. Основу мембраны составляют белки, происходя-
щие из клетки—носительницы вируса, включая молекулы МНС. Глубже
расположен слой матрикса, выполняющего роль каркаса; он содержит
вирусный белок р17. Срединную часть вируса образует вытянутый нук-
леоид, сдавленный с боков латеральными тельцами. В нуклеоиде хра-
нится генетическая информация, связанная с двумя нитями РНК,
содержащими диплоидный набор генов. Здесь же локализованы нукле-
опротеины и ферменты: обратная транскриптаза (р66/р51), интеграза
(р31—32), протеаза (р10) и РНКаза (р15).
Размер геномной РНК 9200 оснований. Генетическая структура ВИЧ
и кодируемые его генами белки представлены на рис. 119. Последова-
тельности, кодирующие структуры вируса, ограничены с 5'- и З'-концов
длинными концевыми повторами (LTR), выполняющими регуляторные
функции. Структурные и регуляторные гены частично перекрываются.
Основных структурных гена три — gag, pol и env. Ген gag детерминирует
образование группоспецифических антигенов сердцевины — нуклеоида и
матрикса; ген pol кодирует ДНК-полимеразу (обратную транскриптазу) и
другие белки нуклеоида; ген env кодирует образование уже упоминав-
шихся белков оболочки. Во всех случаях первичный продукт генов под-
вергается процессингу, т.е. расщепляется на более мелкие белки. Регу-
ляторные гены располагаются между генами pol и env (гены vif, vpr, vpu,
vpx, rev, tat) и занимают З'-концевую часть генома (фрагменты генов tat
410
Аити-8Р120
Виремия
анти-р24
Рис. 121. Кривые, отражающие изменения во времени содержания в сыворотке
крови ВИЧ-инфицированных людей вируса (ВИЧ-1) и антивирусных антител
различной специфичности (с. 478).
и rev, ген net). Белки, кодируемые регуляторными генами, важны для
формирования вириона и его взаимоотношений с клеткой; большая
часть отсутствует в зрелом вирионе. Из них наиболее изучены белки
tat — трансактиватор транскрипции и nef — ее отрицательный регулятор.
Наиболее важными для иммунологии ВИЧ-инфекции, диагностики
и разработки подходов к иммунотерапии СПИД являются белки оболоч-
ки gpl20 и gp41. Их схематическое изображение представлено на рис. 120
и 60 (в связи с распределением эпитопов, ответственных за индукцию
антител и сенсибилизацию Т-клеток). На рисунках отражены сведения о
локализации участков молекул, наиболее важных в функциональном от-
ношении (ответственных за взаимодействие белков с CD4, мембраной
клетки, за проникновение в нее). Именно с геном env и его продуктами
связана чрезвычайно высокая вариабельность ВИЧ. Ген содержит 4 кон-
статных участка, за пределами которых находятся вариабельные участки,
где последовательность аминокислотных остатков белка-предшественни-
ка р 160 варьирует от одного изолята к другому на 30—90 %. Особенно
значимой в отношении иммуногенности является вариабельная петля V3.
Частота мутаций генов env составляет 10~4—10“5 событий на геном на
цикл, т.е. на 2—3 порядка выше, чем обычная частота мутаций генов.
Инфицирование клеток вирусом СПИД. Процесс инфицирования
клеток вирусом СПИД и его репликации включает несколько стадий [по
Хаитову Р.М., Игнатьевой Г.А., 1992]:
• связывание ВИЧ с поверхностью клетки (рецепция);
• слияние мембран вируса и клетки и его проникновение внутрь
клетки (пенетрация);
• высвобождение нуклеоида и геномной РНК;
/77
Таблица 100. Клетки-мишени ВИЧ [по Хаитову Р.М., Игнатьевой Г.Л., 1992]
Тип клеток Экспрессия CD4 Цитопатический эффект
СП4+-Т-клетки +(м) Некроз, апоптоз, дисфункция
СГ)4+СО8+-тимоциты и Т-клетки +(м) Апоптоз, некроз
Дендритные клетки +(м) —
Макрофаги +(ц,м) —
Эозинофилы + —
Мегакариоциты + Гибель
Нейтрофилы + Гибель, дисфункция
Клетки микроглии + —
Астроциты, олигодендроциты ? ?
Эндотелиальные клетки — ?
Эпителий тимуса ? ?
М-клетки кишечника ? 7
Клетки хориотрофобласта + —
Сперматозоиды + —
Примечание, м — мембранная, ц — цитоплазматическая экспрессия CD4.
• интеграция геномов клетки и ВИЧ;
• активация транскрипции и трансляции после латентного периода;
• репликация вируса (морфогенез).
• цитопатогенный эффект ВИЧ, высвобождение вирионов из клетки.
Рецепция ВИЧ обусловлена взаимным распознаванием белка gpl20
вируса и мембранного гликопротеина CD4 клетки человека. На обеих
молекулах локализованы участки, ответственные за их взаимодействие.
Для доказательства этого использовали блокаду взаимодействия с помо-
щью синтетических пептидов, воспроизводящих определенные участки
молекул, и антител со строго локализованной специфичностью, а также
мутантные клетки с изменениями в различных участках изучавшихся мо-
лекул. На молекуле gpl20 указанный участок локализован в ее С-конце-
вой части (остатки 420—469), кроме того, имеется еще 3 участка, важные
для формирования сайта взаимодействия с CD4, и участок (254—274), от-
ветственный за проникновение вируса в клетку после связывания с мем-
бранным CD4 (см. рис. 65). На молекуле CD4 участок связывания с gpl20
расположен в N-концевом V-домене и включает последовательности ос-
татков 31—57 и 81—94.
Поскольку рецептором для ВИЧ служит молекула CD4, спектр кле-
ток-мишеней этого вируса определяется экспрессией CD4 (табл. 100).
Естественно, что главными мишенями для него являются СО4+-Т-хелпе-
472
ры, а также незрелые тимоциты и периферические Т-клетки, экспресси-
рующие одновременно CD4 и CD8. Однако оказалось, что дендритные
клетки и макрофаги, несущие на своей поверхности небольшое число
молекул CD4, но содержащие значительные их количества в цитоплазме,
также эффективно заражаются вирусом и служат очень активными его
продуцентами (репликация ВИЧ в дендритных клетках в 30 раз выше,
чем в Т-лимфоцитах). Мишенями для ВИЧ служат и другие клетки, ко-
торые содержат хотя бы небольшие количества CD4: эозинофилы, мега-
кариоциты, ряд нервных клеток (нейроны, клетки микроглии, астро-
циты, олигодендроциты), некоторые эпителиальные клетки, в частности
эпителиальные клетки тимуса, М-клетки кишечного эпителия, эндотели-
альные клетки, часть В-лимфоцитов, сперматозоиды, клетки хориотро-
фобласта, клетки поперечнополосатых мышц. На большинстве, но не на
всех перечисленных типах клеток обнаружена молекула CD4 (иногда ее
вариант). ВИЧ-2 обладает несколько более выраженной способностью
инфицировать СО4“-клетки. Таким образом, CD4 является основным,
но, по-видимому, не единственным проводником ВИЧ внутрь клетки.
Получены данные о роли некоторых мембранных структур в качестве
дополнительных рецепторов (корецепторов) ВИЧ. Они оказались раз-
личными для разных штаммов этого вируса. Так, для штаммов ВИЧ-1,
пассируемых на Т-клеточных линиях, таким проводником вируса в клет-
ку оказался белок фузин — рецептор а-хемокинов CXCR4. Для штаммов,
пассируемых на макрофагальных линиях (считается, что они ближе к ви-
русным штаммам, реально вызывающим заражение), таким дополнитель-
ным рецептором ВИЧ оказался рецептор 0-хемокинов CCR5 (CC-CKR5).
Оба эти белка, 7-кратно прошивающие мембрану (см. рис. 65), способны
запускать в клетку сигналы через связанный с ними G-белок. Показано,
что вспомогательную роль в проникновении ВИЧ в макрофаги играет 02-
интегрин LFA-1.
Мы не будем описывать события, связанные с интеграцией геномов,
репликацией ВИЧ, роль в этих процессах ферментов и регуляторных бел-
ков, поскольку это скорее вирусологические, чем иммунологические
проблемы. Остановимся лишь на влиянии иммунологических факторов
на реализацию названных Процессов, а также на механизмах повреждаю-
щего действия ВИЧ.
Твердо установлено, что в активированных клетках репликация виру-
са СПИД осуществляется более активно, чем в покоящихся клетках. Так,
стимуляция лимфоцитов митогенами (фитогемагглютинином, митогеном
лаконоса) усиливает репликацию ВИЧ и его цитопатогенный эффект по-
вышается. Очевидно, этому могут способствовать эндогенные факторы,
образующиеся в клетке в процесе активации. Известно также, что некото-
рые цитокины, продуцируемые активированными лимфоцитами и макро-
фагами, способствуют развитию ВИЧ и проявлению его повреждающего
действия. В наибольшей степени это относится к ФНОа и ИЛ-6. Первый
активирует процесс транскрипции генов ВИЧ, второй стимулирует экс-
прессию ВИЧ в клетках хозяина. Аналогично ИЛ-6 действуют ГМ-КСФ и
Г-КСФ. В качестве кофакторов активации ВИЧ могут выступать ИЛ-1, 2
и 3, интерферон у. Глюкокортикоидные гормоны надпочечников также
473
способствуют реализации генетической программы ВИЧ. ИЛ-4 и 7, интер-
ферон а оказывают противоположное действие. Фактор предварительной
активации рассматривается как ведущий в определении «склонности» к
ВИЧ-инфицированию в эфиопской популяции.
Механизмы формирования иммунодефицита при СПИД. Основным
механизмом гибели клеток, инфицированных ВИЧ, является некроз, т.е.
нарушение целостности клеток, вызванное в первую очередь поврежде-
нием ее мембраны. Детально механизмы цитонекроза не выяснены, но
полагают, что он обусловлен прямым цитопатогенным действием вируса.
При заражении лимфоцитов крови человека in vitro уже в первые часы
оболочечные антигены ВИЧ появлялись на 80 % СО4+-клеток; в течение
3 сут численность СО4+-клеток не изменялась, затем начинала резко
уменьшаться параллельно с высвобождением вирионов в среду.
В последние годы стали накапливаться факты о том, что достаточно
большая часть Т-лимфоцитов, в том числе неинфицированных, гибнет
по механизму апоптоза, т.е. программирование, вследствие поступления
«команды» из ядра (см. раздел 3.5.3). В свою очередь проявление этой
программы может быть инициировано сигналами, поступающими с мем-
браны клетки, например, при перекрестном сшивании CD4 вирусными
молекулами gp!20 (перекрестное сшивание CD4 антителами способно
вызвать гибель Т-клетки при ее следующей активации митогенами или
антигенами). Еще один из механизмов, приводящих к гибели ВИЧ-ин-
фицированных клеток, связан с формированием под влиянием ВИЧ син-
цития, т.е. слияния клеток с формированием многоядерного образо-
вания, не способного выполнять обычные функции клеток данного типа
и в итоге обреченного на гибель. Образование синцития связано со сли-
янием не только мембран клетки и вируса, но и соседних клеток, связав-
ших частицу ВИЧ. В основе этого процесса лежит взаимодействие
молекул CD4 и gpl20.
Отнюдь не все типы клеток, чувствительных к заражению ВИЧ, под-
вергаются цитопатогенному действию. Ему подвержены только CD4+-
лимфоциты и мегакариоциты. Ни макрофаги, ни эпителиальные, ни
многие другие клетки, инфицированные ВИЧ, не подвергаются цитоли-
зу. Однако для большинства из них получены данные, свидетельствую-
щие о снижении функций после инфицирования вирусом СПИД. Это
относится и к пораженным вирусом Т-лимфоцитам, не успевшим под-
вергнуться цитолизу. Дисфункцию клеток могут вызвать не только целые
вирусы, но и их изолированные белки, например gpl20, или продукт гена
tat р!4. В отличие от других лимфотропных вирусов, например HTLV-I,
вызывающих злокачественную трансформацию лимфоцитов (см. раздел
5.4), лентивирусы группы ВИЧ не оказывают такого действия, однако
упомянутый выше белок р 14 (tat) участвует в индукции саркомы Калоши
при ВИЧ-инфекции.
Описанные выше цитопатогенные воздействия ВИЧ и его белков на
СО4+-лимфоциты составляют основу патогенеза иммунодефицита на
уровне ВИЧ-инфицированного организма. Сведения об изменении ряда
лабораторных иммунологических показателей на разных стадиях про-
грессирования СПИД приведены в табл. 101. На высоте заболевания
474
Таблица 101. Изменение иммунологических показателей при СПИД
Показатель Доклинические стадии Стадия клинических проявлений
Число лимфоцитов N \
Содержание СО4+-клеток ' N или \ \\ (< 200 клеток в 1 мкл)
Содержание СО8+-клеток N или / / (относительное число)
Соотношение CD4+/CD8+ 0,8-1,0 0,1-0,6
Соотношение Thl/Th2 N или \ \
Активность цитотоксических Т-клеток / \
Содержание В-клеток N или \ \
Реакция Т-клеток на митоген N или \ \\
Антигенемия +, 2—8 нед —
Антитела в циркуляции +, обычно после 8 нед +
Растворимые факторы \ a-цепь ИЛ-2Р, 02-микроглобулин, неоптерин,
в циркуляции CD8, рецептор для ФНО
Примечание.N — нормальные показатели, / — повышение, \ — снижение, \\ —
сильное снижение показателей, + — наличие признака, — — отсутствие.
наиболее ярким лабораторным показателем является резкое снижение
содержания СО4+-клеток. Условную границу снижения содержания этих
клеток, за которой обычно следуют клинические проявления в виде при-
соединяющейся инфекции, составляет 200—250 клеток в 1 мкл (в отно-
сительных цифрах 20 %). Соотношение CD4+/CD8+ на высоте заболе-
вания снижается до 0,3 и менее. В этом периоде проявляется общая лим-
фопения с уменьшением содержания не только CD4+-, но и СО8+-кле-
ток и В-лимфоцитов. Ответ лимфоцитов на митогены и выраженность
кожных реакций на распространенные антигены продолжают снижаться
до полной анергии. Принципиально, что поражение Т-клеточного звена
иммунной системы значительно превосходит ожидаемое, исходя из опре-
деления числа инфицированных клеток. В лимфоидных органах инфици-
ровано не более 10—15 % СО4+-Т-клеток, а в крови это количество
составляет лишь 1 %. Однако выше отмечалось, что не только функцио-
нальной инактивации, но и гибели по механизму апоптоза подвергается
значительная часть неинфицированных СО4+-клеток.
К основным факторам подавления Т-зависимых реакций иммунной
системы при СПИД относятся:
• снижение числа СО4+-клеток-хелперов вследствие их гибели;
• ослабление их функций под влиянием инфицирования и действия
растворимых белков ВИЧ (gpl20 блокирует СП4+-клетки, вызыва-
ет потерю CD4 или неэффективную активацию клеток);
475
• сдвиг баланса Thl/Th2 в сторону Th2, тогда как эффективная
противовирусная защита может реализоваться с участием ТЫ;
• индукция супрессорных клеток белком gpl20 и ВИЧ-ассоцииро-
ванным белком р67.
Обусловленное этими факторами снижение способности организма
к иммунному ответу затрагивает как его клеточную, так и гуморальную
формы. Результатом этого становится комбинированный иммунодефи-
цит, делающий организм уязвимым к инфекционным агентам, в том
числе условнопатогенным (отсюда — развитие оппортунистических ин-
фекций). Дефицит клеточного иммунитета играет определенную роль в
развитии лимфотропных опухолей, а сочетание иммунодефицита и дей-
ствия некоторых белков ВИЧ (в частности, р14) — в развитии саркомы
Капоши.
Основные клинические проявления иммунодефицита при СПИД со-
стоят в развитии инфекций, главным образом оппортунистических. Наи-
более характерны для СПИД следующие типы инфекционных процессов
[по Хаитову Р.М., Игнатьевой Г.А., 1992]:
• пневмонии, вызываемые Pheumocystis carinii;
• диарея, вызываемая криптоспоридиями, токсоплазмами, жиардия-
ми, амебами;
• стронгилоидоз и/или токсоплазмоз головного мозга и легких;
• кандидоз полости рта и пищевода;
• криптококкоз, диссерминированный или локализованный в цент-
ральной нервной системе;
• кокцидиомикоз, гистоплазмоз, мукормикоз, аспергиллез различ-
ной локализации;
• инфекция нетипичными микобактериями различной локализации;
• сальмонеллезная бактериемия;
• цитомегаловирусная инфекция легких, центральной нервной сис-
темы, желудочно-кишечного тракта;
• герпетическая инфекция кожи и слизистых оболочек;
• инфекция вирусом Эпштейна—Барр;
• мультифокальная паповавирусная инфекция с энцефалопатией.
Другая группа связанных со СПИД патологических процессов пред-
ставлена опухолями, отличие которых от аналогичных процессов, не свя-
занных со СПИД, состоит в раннем возрасте их развития (до 60 лет).
Чаще встречаются:
• саркома Капоши;
• неходжкинские лимфомы, локализующиеся преимущественно в
головном мозге.
Формированию патологического процесса способствуют некоторые
реакции микроорганизма, провоцируемые ВИЧ-инфекцией. Так, актива-
ция СО4+-клеток в ответ на действие вирусных антигенов способствует
476
a
Рис. 122. Последствия радиационного опустошения тимуса.
а. Кинетика численности тимоцитов после облучения в дозе 4 Гр. у8+, аР+ — пре-
обладающий тип клеток по структуре TCR. По оси абсцисс — срок после облуче-
ния; по оси ординат — содержание тимоцитов, % от необлученного контроля, б,
в — соотношение клеток реципиента и донора в тимусе (б) и селезенке (в) радиа-
ционных химер — летально облученных (9 Гр) мышей, которые получили лечеб-
ные инъекции изогенных клеток костного мозга (отличающихся от реципиента
по одному гену, антигенный продукт которого выявляется на потомках введен-
ных клеток). Заштриховано — содержание лимфоцитов—потомков выживших
клеток-предшественников реципиента, зачернено — содержание лимфоцитов —
потомков введенных донорских клеток (с. 483).
реализации цитопатогенного эффекта, особенно апоптоз Т-клеток. Боль-
шинство образуемых при этом Т-клетками и макрофагами цитокинов яв-
ляются факторами, благоприятствующими прогрессированию ВИЧ-ин-
фекции. Наконец, в патогенезе СПИД важную роль играет аутоиммунная
составляющая. Ее основой является гомология между белками ВИЧ и не-
которыми белками организма, например между gpl20 и молекулами
МНС. Однако эти нарушения, усугубляя иммунодефицит, не формируют
специфических аутоиммунных синдромов.
Естественно было бы ожидать, что иммунные процессы, которые
477
пусть в ослабленной форме развиваются в ответ на внедряющуюся ин-
фекцию, смогут хотя бы в малой степени защитить от нее организм.
В действительности если это и происходит, то лишь в начальный период
заболевания. Отражением взаимоотношений между ВИЧ-инфекцией и
макроорганизмом служит динамика содержания в циркуляции вирусных
антигенов и антивирусных антител (рис. 121, с. 471).
Всплеск антигенемии в ранний период развития ВИЧ-инфекции (2—
8 нед после инфицирования) отражает интенсивную репликацию виру-
сов, внедрившихся в клетки. В условиях сохранной иммунной системы
хозяина это вызывает наработку антител (преимущественно к gpl20,
gp41, группоспецифическому gag-антигену pl7). Это находит отражение в
подъеме титра сывороточных антител к указанным антигенам начиная с
8-й недели от момента заражения. Такую смену циркулирующего антиге-
на на антитела обозначают термином «сероконверсия». Антитела к оболо-
чечным (env) белкам стабильно сохраняются в течение всего заболева-
ния, тогда как специфические gag-антитела исчезают на определенных
этапах его развития и вирусные антигены повторно появляются в крово-
токе. Параллельно с накоплением в сыворотке крови антител к вирусным
антигенам повышается концентрация всех сывороточных иммуноглобу-
линов (включая IgE).
Антитела, появляющиеся в кровотоке, способны нейтрализовать сво-
бодный вирус и связать его растворимые белки. В случае ответа на gpl20
это в наибольшей степени относится к антителам, специфичным к имму-
нодоминантному эпитопу 303—337, локализованному в 3-м гипервариа-
бельном домене молекулы gpl20 (см. рис. 60). Возможно, эти эффекты
играют определенную роль в первоначальном сдерживании ВИЧ-инфек-
ции и в какой-то степени обусловливают длительный латентный период,
характерный для данного заболевания. Однако вирусные частицы слиш-
ком быстро проникают в клетку. Кроме того, на поверхности свободного
вириона эпитопы, способные связать антитела, частично блокируются
остатками сахаров. Рассматриваемые антитела не вызывают комплемент-
зависимого лизиса инфицированных клеток и не делают их чувствитель-
ными к антителозависимому клеточному цитолизу. Некоторые антитела,
специфичные к gpl20, оказывают отрицательное влияние, опосредован-
ное агрегацией свободного gpl20 или усилением инфицирования клеток
(последнее относится к антителам, специфичным к эпитопу 504—518).
In vitro показано, что белки оболочки ВИЧ способны индуцировать
Т-клеточный ответ. Полагают даже, что в начальный период развития
ВИЧ-инфекции активность цитотоксических клеток повышена. Получе-
ны клоны специфических Т-лимфоцитов, способных поразить мишени,
которые экспрессируют соответствующие эпитопы. Однако вследствие
гибели или инактивации Т-клеток, а также преобладания ТЪ2-зависимо-
го гуморального звена иммунного ответа этот механизм иммунной защи-
ты против ВИЧ оказывается недейственным. Интересно, что клоны
цитотоксических СО8+-лимфоцитов, получаемых из крови больных
СПИД, вырабатывают набор цитокинов, свойственный ТЬ2-клеткам.
При ВИЧ-инфекции оказываются неактивными и NK-клетки, хотя они
не являются объектом прямого инфицирования вирусом. На поздних
478
стадиях развития СПИД добавляется еще фактор, способствующий про-
грессированию иммунодефицита, — истощение тимуса, обусловленное
поражением его эпителиальных клеток.
Уже на доклинической стадии возникает необходимость использова-
ния иммунологических методов для диагностики ВИЧ-инфекции. С этой
целью обычно применяют иммуноферментные тест-наборы, позволяю-
щие определять присутствие в сыворотке антител к ВИЧ-белкам. Суще-
ствующие тест-системы основаны на твердофазном иммуносорбентном
тестировании антител (ELISA). Сменилось три поколения этих тест-сис-
тем в зависимости от источников антигенного материала, в качестве ко-
торых последовательно использовали вирусные лизаты, рекомбинантные
белки ВИЧ и синтетические пептиды, воспроизводящие эпитопы, с ко-
торыми взаимодействуют сывороточные антитела ВИЧ-инфицирован-
ных людей. В настоящее время применяются тест-системы всех трех
поколений.
Специфичность и чувствительность коммерческих тест-систем для
выявления антител, как правило, превышают 95 %. В связи с исключи-
тельно высокой ответственностью иммунологов, дающих заключение,
возникает необходимость в постановке подтверждающего теста. В каче-
стве такого теста обычно используют иммуноблоттинг, позволяющий вы-
являть антитела к конкретным антигенам ВИЧ. Кроме этих методов, при
диагностике ВИЧ-инфекции применяют определение антител в реакции
непрямой агглютинации, иммуноферментное определение антигенов
ВИЧ (особенно р24), определение ДНК провируса с помощью полиме-
разной цепной реакции и т.д.
Лечение СПИД основывается на применении противовирусных пре-
паратов, среди которых наиболее широко используется азидотимидин
(ретровир, зидовудин), действующий как антиметаболит. Иммуномоду-
лирующая терапия не нашла «серьезного» применения при СПИД; из
препаратов этой группы используют интерферон а, в том числе в комби-
нации с азидотимидином. Применяемые средства дают временный эф-
фект, ослабляют проявления сопутствующих заболеваний, улучшают
качество жизни, но не оказывают радикального влияния на основной
процесс, связанный с присутствием ВИЧ в организме.
Летальность от СПИД до сих пор составляет 100 %. Наиболее частой
причиной смерти являются оппортунистические инфекции, особенно
пневмоцистная пневмония. Другие причины смерти — сопутствующие
опухоли, поражение центральной нервной системы и желудочно-кишеч-
ного тракта.
5.1.2.4. Иммунодефицит, вызванный действием
ионизирующей радиации
Уже в первое десятилетие после открытия ионизирующих лучей была
установлена их способность снижать резистентность к инфекционным
антигенам, а также уменьшать содержание лимфоцитов в большей степе-
ни, чем других клеток крови. Радиационный иммунодефицит феномено-
логически хорошо изучен и на его примере удобно рассмотреть законо-
479
мерности формирования, проявлений и ликвидации приобретенных им-
мунодефицитов, вызванных действием внешних факторов.
Иммунодефицит развивается почти немедленно после общего внеш-
него облучения организма. Действие радиации на иммунную систему
обусловлено прежде всего двумя эффектами:
• повреждением естественных барьеров, отделяющих внутреннюю
среду организма от внешней, что’ приводит к усилению биологи-
ческой агрессии;
• избирательным повреждением лимфоцитов, а также всех делящих-
ся клеток, в том числе клеток-предшественников иммуноцитов и
клеток, вовлекаемых в иммунный ответ, что делает организм
беззащитным перед биологической агрессией.
Предметом изучения радиационной иммунологии является преиму-
щественно второй эффект. Радиационная гибель клеток осуществляется
по двум механизмам. Делящиеся клетки гибнут в митозе в связи с нере-
парируемым повреждением ДНК и хромосомного аппарата, что проявля-
ется нарушением деления клеток. Митотическая гибель проявляется в
форме некроза. Dg при этом несколько превышает 1 Гр. Dg — доза иони-
зирующей радиации, которая обеспечивает в среднем одно летальное по-
падание на биологический объект, из-за случайного распределения
попаданий поражает около 63 % объектов. Другой показатель, характери-
зующий радиочувствительность, экстраполяционное число п, отражает
способность мишеней к репарации или число мишеней, поражение кото-
рых требуется для гибели клеток. В случае поражения лимфоцитов оно не
превышает 1.
Вторая разновидность радиационной гибели затрагивает покоящиеся
клетки. При облучении всех клеток, кроме лимфоидных, интерфазная
гибель наступает при очень высоких дозах (десятки грей) и лишь покоя-
щиеся лимфоциты погибают при дозе 0,5—3 Гр. В основе интерфазной
гибели лежит развитие апоптоза.
Сведения о радиочувствительности различных субпопуляций и ста-
дий развития лимфоцитов приведены в табл. 102. Большая часть лимфо-
цитов крови и периферических лимфоидных органов погибает в течение
первых 3—4 сут после действия радиации в дозе 4—6 Гр (повреждение
проявляется, начиная с дозы 1 Гр). В-клетки несколько более радиочув-
ствительны, чем Т-клетки. Субпопуляции зрелых Т-лимфоцитов CD4+ и
CD8+ практически не отличаются по радиочувствительности, так же как
«наивные» Т-клетки и Т-клетки памяти. Облучение в большей степени
повреждает способность СБ4+-клеток дифференцироваться в Т-хелперы
гуморального ответа (Th2), чем в Т-хелперы клеточного ответа (Thl).
Имеется малая фракция радиорезистентных Т-клеток, переживающих
облучение в дозе 10 Гр, однако их функциональная активность при этом
резко снижается. Относительно радиорезистентны NK-клетки (естест-
венные киллеры) — они поражаются при дозах 6—7 Гр. Различия в ра-
диочувствительности связаны исключительно с разной «уязвимостью»
клеток к гибели в интерфазе, а она в основном зависит от «защищеннос-
480
Таблица 102. Радиочувствительность лимфоцитов и опосредуемых ими
иммунных процессов
Клетки, реакции Do, Гр
Лимфоциты Субкапсулярные (CD4+CD8+) тимоциты 6,5-8,0
Кортикальные (CD4+CD8+) тимоциты 0,5-1,0
Медуллярные (CD4+/CD8+) тимоциты 2,7-3,5
Зрелые Т-лимфоциты, результаты подсчета клеток 2,5-3,0
Зрелые В-лимфоциты, результаты подсчета клеток 1,7-2,5
Зрелые Т-лимфоциты, результаты функциональных оценок 2,5
Зрелые В-лимфоциты, результаты функциональных оценок Иммунные процессы 1,4
Ответ В-клеток на ЛПС in vitro 0,9
Ответ Т-клеток на КонА in vitro 4,4
Ответ Т-клеток в смешанной культуре лимфоцитов 1,25
Тимуснезависимое антителообразование in vivo 1,0
Тимусзависимое IgM-антителообразование (на эритроциты барана) 1,0-1,25
То же в системе с сингенным переносом клеток 0,7-1,1
Тимусзависимое IgG-антителообразование (на эритроциты барана) 0,8-1,0
Антителообразование в ответ на антиген с сильной зависимостью от Т-клеток (эритроциты лошади) 0,3-0,5
Примечание. ЛПС — липополисахарид, КонА — конкавалин А.
ти» клеток, обусловленной экспрессией протоонкогена Вс1-2 (см. раздел
3.5.3). Наиболее радиочувствительными являются Т- и В-лимфоциты,
находящиеся на стадиях осуществления селекции, поскольку в этот пе-
риод они очень чувствительны к индукции апоптоза.
Таким образом, лимфоциты подвержены как бы двойной атаке ра-
диации: покоящиеся клетки гибнут вследствие индукции апоптоза, а вы-
жившие лимфоциты в случаях вступления в иммунный ответ гибнут в
митозе. Это проявляется на уровне иммунной системы опустошением
лимфоидных органов и развитием лимфопении вплоть до полного исчез-
новения лимфоцитов из циркуляции.
Реакции гуморального иммунного ответа более радиочувствительны,
чем клеточного. Тимусзависимое антителообразование поражается силь-
нее, чем тимуснезависимое, в связи с большим вкладом межклеточных
взаимодействий, весьма подверженных действию радиации. Радиоустой-
чивость лимфоцитов резко возрастает вскоре после их активации антиге-
нами или митогенами: по завершении фазы пролиферации они выдер-
481
живают облучение порядка десятков грей. Среди дифференцированных
форм лимфоцитов наиболее радиочувствительны Т-супрессоры, поги-
бающие при интервале доз 4—6 Гр. В связи с этим при определенных ус-
ловиях облучение, осуществляемое после иммунизации, может даже
стимулировать иммунный ответ (вследствие избирательной гибели суп-
рессорных клеток). Стимулирующий эффект особенно четко проявляется
в отношении IgE-ответа.
Функциональная неполноценность лимфоцитов, переживших облу-
чение, проявляется не только в снижении эффективности их реакций на
антигены, но и в утрате способности к «хомингу», т.е. избирательному
проникновению в лимфатические узлы и групповые лимфатические фол-
ликулы (пейеровы бляшки) в процессе рециркуляции, обусловленному
взаимным распознаванием мембранных молекул адгезии лимфоцитами и
клетками эндотелия посткапиллярных венул указанных образований (см.
раздел 1.2.4). Следствием этого становится нарушение пространственной
структуры иммунной системы: возврат лимфоцитов из циркуляции в
лимфатические узлы нарушается, хотя их поступление в селезенку, не за-
висящее от упомянутого механизма, сохранено. Более того, поражается
механизм формирования иммунного ответа в региональных лимфатичес-
ких узлах из-за нарушения «улавливания» рециркулирующих лимфоци-
тов (см. раздел 4.1.1).
Нелимфоидные клетки иммунной системы (за исключением денд-
ритных) сами по себе радиорезистентны: они не подвержены интерфаз-
ной гибели и не вступают в митоз при иммунном ответе. Однако их
предшественники, миелоидные клетки костного мозга, интенсивно де-
лятся, и радиация в дозах, превышающих 1 Гр, повреждает их, что про-
является в «запоздалом» снижении численности нейтрофилов, моноци
тов/макрофагов и дендритных клеток.
Таким образом, ионизирующая радиация при ее одномоментном
действии на весь организм в дозах, превышающих 1 Гр, вызывает дозоза-
висимое опустошение органов иммунной системы вследствие преимуще-
ственно интерфазной гибели лимфоцитов уже через сутки после
облучения, а затем — снижение численности миелоидных клеток на про-
тяжении двух первых декад вследствие гибели клеток-предшественников.
Развитие иммунного ответа на антигены, усиленно поступающие в орга-
низм вследствие нарушения барьеров, провоцирует репродуктивную ги-
бель лимфоцитов на протяжении 1-й недели после действия радиации.
Неэффективность иммунного ответа в ранние сроки после облучения
связана, кроме того, с функциональной неполноценностью выживших
клеток и нарушением их нормального распределения в организме. Раз-
вертывание иммунологических нарушений совершается параллельно с
развитием других повреждений в организме, комплекс которых проявля-
ется в виде острой лучевой болезни.
Уже в период прогрессирующего опустошения иммунной системы в
ней включаются восстановительные процессы. Их основой в первую оче-
редь служат естественные процессы гемопоэза, несколько модифицируе-
мые в пострадиационной ситуации. Медленно протекающий процесс
восстановления численности клеток иммунной системы неизбежно при-
482
Рис. 123. Изменение концентрации иммуноглобулинов основных классов в сыво-
ротке крови человека на ранних этапах онтогенеза.
За 100 % принят средний уровень соответствующих иммуноглобулинов у взрос-
лых (см. табл. 38).
вел бы к опустошению иммунной системы и поражению организма внед-
ряющимися в него инфекционными агентами, если бы не срабатывали
механизмы экстренного восстановления, отчасти инициируемые са-
мой радиацией. Так, микробы, проникающие в организм, стимулируют
В-лимфопоэз (вероятно, действующим фактором при этом служит их ли-
пополисахаридный эндотоксин). Аутокринный ростовой фактор (мол.
масса 22 000), синтез которого тимоцитами усиливается под влиянием
облучения, обусловливает быстрое восстановление популяции тимоцитов
(в основном у5+-типа), которые затем эмигрируют на периферию. Одна-
ко это восстановление является временным вследствие быстрого исчер-
пывания ресурсов внутритимусных предшественников, и тимус подверга-
ется вторичной атрофии (пик на 20-е сутки после облучения; рис. 122,
с. 477). Лишь к концу месяца восстанавливается нормальная динамика
лимфоидных клеток в тимусе за счет миграции в тимус костномозговых
предшественников, т.е. восстанавливается механизм Т-лимфопоэза, реа-
лизующийся в необлученном организме. Хотя вскоре после облучения
могут наблюдаться некоторые признаки «омоложения» тимуса, многие
внутритимусные процессы надолго поражаются облучением. Это проис-
ходит вследствие того, что эпителиальные клетки, от которых в значи-
тельной степени зависит функционирование тимуса, обновляются после
облучения неполноценно и не в полной мере выполняют свои функции
факторов микроокружения для тимоцитов и источника гормонов тимуса.
Сходные процессы затрагивают и клеточные системы, обеспечивающие
развитие В-лимфоцитов.
Восстановление иммунологических функций происходит с явным за-
позданием по сравнению с нормализацией численности клеток иммун-
ной системы. Так, способность к образованию антител при иммунизации
тимусзависимым антигеном остается существенно сниженной через
483
6 мес после облучения мышей в дозах 4—5 Гр, хотя число лимфоцитов
обычно нормализуется через 2 мес (все данные — для мышей). Особенно
значительно снижена способность к кооперативному взаимодействию,
возможно, в связи с нарушением экспрессии молекул адгезии, в том
числе костимулирующих молекул и корецепторов.
Важным проявлением пострадиационного иммунодефицита служат
аутоиммунные процессы, развивающиеся преимущественно в поздние
сроки после облучения. Полагают, что причиной накопления аутоанти-
тел является ослабление супрессорного звена иммунной системы (уже
упоминалось, что Т-супрессоры более радиочувствительны, чем эффек-
торные клетки иммунной системы). Возможна связь аутоиммунизации
также с дефектностью процессов отрицательной селекции Т-клеток в ти-
мусе. Обычно регистрируется появление аутоантител, способных связы-
ваться с эпителиальными клетками тимуса и подавлять их функции (см.
рис. 101). Очевидно, этот механизм играет важную роль в развитии позд-
них пострадиационных иммунодефицитов, регистрируемых даже после
действия малых доз радиации. Этот процесс становится самоподцержива-
ющимся, что вообще свойственно аутоиммунным процессам (см. раздел
4.3) и утрачивает зависимость от исходной дозы облучения.
Многие проявления поздней пострадиационной патологии иммун-
ной системы очень сходны с обычным старением тимуса, которое, одна-
ко, развивается существенно раньше положенного срока. Сначала это
проявляется в прогрессирующем опустошении тимуса и снижении кон-
центрации его гормонов в сыворотке крови. Позже ослабляется функция
Т-клеток, в первую очередь Thl-клеток, а затем снижается их число. Это
обусловливает уязвимость к вирусам, а возможно и к развитию опухолей
в поздние сроки после облучения.
Итак, восстановительные процессы в пострадиационном периоде
вначале осуществляются активно — преимущественно за счет мобилиза-
ции «промежуточных» лимфоидных предшественников. Однако полной
нормализации иммунной системы не происходит, вероятно, вследствие
поражения нелимфоидных компонентов, ответственных за развитие лим-
фоцитов. Результатом нарушения гомеостатических процессов в иммун-
ной системе становится формирование аутоиммунных процессов, в том
числе против компонентов иммунной системы (особенно тимуса), при-
водящих к ее ускоренному старению.
Варьирование дозы облучения, ее мощности, прерывистое облуче-
ние, воздействие радиации на часть организма, облучение за счет инкор-
порированных радионуклидов обусловливают определенную специфику
иммунологических проявлений в пострадиационном периоде. Эти вари-
анты воздействия радиации возможно даже более значимы в практичес-
ком отношении, чем внешнее облучение организма. Об этом свидетель-
ствует опыт использования ионизирующей радиации в медицине и на
производстве, а также при ликвидации последствий радиационных ката-
строф. Однако принципиальные основы радиационного поражения всех
этих случаев не отличаются от рассмотренных выше.
Особую практическую значимость действие умеренных и малых доз
радиации приобрело в связи с применением атомного оружия и радиаци-
484
Таблица 103. Иммунологические нарушения у людей, испытавших воздействие
радиации и других факторов аварии на Чернобыльской АЭС
Показатели исследования крови Доза облучения боле 1 Гр Доза облучения менее 0,5 Гр через 3—7 лет
через 6 мес через 5 лет
Содержание лимфоцитов Снижено Н.Д. Повышено
Т-клетки (CD3+, CD2+, CD5+) Снижение н.д. Снижение
Т-хелперы (CD4+) Снижение н.д. При дозе < 4 Гр по- вышение, > 4 Гр — снижение
Т-киллеры (CD8+) Без изменений н.д. До 5 лет повышение, позже снижение
Отношение CD4+/CD8+ Снижено н.д. Снижено
В-клетки CD72+IgM+ Снижено и
В-клетки IgG+ Повышение н.д. Повышение
NK-клетки (CD56+, CD16+) н.д. н.д. Снижение (CD56+) или повышение (CD16+)
Активированные (CD25+) лимфоциты н.д. Повышение Повышение
Фагоцитоз н.д. Усилен 2 года — ослаблен, 5 лет — усилен
Ответ Т-клеток на митогены Снижен Снижен Снижен
Продукция Т-клетками лимфокинов Снижена н.д. Снижена
Активность NK-клеток н.д. н.д. II
Концентрация IgM н.д. н.д. я
Концентрация IgG н.д. н.д. II
Концентрация IgA н.д. н.д. Повышена
Концентрация а i-тимозина н.д. Снижена Снижена
Уровень СТА н.д. Снижен Снижен
Титр аутоантител к эпите- лию тимуса н.д. Повышен Повышен
Примечание. СТА — сывороточная тимическая активность отражает содержание
тимулина; н.д. — нет данных.
онными катастрофами, особенно Чернобыльской. При этом важно учи-
тывать также стрессорный эффект радиации, во многом аналогичный
Иммунотропному действию самого облучения. Сводка изменений в им-
мунной системе лиц, участвовавших в ликвидации последствий аварии
на ЧАЭС, и других людей, пострадавших от последствий этой катастро-
485
фы, представлена в табл. 103. При воздействии дозы около 0,5—5 сГр
(малые дозы радиации) может наблюдаться стимуляция иммунных про-
цессов, что служит проявлением более общего явления — гормезиса.
Этим термином обозначают стимулирующее действие малых доз факто-
ров, которые при более высоких дозах проявляют ингибирующее и по-
вреждающее действие. Едва ли можно рассматривать радиационный
гормезис как положительное явление, поскольку наблюдаемое при этом
усиление иммунных процессов не является адекватным и отражает разба-
лансировку иммунных механизмов.
Повышение радиационного фона за счет накопления радионуклидов
в среде обитания является одним из важнейших последствий радиацион-
ных катастроф типа Чернобыльской. При этом накопленная доза радиа-
ции за многие годы может не превышать 1 сГр и тем не менее могут
регистрироваться определенные сдвиги в иммунной системе (особенно в
тимусе) и обнаруживаться усиление продукции аутоантител. Реально
оценить значение этих отклонений для функционирования иммунной
системы и состояния здоровья людей пока трудно, как трудно доказать
связь этих отклонений с действием радиационного фактора. В подобных
случаях радиационный фактор становится одним из неблагоприятных
факторов среды и ситуацию следует анализировать в контексте экологи-
ческой медицины.
5.1.2.5. Физиологические иммунодефициты
Иммунодефицит при стрессе. Стресс представляет собой стандартную
адаптационную реакцию на необычные ситуации, потенциально угро-
жающие организму. В основе реакции лежат повышенная выработка
АКТГ и индуцированная ею гиперпродукция стероидных гормонов над-
почечников, а также катехоламинов. К основным мишеням этих гормо-
нов, особенно глюкокортикоидов, относятся лимфоциты, что и опре-
деляет реакцию иммунной системы при стрессе.
Реакция лимфоцитов зависит от концентрации глюкокортикоидов, а
следовательно, от интенсивности стресса. Воздействия умеренной интен-
сивности вызывают преимущественно перераспределение лимфоцитов
Незрелые кортикальные тимоциты эмигрируют из тимуса и поступают в
основном в костный мозг. Сюда же мигрирует часть зрелых Т-клеток.
При слабом стрессе массовая гибель лимфоцитов отсутствует. При про-
странственном перераспределении лимфоцитов изменяется иммунологи-
ческая реактивность. Функциональная активность лимфоцитов и макро-
фагов несколько снижается, и суммарный уровень ответа, особенно гу-
морального, снижается. В то же время усиливается вклад костного мозга
в антителообразование, прежде всего первичное. Значимость подобных
перестроек в иммунной системе в плане эффективности иммунной защи-
ты и целесообразности для организма оценить пока трудно, но они едва
ли могут расцениваться как проявления иммунодефицита.
Иная ситуация возникает при интенсивных стрессорных воздействи-
ях, когда концентрация кортикостероидов может превысить ту границу,
выше которой они вызывают апоптоз лимфоцитов. Соотношение лимфо-
486
цитов различных классов по чувствительности к апоптогенному дейст-
вию глюкокортикоидов такое же, как при действии ионизирующих излу-
чений, а также цитостатиков и других цитотоксических агентов. Устой-
чивость клеток к действию всех этих агентов определяется наличием в
них внутриклеточных факторов типа Вс1-2, блокирующих апоптоз.
К действию глюкокортикоидов (как и ионизирующей радиации) наибо-
лее чувствительны кортикальные СО4+СО8+-тимоциты, не экспресси-
рующие протоонкоген bcl-2 (это определило их первоначальное обозна-
чение как кортизончувствительных клеток). Среди периферических лим-
фоцитов В-клетки более устойчивы, чем Т-клетки. Предшественники Т-
и В-лимфоцитов устойчивы к действию кортикоидов.
При стрессе происходит также изменение функций клеток иммунной
системы, причем не только лимфоцитов, но и макрофагов, преимущест-
венно в сторону их подавления. Этот эффект частично обусловлен по-
вышением внутриклеточной концентрации цАМФ. Результатом всех этих
изменений является подавление гуморального иммунного ответа и неко-
торых форм клеточного ответа. Уже развившийся иммунный ответ при
этом не ингибируется.
Последствия стресса для иммунных процессов быстро ликвидируют-
ся в связи с сохранностью клеток-предшественников и факторов микро-
окружения органов лимфопоэза. Однако в тех случаях, когда стресс
сопровождает заболевания и иные повреждения, способные вызвать на-
рушения в иммунной системе, он может выступать как кофактор форми-
рования иммунодефицита. Особую проблему составляют часто повто-
ряющиеся стрессы, эффект которых в определенных условиях, вероятно,
может накопиться и вылиться в необратимый процесс, каким является
старение иммунной системы. Такой исход представляется возможным
при условии, если повторные стрессы затронут клетки стромы лимфоид-
ных органов, особенно эпителий тимуса.
Возрастные иммунодефициты. Иммунодефицит раннего
постнатального периода. Известно два типа физиологических
иммунодефицитов, связанных с возрастом, — иммунодефицит раннего
Постнатального периода и иммунодефицит при старении. Иммунодефи-
цит раннего возраста связан с тем, что формирование иммунной системы
не завершается к моменту рождения. Наиболее определенные сведения
об этом получены для тимуса. В разделе 1.2.2 уже рассматривался преры-
вистый характер миграции Т-лимфоцитов из тимуса в периферические
лимфоидные органы на ранних стадиях онтогенеза. К моменту рождения
из тимуса выселяются лишь у5+-клетки с ограниченной способностью к
распознаванию антигена. Непосредственно после рождения у мышей из
Тимуса выселяется основная масса у5+-клеток, и лишь позже на протяже-
нии нескольких недель периферия иммунной системы заселяется а0+-
клетками (см. рис. 20). В течение всего периода колонизации лимфо-
идных органов Т-лимфоцитами функция тимусзависимого звена иммун-
ной системы остается сниженной. Это проявляется не только в слабости
ответа Т-клеток на митогены и антигены (лишь ответ на антигены гисто-
совместимости формируется рано, к моменту рождения), но в еще боль-
шей степени — в недостаточности Т-клеточного контроля за гумораль-
487
ным иммунитетом и функциями макрофагов. Одна из причин этого за-
ключается в относительно слабо выраженной выработке цитокинов. Не-
достаточность продукции интерферона у влияет на функцию макрофагов,
а низкая секреторная активность ТЬ2-клеток и недостаточность контакт-
ных сигналов, опосредованных CD40, — на выработку антител.
Временная динамика становления продукции иммуноглобулинов по-
казана на рис. 123 (с. 483). Первый пик содержания IgG на графике от-
ражает поступление иммуноглобулинов этого класса (всех его под-
классов) из организма матери вследствие процесса Fc-зависимого транс-
порта через плаценту. Иммуноглобулины других классов не преодолева-
ют плацентарный барьер в связи с отсутствием на поверхности клеток
трофобласта соответствующих Fc-рецепторов, а также из-за больших раз-
меров молекул IgM и IgA. У животных с различным строением плаценты
условия проникновения материнских иммуноглобулинов в циркуляцию
плода существенно варьируют. В связи с тем что время полужизни моле-
кул IgG в циркуляции составляет примерно 20—23 сут, этот белок неко-
торое время сохраняется в организме в раннем постнатальном периоде.
В период кормления с молоком матери поступает IgA, защищающий,
кроме того, слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта и частич-
но всасывающийся в неизмененном виде. Однако из собственных имму-
ноглобулинов в организме новорожденных образуются лишь IgM (и то в
малых количествах). Их синтез достигает уровня взрослых к концу 1-го
года жизни. Собственный синтез IgG проявляется примерно в тот срок,
когда практически исчезают материнские IgG, — в возрасте около 6 мес,
но полного развития он достигает лишь к 5—6 годам. Еще медленнее
формируется способность к образованию IgA и IgE, которая завершается
к 10 годам; параллельно формируется способность к развитию аллерги-
ческих реакций немедленного типа.
В результате сочетания описанных выше процессов оказывается, что
у детей первых лет жизни проявляется естественный гуморальный имму-
нодефицит, затрагивающий все изотипы. Причем в возрасте около 6 мес
выраженность этого дефицита достигает максимума, поскольку к этому
периоду в организме ребенка исчерпываются запасы материнских IgG, а
собственные IgG только начинают синтезироваться. После года спектр
гуморального дефицита сужается, и последний полностью ликвидируется
к 10 годам. Все сказанное имеет отношение к повышенной восприимчи-
вости детей к простудным заболеваниям и инфекциям.
На ранних этапах онтогенеза антигенраспознающий репертуар V-
генов уже, чем у взрослых, так как в состав перестроенного V-гена имму-
ноглобулинов и TCR с большей вероятностью включаются зародышевые
V-сегменты, прилежащие к З'-концу этой генетической области (т.е.
ближе к месту реализации перестройки генов). Как оказалось, способ-
ность отвечать на различные антигены формируется в определенной пос-
ледовательности. Предполагают, что к иммунодефициту раннего возраста
могут иметь отношение также супрессорные клетки, мигрирующие в ор-
ганизм плода из циркуляции матери.
Таким образом, у детей 1-го года жизни (отчасти и позже) в связи с
незавершенностью становления иммунной системы развиваются разно-
488
образные признаки иммунодефицита, особенно четко проявляющегося в
дифференцированной способности к выработке антител разного изоти-
па, различной специфичности и разной зависимости от участия Т-кле-
ток. Точные сведения о готовности детского организма к развитию
иммунного ответа и формированию иммунной защиты очень важны для
профилактики инфекционных заболеваний и практики вакцинации.
Старение иммунной системы и связанный с
ним иммунодефицит. Трудно точно определить возраст, в
котором проявляется старческий иммунодефицит. Также трудно четко
сформулировать те критерии, которые позволяют этот иммунодефицит
констатировать. Изменения в иммунной системе, в итоге приводящие к
старческому иммунодефициту, постепенно проявляются в течение всей
жизни человека. Это особенно четко видно на примере тимуса, инволю-
ция которого начинается с годовалого возраста (см.раздел 1.2.2). Однако
клинически значимые проявления иммунодефицита проявляются обыч-
но в возрасте более 70 лет или могут не проявляться вовсе.
Итак, наиболее ранние возрастные проявления старения иммунной
системы связаны с возрастной инволюцией тимуса. Она проходит не-
сколько этапов и имеет ряд последствий для иммунной системы в целом.
Основные проявления возрастных изменений тимуса и тимусзависимой
иммунной системы следующие.
1. «Перифериализация» функций тимуса, т.е. передача части «полно-
мочий» от тимуса периферическому отделу иммунной системы — попу-
ляции периферических Т-лимфоцитов. Она проявляется вскоре после
рождения и в последующем роль «периферии» в поддержании популяции
Т-клеток повышается. При этом речь идет не столько о дифференциров-
ке Т-клеток de novo из клеток-предшественников вне тимуса, сколько о
самоподдержании популяции Т-клеток, ранее сформировавшейся в ти-
мусе.
Полагают, что в основе этого процесса лежит накопление на перифе-
рии своеобразной «библиотеки», включающей набор Т-клеток памяти
против эпитопов, маркирующих основные внешние агенты (инфекцион-
ные, пищевые и т.д.), с которыми организм реально контактирует в кон-
кретной экосистеме. В дальнейшем эта «библиотека» просто поддер-
живается на периферии, что обеспечивает возможность защиты от основ-
ной массы потенциально агрессивных факторов. При необходимости от-
вета на более экзотические иммуногены поддерживается в незначи-
тельном масштабе обычный тимусзависимый путь развития Т-клеток из
костномозговых предшественников. В случае катастроф, приводящих к
массовой гибели Т-клеток (например, при стрессах, в искусственной среде
обитания человека при действии радиации), функция тимуса временно
усиливается до восстановления утраченного пула периферических Т-кле-
ток. С возрастом и эта «поддерживающая» функция тимуса ослабляется.
2. Снижение способности тимуса привлекать клетки-предшествен-
ники и его «пропускной способности» в отношении созревающих Т-кле-
ток. Уже в 1-ю неделю после рождения резко уменьшается способность
стромы тимуса заполняться лимфоцитами в условиях сингенной транс-
плантации. У 2-летних мышей число Т-клеток, образующихся в тимусе,
489
составляет 0,7 % от их количества, продуцируемого тимусом новорож-
денных.
3. Снижение секреторной активности эпителия тимуса проявляется в
том, что секреция основного гормона тимуса тимулина неуклонно умень-
шается, начиная с периода полового созревания. К возрасту 60 лет гор-
мон практически не удается обнаружить функциональными тестами.
Уровень других гормонов тимуса с возрастом также снижается, хотя и не-
сколько слабее.
4. Атрофия эпителиального ретикулума, происходит практически в
течение всей жизни, однако резкое опустошение тимуса, отражающее ут-
рату одновременно эпителиальных и лимфоидных клеток, проявляется
позже 60 лет. При этом масса тимуса у человека практически не меняется
в течение жизни (у мышей она снижается), поскольку лимфоэпителиаль-
ные структуры замещаются жировой тканью. Участки нормальной ткани
тимуса сохраняются вокруг сосудов и в большей степени в мозговом
слое, чем в коре, которая атрофируется в первую очередь. Потеря актив-
ной ткани тимуса составляет в среднем возрасте примерно 3 %, а в ста-
рости — 1 %. Теоретически при таком темпе она должна практически
полностью исчезнуть к 120 годам жизни.
5. Функциональная недостаточность периферических Т-лимфоцитов,
являющаяся следствием дефицита гормонов тимуса, сначала может быть
зарегистрирована лишь в модели адоптивного переноса клеток (т.е. пере-
носа лимфоцитов сингенным реципиентам, летально облученным для
удаления собственных лимфоцитов). Функциональные эффекты старе-
ния, как правило, достаточно долго компенсируются и не приводят к
проявлениям иммунодефицита.
6. Снижение численности Т-лимфоцитов на периферии (особенно в
циркуляции) регистрируется обычно после 60—70 лет и в большей степе-
ни затрагивает CD4+, чем СП8+-субпопуляцию, а среди хелперов — в
большей степени Thl-, чем ТЬ2-клетки. При этом численность В-лимфо-
цитов и NK-клеток существенно не изменяется, а активность фагоцитов
даже повышается.
7. Ослабление иммунной защиты определяется характером описан-
ных выше изменений в иммунной системе старых людей. Прежде всего
это ослабление затрагивает реакции, обусловленные Т-клетками (подав-
лены кожные реакции на динитрохлорбензол, распространенные антиге-
ны и митогены, у мышей уменьшена активность Т-клеток в РТПХ), хотя
явного роста заболеваемости, обусловленной снижением Т-клеточной за-
щиты, практически не происходит. Полагают, что ослабление Т-клеточ-
ного надзора служит одной из причин, способствующих повышению
частоты опухолей в старости.
Происходят подавление тимусзависимого гуморального ответа и в
то же время повышение концентрации иммуноглобулинов, преимуще-
ственно IgG и IgA. При этом особенно важно снижение «созревания
аффинитета», приводящее к преобладанию низкоаффинных антител.
С возрастом увеличивается вклад поликлональной (т.е. неспецифичес-
кой) составляющей в гуморальный иммунный ответ и в то же время в
специфический ответ вовлекается ограниченное число клонов (олиго-
490
клональный ответ). Проявления аллергических процессов с возрастом
ослабевают.
8. Накапливаются аутоантитела как к распространенным (ДНК, кол-
лаген, IgG), так и органоспецифическим (белки щитовидной железы)
антигенам. Они определяются в повышенных титрах примерно у 50 %
старых людей. У новозеландских мышей интенсификация аутоиммунных
процессов (вплоть до формирования волчаночного синдрома) сочетается
с ускоренным старением. Хотя у человека накопление аутоантител до-
вольно редко сочетается с клиническими проявлениями аутоиммунных
нарушений, отмечена положительная связь смертности старых людей (от
сосудистых заболеваний, рака) с повышением уровня аутоантител. Ги-
перпродукцию аутоантител связывают с ослаблением контроля со сторо-
ны Т-супрессоров (вето-клеток), что в свою очередь обусловлено гипо-
функцией тимуса.
Таким образом, возрастные нарушения в иммунной системе, хотя и
редко, могут служить основой развития клинических форм иммунодефи-
цитов. Не вызывает сомнений ключевая роль тимуса в развитии возрас-
тного иммунодефицита, хотя нельзя исключить вклад в его формиро-
вание других факторов. Как уже отмечалось, процесс старения иммунной
системы может быть ускорен неблагоприятными факторами среды (на-
пример, лучевым). В отличие от иммунодефицита, вызываемого стрес-
сом, который быстро устраняется, иммунологические изменения, проис-
ходящие при старении, однонаправленны и, очевидно, необратимы; в то
же время нельзя исключить, что повторные и хронические стрессы могут
ускорить старение иммунной системы.
Действие факторов внешней среды на иммунитет. Экологическая им-
мунология. Условия жизни человека в современном мире отнюдь не
всегда соответствуют тем условиям, в которых проходило его формиро-
вание как биологического вида. Это несоответствие влечет за собой ре-
акции, которые практически неизбежно оказываются неадекватными,
поскольку они не были предусмотрены эволюцией. В такие реакции во-
влекаются в первую очередь интегративные системы, к которым отно-
сится иммунная.
Среди факторов, обусловливающих экологическое неблагополучие,
можно выделить естественные (неблагоприятные климатические усло-
вия, дефицит природных факторов, например, микроэлементов или, на-
оборот, их высокое содержание, повышенный естественный фон ради-
ации) и искусственные, антропогенные. Наиболее распространенный ва-
риант последних представляют собой загрязнения среды химическими
веществами, в том числе радионуклидами, а также формирование разно-
го рода физических полей, использование в технике и в быту источников
неионизирующих излучений. Вариантом экологического неблагополучия
с особенно сильным и сконцентрированным влиянием неблагоприятных
факторов является действие профессиональных вредностей.
Неблагоприятные факторы среды влияют на человека в низких дозах,
которые сами по себе не вызывают заболеваний и явных признаков от-
равления, но выступают в качестве кофакторов (т.е. способствующих
факторов) заболеваний или проявляют свое неблагоприятное действие
491
при накоплении эффектов. Тем не менее они способны снижать качество
жизни.
Поскольку изучение эффектов неблагоприятных экологических
факторов чрезвычайно затруднено в связи с их «слабостью» и «раство-
рением» в массе других воздействий, проведение исследований в облас-
ти экологической медицины, в частности иммунологии, требует особой
научной идеологии и методологии, которые не до конца сформиро-
вались.
В конце 80-х годов по инициативе академика Р.В.Петрова была со-
здана «Программа иммуноэкологического обследования населения Рос-
сии», которая реализуется в широком масштабе по единому плану.
Проведение и координация иммуноэкологических исследований осу-
ществляет Институт иммунологии М3 РФ. В программе активно участву-
ют региональные иммунологические центры и медицинские учреждения.
В основе этой деятельности лежит экспедиционная работа, в процессе
которой проводятся массовые иммунологические обследования больших
контингентов в местах экологического неблагополучия — природного
(регионы Аральского моря, Крайнего Севера и т.д.) или антропогенного
(индустриальные регионы, территории, загрязненные в связи с аварией
на Чернобыльской АЭС и т.д.). Особо значимым при этом является пра-
вильный выбор контрольных контингентов. Как правило, требуется об-
следовать несколько таких групп, чтобы проконтролировать вклад
каждого действующего в данном регионе фактора.
Перед началом реализации программы была проведена масштабная
работа по созданию региональных иммунологических нормативов. На
основе оценки ключевых иммунологических показателей строили имму-
нограммы, или (в графическом варианте) «иммунологические образы».
Они отражали региональные особенности иммунного статуса здоровых
людей, которые были сгруппированы в 8 основных типов: нормоиммуно-
грамма, варианты с подавлением Т-клеточного, В-клеточного или обоих
звеньев, снижением или повышением уровня иммуноглобулинов, подав-
лением клеточного звена иммунной системы или равномерным повыше-
нием всех показателей. Закономерности распределения указанных ва-
риантов иммунограмм по географическим зонам пока неясны.
На этой основе было развернуто массовое иммунологическое обсле-
дование населения экологически неблагоприятных регионов. Как прави-
ло, массовые обследования охватывают следующие группы населения:
• практически здоровое население экологически благополучного ре-
гиона — для формирования иммунологических нормативов для
региона;
• практически здоровые лица, проживающие в экологически небла-
гоприятных условиях;
• практически здоровые лица, работающие в условиях воздействия
профессиональных вредностей;
• лица, часто болеющие «простудными» заболеваниями;
• лица, составляющие группу риска по иммунологической недоста-
точности.
492
Комплекс методов клинико-иммунологического и лабораторно-им-
мунологического обследований позволяет последовательно сформиро-
вать группу риска по иммунологической недостаточности, группу повы-
шенного риска и, наконец, поставить клинический диагноз иммуноде-
фицитного состояния. На основе получаемых клинических и лаборатор-
ных данных выделяют иммунодефициты с 4 ведущими иммунопато-
логическими синдромами:
/
• инфекционным (критерий — наличие хронически рецидивирую-
щих часто повторяющихся инфекций и повторных острых респи-
раторных заболеваний — 6 и более раз у детей и 3—4 раза в году у
взрослых);
• аллергическим;
• аутоиммунным;
• иммунопролиферативным.
Наиболее достоверную информацию об иммунном статусе обследуе-
мых удается получить в результате проведения иммунологического мони-
торинга — динамического слежения за состоянием иммунной системы
выбранных групп обследуемых контингентов с заданными интервалами
времени (обычно 1—5 лет).
Опыт обследования населения нескольких десятков городов и терри-
ториальных регионов показал, что величина групп риска по иммуноде-
фицитам обычно колеблется от 2 до 8 %, а групп повышенного риска —
от 0 до 1,5 %. При этом на долю иммунодефицитов с преобладанием ин-
фекционного синдрома приходится 70—85 %, аллергического синдро-
ма — 7—20 %, аутоиммунного — 0—15 % и иммунопролиферативного —
0—5 %. Подобные обследования, помимо их практического значения,
служат основным способом выявления широкомасштабных закономер-
ностей иммунотропного действия природных и антропогенных факто-
ров, в частности, неблагоприятных для здоровья человека.
Иммунодефициты — это патологические состояния, обусловлен-
ные недостаточностью иммунной системы или (чаще) определен-
ных ее звеньев. Различают первичные (наследственные) и приобре-
тенные иммунодефицитные состояния. Первичные иммунодефи-
циты обусловлены мутациями генов или хромосомными пере-
стройками, следствием которых является отсутствие иммуноло-
гически значимых молекул — рецепторов, корецепторов, эффек-
торных факторов, молекул МНС, ключевых ферментов, контроли-
рующих развитие или активацию клеток иммунной системы. В ряде
случаев иммунодефицит является одним из компонентов более
сложного патологического комплекса, затрагивающего несколько
систем. Вторичные иммунодефицитные состояния развиваются в
результате действия внешних повреждающих факторов (облучение,
цитотоксические химические вещества, включая некоторые лекар-
ства и т.д.), в процессе естественного старения, под влиянием
493
стресса, а также многих заболеваний. Особую форму вторичных
иммунодефицитов образуют болезни, связанные с инфекционным
поражением иммунной системы. Наиболее значимым среди них
является синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД), ос-
новой которого является поражение вирусом ВИЧ СБ4+-клеток
(Т-хелперов, макрофагов, дендритных клеток). Основной формой
клинического проявления иммунодефицитов являются повторные
заболевания, вызываемые инфекционными агентами, в том числе
сапрофитными (оппортунистические инфекции). Спектр возбуди-
телей этих заболеваний определяется локализацией нарушений в
иммунной системе. При многих формах иммунодефицитов повы-
шается риск развития злокачественных опухолей.
5.2. АЛЛЕРГИЯ
Аллергия наряду с аутоиммунной агрессией служит проявлением имму-
нопатологии, т.е. области патологии, связанной с неадекватными прояв-
лениями активности иммунной системы. В 1969 г. P.Gell и R.Coombs
создали классификацию иммунологических реакций, которая применяет-
ся и в настоящее время. Эта классификация отражена в табл. 104. Хотя
аллергические процессы не исчерпывают содержания этой классифика-
ции, им, безусловно, принадлежит в ней центральное место, что отражает
ведущую роль аллергических заболеваний среди проявлений иммунопа-
тологии.
Существует два основных проявления аллергии — аллергические
процессы немедленного и замедленного типов (типы I и IV по P.Gell и
R.Coombs), в основе которых лежат соответственно гуморальные (IgE-
опосредованные) и клеточные (опосредованные СВ4+-Т-лимфоцитами)
механизмы. Прежде, чем проанализировать их, кратко рассмотрим фено- ,
менологию проявлений аллергии при заболеваниях и искусственно вы-
зываемых типовых реакциях.
Повышенную чувствительность к повторному парентеральному вве-
дению вакцинных препаратов, проявляющуюся в виде сыпи и эритемы,
впервые описал (в XVIII в.) Р.Суттон. В 1890 г. Р.Кох открыл гиперчув-
ствительность замедленного типа при внутрикожном введении туберку-
лина. В 1902 г. Ш.Рише и Р.Портье описали анафилактический шок,
который они наблюдали при повторном введении собакам экстрактов
щупалец морских актиний (введенный ими термин «анафилаксия» про-
исходит от лат. ana phylaxic — противозащита); аналогичные явления в
менее четкой форме описывались и ранее. В 1906 г. К.Пирке ввел термин
«аллергия» (от лат. alios eigon — другое действие) для обозначения изме-
ненной чувствительности к субстанциям, с которыми организм ранее
контактировал; ранее им же была описана сывороточная болезнь.
В 1923 г. А.Кока и Р.Кук обосновали понятие «атопия» для обозначения
наследственной предрасположенности к развитию реакций гиперчувст-
вительности.
494
Таблица 104. Основные типы реакции гиперчувствительности [по Gell Р.,
Coombs R., 1969]
Показатели Тип I Тип II Тип III Тип IV
Название реакции Анафилактичес- кая (гиперчув- ствительность немедленного типа) Цитотоксичес- кая Иммунокомп- лексная Гиперчувстви- тельность за- медленного типа
Антиген Растворимый, обычно экзо- генный Связан с по- верхностью клетки Внеклеточный, растворимый Растворимый, презентируется АПК
Антиген - распознаю- щая струк- тура IgE-антитела Антитела под- классов IgGl, IgG3 Обычно IgG-антитела TCR
Эффектор- ный меха- низм Выброс актив- ных субстанций тучными клет- ками Комплементза- висимый цито- лиз (вариант — активация) Реакция на от- ложение им- мунных ком- плексов Клеточно-опо- средованная ре- акция (эффек- торы — макро- фаги)
Срок реак- ции на вве- дение анти- гена Ранняя фаза 10—30 мин, поздняя фаза — 2 ч — 2 сут — 3-8 ч 24-48 ч
Примеры Бронхиальная астма, полли- ноз, атопичес- кий дерматит, крапивница, атопические за- болевания же- лудочно-кишеч- ного тракта, отек Квинке, анафилактичес- кий шок Г ем ол итическая анемия, аграну- лоцитоз, тром- боцитопения, миастения, не- которые формы миокардитов Иммунокомп- лексный (пост- стрептокок- ковый) гломе- рулонефрит, системная крас- ная волчанка, узелковый периартериит Контактный дерматит, неко- торые формы лекарственной аллергии, гра- нулемы при шистосоматозе, реакции на ту- беркулин, рев- матоидный арт- рит, сахарный диабет типа I.
На протяжении первых десятилетий нашего века был описан ряд за-
болеваний, основой которых является аллергия, а также несколько экс-
периментальных феноменов, основанных на гиперчувствительности к
вводимым веществам. При этом понятия «атопия» и «анафилаксия»
'Четко разграничивались и даже противопоставлялись: с первой связыва-
лась гиперчувствительность, основанная на наследственной предраспо-
ложенности, со второй — индуцированные феномены с четко выра-
женным актом сенсибилизации. Термин же «аллергия» использовался
Как родовое понятие, объединяющее различные проявления гиперчувст-
495
Таблица 105. Экспериментальные феномены, моделирующие аллергические
процессы
Феномен Описание Современная трактовка
Системные феном е н ы
Анафи- лакти- ческий шок Сенсибилизация АГ. Через 10—20 сут введение разрешающей дозы (обычно в/в). Через несколько минут у живот- ных проявляются беспокойство, взъерошивание волос, затрудненное дыхание, кашель, почесывание, мо- чеиспускание; затем наступает гибель или исчезновение симптомов через 15—20 мин (наиболее характерная симптоматика у морской свинки) Введение АГ на фоне накоп- ления в организме антител вызывает образование ИК и их фиксацию на тучных клетках с последующей де- грануляцией. Освобождаю- щиеся гистамин и другие субстанции действуют на гладкие мышцы, сосуды, вы- зывают зуд. Смерть наступа- ет от коллапса
Местные феноме н ы
Феномен Артюса При повторных в/к введениях лоша- диной сыворотки кролику с интерва- лом 1 нед обычно 6-е введение сопро- вождается развитием отека (1—2 ч), ге- моррагий (2—3 ч), некроза (48—72 ч). Возможны прямой пассивный вариант с заменой иммунизации введением антисыворотки и обратный пассивный вариант с в/к введением антисыворот- ки и в/в — антигена Иммунизация приводит к накоплению антител, кото- рые связывают АГ на месте введения. ИК фиксируются на клетках эндотелия, вызы- вая повышение проницае- мости с выходом в ткани клеток крови, освобождени- ем их протеаз, развитием не- кроза
Феномен Овери Морскую свинку сенсибилизируют яичным белком. Затем вводят в/к этот АГ, а в/в — синьку Эванса и ре- гистрируют прокрашивание участка кожи. Обратный вариант — введение АС в кожу и через 3—6 ч введение АГ и краски в/в Антитела фиксируются на туч- ных клетках. При формирова- нии ИК происходят дегрануля- ция ТК и освобождение актив- ных субстанций (гистамина и др.), повышающих проницае- мость сосудов для краски
Реакция Праустни- ца—Кюст- нера Людям-добровольцам вводят в/к сы- воротку лиц с проявлениями аллер- гии. Через 24—48 ч на эти места на- носят предполагаемый или извест- ный аллерген. Развивается кожная реакция в виде эритемы и образова- ния волдыря Реагины, содержащиеся в сыворотке, фиксируются на ТК; при связывании АГ про- исходит дегрануляция ТК; эффект обусловлен гистами- ном и другими активными субстанциями
Феномены in vitro
Реакция Шульца- Дейла Сокращение гладкой мускулатуры фрагмента кишечника или рога матки сенсибилизированной АГ мор- ской свинки при действии этого АГ Освобождение гистамина при действии формирую- щихся ИК на ТК, содержа- щиеся в тканях
Примечание. АГ — антиген; ИК — иммунные комплексы; ТК — тучные клетки;
в/в — внутривенное введение; в/к — внутрикожное введение.
496
вительности. В настоящее время акценты несколько сместились в связи
с более ясным пониманием природы аллергии, хотя в принципе наблю-
цения старых авторов сохранили свою эвристическую значимость. В табл.
105 кратко охарактеризованы наиболее известные экспериментальные
феномены, воспроизведенные при исследовании явления анафилаксии и
использованные при анализе механизмов аллергии.
5.2.1. Гиперчувствительность немедленного типа
(иммунопатологические реакции реагинового типа)
Основные виды реакций немедленного типа приведены в табл. 106. Их
основа состоит в следующем:
• их вызывают аллергены (разновидность антигенов или гаптенов);
• аллергены индуцируют у наследственно предрасположенных лиц
иммунный ответ в виде преимущественного образования реаги-
нов — IgE-антител;
• IgE-антитела обладают способностью фиксироваться на тучных
клетках или базофилах;
• присоединение аллергенов с реагинами на поверхности тучных
клеток или базофилов, из них выделяются физиологически актив-
ные субстанции;
• продукты тучных клеток и базофилов, действуя на клетки-мишени,
вызывают ответ, не адекватный по интенсивности и по «целевой»
направленности исходному воздействию. Этот ответ и обозначает-
ся как аллергическая реакция.
Таким образом, в основе гиперчувствительности немедленного типа
(аллергии) лежит многократно усиленная реакция на взаимодействие ал-
лергенов с реагинами. Аллергический ответ в большинстве своих прояв-
лений не адаптивный, т.е. направлен не на удаление аллергена (ни брон-
хоспазм, ни образование волдырей не способствуют освобождению орга-
низма от аллергена). Однако, как уже рассматривалось выше (см. раздел
4.3.1), такой ответ сформировался как способ отторжения паразитов и,
следовательно, в этом смысле является адаптивным.
Гиперчувствительность немедленного типа встречается, как правило,
у индивидов с наследственной предрасположенностью к реакциям такого
типа (атопики). Природа наследственности при аллергии детально не
проанализирована. Скорее всего она имеет полигонный характер и про-
является как на уровне общей предрасположенности к аллергическому
типу реагирования, так и (в меньшей степени) на уровне преобладающей
локализации поражения и даже гиперчувствительности к конкретным ал-
лергенам. В последнем случае показано сцепление наследования с гена-
ми МНС.
Кардинальный вопрос, состоящий в том, каковы причины усилен-
ной выработки IgE-антител у некоторых людей (атопиков) и на часть
антигенов (аллергенов), остается в настоящее время открытым. Важность
его решения очевидна: при этом откроется принципиальная возможность
предотвращения аллергии и контроля за аллергическими процессами.
497
Таблица 106. Характеристика основных типов аллергических реакций
Название реакции или заболевания Проявления реакции Путь по- ступле- ния аллергена Доза аллерге- на Тип туч- ных кле- ток-мише- ней । Вторичные клетки-мишени
Преимущественн о л О к 1 л ь н Ы (
Кожная ре- акция. Аллер- гический дер- матит Через 10—20 мин — волдырь с по- краснением, отек, зуд; 2—4 ч — уплотнение, эритема, отек В/К, п/к Низкая С/тк. Эндотелий сосу- дов, клетки крови
Бронхиальная астма Бронхоспазм, хроническое вос- паление бронхов Аэроген- ный Низкая Слиз. Гладкие мышцы и эпителий брон- хов, лейкоциты
Аллергичес- кий ринит/ конъюнктивит Покраснение слизисты-х оболо- чек, гиперсекре- ция слизи и дру- гих секретов Аэроген- ный Низкая Слиз. Эпителий сли- зистых оболочек, эндотелий сосу- дов
Кишечные расстройства Диарея, тошнота, рвота Энте- ральный Любая Слиз. Эпителий сли- зистых оболочек, гладкие мышцы
Отек Квинке Отек лица и шеи С Энте- ральный и с т е м Любая н ы е С/тк. Эндотелий сосу- дов
Крапивница Волдыри, кожная сыпь, эритема, зуд Энте- ральный Любая С/тк. Эндотелий сосу- дов, клетки крови
Анафилакти- ческий шок Расширение со- судов, выпот жидкой части крови в ткани, гипотония, мест- ные проявления В/в Высо- кая С/тк. Эндотелий сосу- дов, клетки крови
Примечание. С/тк. — соединительнотканные тучные клетки; слиз. — тучные
клетки слизистых оболочек; в/к, п/к и в/в — соответственно внутри- и подкожное, внутри-
венное введение.
Реакции гиперчувствительности немедленного типа развертываются
в три стадии:
• иммунологическая (фаза иммунных реакций);
• патохимическая (фаза биохимических реакций);
• патофизиологическая (фаза клинических проявлений).
На первой стадии происходит ответ на внедрение аллергена. Первич-
498
ный иммунный ответ на аллергены отличается от обычного гуморального
иммунного ответа преобладающим изотипом антител (IgE) и их фикса-
цией на тучных клетках. Вторичный иммунный ответ на аллергены, оче-
видно, также происходит, но не он является основой аллергических
реакций. Эта основа состоит в связывании аллергена с реагинами, фик-
сированными на клетках. Реакция тучных клеток — первичных мишеней
аллергии — служит «содержанием» второй фазы реакции, состоящей в
освобождении физиологически активных субстанций и их взаимодейст-
вии с клетками-мишенями второго порядка (гладкими мышцами, сосу-
дистым эндотелием, эпителиальными клетками, клетками крови). Цепь
патофизиологических реакций на это взаимодействие с клиническими
манифестациями составляет третью фазу реакции. Разнообразие прояв-
лений аллергических реакций определяется не природой аллергена, а
местом развертывания процесса, которое в свою очередь зависит от пути
поступления аллергена и локализации тучных клеток, нагруженных реа-
гинами.
5.2.1.1. Аллергены
Аллергенами называют субстанции — в основном низкомолекулярные
белки или гаптены, способные связываться с белками организма, которые
при первом поступлении в организм вызывают образование IgE-антител,
а при последующих поступлениях — аллергические реакции. В настоящее
время отсутствуют определения аллергенов, основанные на их групповой
структурной характеристике. В современных классификациях аллергены
разграничивают по пути поступления и происхождению. Выделяют сле-
дующие группы аллергенов:
• ингаляционные — растительного (компоненты пыльцы, спор) и
животного (перхоть животных, фрагменты клещей как главный
аллергенный компонент пыли) происхождения;
• пищевые (компоненты яиц, молока, рыбы, мяса, ягод, а также
пищевые добавки);
• лекарственные (антибиотики, прежде всего пенициллин, салици-
латы, сульфаниламиды и др.);
• инфекционные (микробные, паразитарные, грибковые и т.д.);
• промышленные (полимеры, пестициды, металлы).
Представления о химической природе аллергенных эпитопов сущест-
венно уточнились в последние годы, когда полипептидные и белковые
аллергены стали получать в рекомбинантной форме. При этом были
сформированы группы перекрестно реагирующих аллергенов, иногда
включающие вещества различного происхождения.
Центральным вопросом при изучении аллергенов является выясне-
ние причин преимущественной индукции ими гуморального IgE-ответа
при относительно низкой способности вызывать формирование антител
Других изотипов. Известно, что проявлению аллергенности способствует
ряд обстоятельств:
499
• малый размер молекулы (мол. масса обычно 5000—15 000), что
позволяет аллергену проникать через слизистые оболочки;
• низкая доза, благоприятствующая формированию Т-хелперов типа
Th2, которые способствуют продукции IgE;
• поступление через слизистые оболочки; в них сосредоточена одна
из основных популяций тучных клеток, сюда же мигрируют IgE+-
В-клетки, формируются Т-хелперы ТЬ2-типа.
Однако все это факторы, благоприятствующие развитию аллергичес-
кого ответа, но не определяющие его.
Поскольку антитела, идентичные по специфичности, но относящие-
ся к разным классам, связываются с одними и теми же эпитопами, обра-
зование нереагиновых антител к аллергенам одновременно с IgE-анти-
телами должно снизить вероятность связывания с аллергеном IgE-анти-
тел и, следовательно, ослабить проявления аллергии. И действительно,
IgG-антитела к аллергенам уменьшают проявления гиперчувствительнос-
ти, конкурируя с IgE-реагинами, и поэтому их называют блокирующими
антителами. Один из путей предотвращения аллергии состоит в усиле-
нии IgG-ответа и ослаблении IgE-ответа на аллергены. Первое достигает-
ся повышением иммуногенности аллергенных субстанций с помощью
разного рода адъювантов, второе пока практически недостижимо из-за
отсутствия точных сведений о взаимосвязи структуры аллергенов и их
способности предпочтительно индуцировать IgE-ответ.
5.2.1.2. IgE-реагины
Впервые связь аллергических реакций с компонентом сыворотки крови
больных продемонстрировал Prausnitz. Он вводил сыворотку крови боль-
ного аллергией (фамилия больного была Kustner, что определило название
теста — реакция Праусница — Кюстнера) в собственную кожу и регистри-
ровал ее локальную сенсибилизацию: введение в тот же ее участок
соответствующего аллергена приводило к локальному образованию вол-
дырей. Позже было показано, что сенсибилизирующая фракция сыворот-
ки представляет собой иммуноглобулины-антитела. В 70-х годах T.Ishizaka
с сотр. установили, что свойствами реагинов обладают антитела изотипа
IgE: удаление IgE приводит к исчезновению реагиновой активности. Эта
активность полностью «сосредоточивается» во фракции IgE, а антитела к
IgE, вводимые вместо антигена, могли спровоцировать аллергическую
реакцию Праустница—Кюстнера.
В разделе 3.1.1 были представлены основные характеристики IgE (см.
табл. 38). Это 88-глобулины с мол. массой 188 000. По общему плану
строения одни близки IgG (рис. 124). В их состав входит по две Н-(е) и
две L-цепи. Структура L-цепей (к или А) ничем не отличается от таковых
в иммуноглобулинах других классов. Цепь е представляет особый изо-
тип. В ее составе содержится 5 доменов — один V- и 4 С-типа, т.е. на
один С-домен больше, чем в составе у-цепей. В е-цепи содержится
6 участков связывания углеводов. IgE довольно лабильны к физическим
и химическим воздействиям: восстановлению меркаптоэтанолом, про-
греванию при 56 °C, действию pH ниже 6 и выше 11.
500
Рис. 124. Строение IgE.
Приведены обозначения доменов. S-
S — межцепьевые дисульфидные свя-
зи; ув — углеводные цепи; указаны
участки взаимодействия с FcE-рецеп-
торами 1 и II типов.
Участки связывания с Fce-рецепторами тучных клеток и базофилов
локализованы в доменах Се2 и СеЗ: первичное связывание осуществляет-
ся с участием СеЗ, после чего открывается еще один локус, расположен-
ный в Се2 и СеЗ, этот локус обеспечивает более прочное связывание.
Концентрация IgE в сыворотке крови здорового взрослого человека
составляет 87—350 нг/мл, тогда как у лиц с атопическими заболеваниями
она может быть на несколько порядков выше. IgE практически отсутст-
вует у новорожденных, но его концентрация постепенно возрастает с
3 мес. Уровень IgE у годовалых детей примерно в 10 раз ниже, чем у
взрослых. Его количество; характерное для взрослых, достигается к
10 годам жизни (рис. 125). В секретах содержание IgE примерно в 10 раз
выше, чем в сыворотке крови; особенно много его в молозиве. Даже в
моче оно выше, чем в крови. Установлено, что бдльшая часть IgE секре-
тируется в лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистыми оболоч-
ками. Сывороточный IgE имеет короткий срок полужизни — 21/г сут.
Для определения IgE в сыворотке крови метод радиальной иммуно-
диффузии недостаточно чувствителен. До недавнего времени для опреде-
ления IgE использовали радиоиммуносорбентный тест. Однако к на-
стоящему времени получено достаточно много моноклональных антител,
распознающих эпитопы в различных участках молекулы IgE. Это послу-
жило основой для разработки твердофазных иммуноферментных тест-
систем для определения IgE. Как правило, эти системы двусайтовые — с
фиксацией на пластике одних антител и выявлением их комплекса с IgE
с помощью антител, реагирующих с другим эпитопом. Для определения
антигенспецифических IgE-антител до сих пор используют радиоимму-
носорбентный тест (РАСТ) с фиксацией на твердой основе аллергена и
501
Рис. 125. Содержание IgE в различных биологических жидкостях.
а. Изменение концентрации сывороточного IgE в первые годы жизни детей.
б. Содержание IgE в биологических жидкостях здоровых взрослых людей.
выявлением связывания с ним IgE-антител с помощью анти-IgE, мечен-
ных радионуклидом. Созданы аналогичные иммуноферментные тест-
системы. Концентрацию IgE выражают в весовых единицах и в единицах
активности МЕ/мл; 1 ME равна 2,42 нг.
Константный ген Се находится в З'-части комплекса иммуноглобу-
линовых генов, занимая предпоследнее место «справа». Установлено, что
за переключение изотипов иммуноглобулина до гена Се ответствен ИЛ-4
(помимо взаимодействия CD4—CD154, см. раздел 3.5.2). В-клетки, сти-
мулированные бактериальным липополисахаридом в присутствии ИЛ-4,
начинают секретировать IgE.
Поскольку ИЛ-4 является продуктом Т-хелперов ТЬ2-типа, именно
эти клетки играют ключевую роль в обеспечении IgE-ответа и формиро-
вании аллергических реакций. И в норме, и при патологии синтез IgE
связан преимущественно с лимфоидной тканью, ассоциированной со
слизистыми оболочками, включая брыжеечные и бронхиальные лимфа-
тические узлы. Полагают, что это обусловлено особенностями микро-
окружения этих структур, которое способствует дифференцировке акти-
вированных СО+4-клеток в Th2. К факторам микроокружения, обладаю-
щим таким действием, относятся трансформирующий фактор роста р,
ИЛ-4, продуцируемый тучными клетками, а также стероидный гормон
1,25-дигидроксивитамин D3. Считают также, что эндотелий посткапил-
лярных венул в лимфатических узлах, связанных со слизистыми оболоч-
ками, экспрессирует (возможно, под действием тех же факторов) соот-
ветствующие адрессины, т.е. молекулы адгезии, которые распознают
мембранные структуры ТИ2-клеток и способствуют их миграции в ткань.
Ключевая роль ТИ2-клеток и их продуктов ИЛ-4 и 5 в развитии аллерги-
сло
ческих процессов достаточно хорошо аргументирована и проявляется не
только на стадии выработки IgE.
Формирование специфических ТЬ2-клеток и активация IgE+-B-Kne-
ток происходят в лимфатическом узле, откуда 1§Е+-бласты мигрируют в
lamina propria слизистых оболочек и подслизистый слой. Совместное
действие на клоны В-лимфоцитов аллергенов и ИЛ-4 одновременно с ак-
тивацией индуцирует экспрессию адгезивных молекул, способствующих
миграции этих клеток в lamina propria слизистых оболочек. Хотя типич-
ными являются случаи, когда место развертывания аллергического про-
цесса пространственно соответствует пути поступления аллергена
(например, при бронхиальной астме), это правило не универсально в
силу «солидарности» слизистых оболочек, т.е. способности клеток, акти-
вированных в одном регионе лимфоидной ткани слизистых оболочек,
мигрировать в другие регионы и там оседать в подслизистом слое и lam-
ina propria.
Важное место в контроле секреции IgE уделяют растворимой форме
молекулы CD23. Находясь на поверхности клеток, она выполняет роль
низкоаффинного рецептора (см. табл. 40). Этот С-лектиновый рецептор
присутствует на поверхности 30 % В-лимфоцитов, будучи связанным с
рецептором комплемента CR2 (CD21), и на 1 % Т-клеток и моноцитов (у
больных с аллергией этот процент существенно повышается). Под влия-
нием ИЛ-4 CD23 начинает продуцироваться В-клетками и моноцитами в
растворимой форме. Растворимая молекула CD23 взаимодействует с ре-
цепторным комплексом В-клеток, содержащим CD19, 21 и 81. При этом
через тирозинкиназу 1уп, связанную с CD19, в клетку запускается сигнал
к переключению изотипов иммуноглобулинов на Се, к усилению проли-
ферации IgE+-B-iuieTOK и секреции ими IgE.
Существуют и другие факторы, регулирующие выработку IgE. Так,
были получены Т-клеточные гибридомы, которые продуцировали факто-
ры, усиливающие выработку IgE (мол. масса 60 000, 15 000) и подавляю-
щие ее (мол. масса 30 000). Т-клетки вырабатывают факторы, усиливаю-
щие и подавляющие выработку IgE. Эти факторы имеют идентичную бел-
ковую часть и отличаются лишь наличием (у стимулирующего фактора)
или отсутствием (у подавляющего фактора) гликозилирования. Первый из
указанных факторов продуцируют СВ23+-Т-клетки. Не вызывает сомне-
ний роль ослабления супрессорного контроля за выработкой IgE. Меха-
низмы участия CD8+-cynpeccopoB в регуляции синтеза IgE и развития
аллергии не изучены; предполагают, что эти клетки продуцируют назван-
ный выше супрессорный фактор. В то же время известно, что функцию
супрессоров IgE-ответа могут выполнять СЭ4+-клетки типа ТЫ, которые
подавляют дифференцировку ТЬ2-клеток и секрецию ими ИЛ-4. Эта ак-
тивность ТЫ-клеток связана в основном с интерфероном у. В связи с этим
любой фактор, способствующий дифференцировке ТЫ-клеток, автомати-
чески ингибирует развитие ТЬ2-клеток и аллергических процессов.
К таким факторам относятся, например, ИЛ-12 и интерферон у.
IgE, секретируемые плазматическими клетками в слизистых оболоч-
ках, фиксируются на высокоаффинных рецепторах FceRI тучных клеток,
находящихся в том же компартменте слизистых оболочек, что и клетки-
505
FcsRII
Участки
протеолиза
Мембрана
клетки
Рис. 126. Строение рецепторов для IgE I и II типов.
Греческими буквами отмечены субъединицы FceRI. Линия, соединяющая две у-
цепи, — дисульфидная связь.
продуценты IgE. Рецептор FceRI имеет 4 цепи: a-цепь имеет два внекле-
точных домена, с помощью которых рецептор взаимодействует с домена-
ми Се2 и СеЗ IgE, 0-цепь, 4 раза пронизывающая мембрану, и две у-цепи,
которые передают сигнал в клетку. Цепь у гомологична ^-цепи Т-клеточ-
ного рецептора TCR-CD3 и даже может заменять ее в уб+-Т-клетках сли-
зистых оболочек (рис. 126 и раздел 3.1.2). Фиксация свободных молекул
IgE не сопровождается поступлением в клетку активационного сигнала.
IgE, для свободной формы которого, как уже отмечалось, характерен бы-
стрый оборот, на поверхности тучных клеток может сохраняться очень
долго (до 12 мес). Состояние организма, характеризующееся фиксацией
на рецепторах поверхности тучных клеток IgE-антител к конкретному ал-
лергену, обозначается как сенсибилизация к данному антигену.
5.2.1.3. Патохимическая стадия аллергических реакций
При поступлении аллергена в сенсибилизированный организм он дости-
гает мест сосредоточения тучных клеток, фиксировавших специфичные к
нему IgE-антитела, и, связываясь с ними, вызывает их попарное сшива-
ние. Именно это служит источником активирующих сигналов, которые
поступают в клетку при участии тирозинкиназ, ассоциированных с 0- и
у-цепями FceRI (их цитоплазматический домен содержит участок ITAM,
предназначенный для взаимодействия с тирозинкиназами — см. раздел
3.5.1). При различии пусковых сигналов и результирующего эффекта
основные пути передачи активационного сигнала в тучных клетках почти
совпадают с таковым в лимфоцитах. В обоих случаях активируется фос-
фолипаза С, происходят превращения фосфоинозитидов по схеме, рас-
смотренной в разделе 3.5.1, с образованием диацилглицерина и инози-
толтрифосфата. Первый активирует протеинкиназу С, второй обусловли-
вает мобилизацию Са2+ из внутриклеточных депо и усиление их поступ-
ления в клетку из межклеточного пространства. По крайней мере для
Связывание реагинов
с рецепторами FcsRI
тучных клеток
Действие на тучные клетки
неспецифических факторов
Рис. 127. События, приводящие к дегрануляции тучных клеток.
I. Сенсибилизация организма аллергеном, завершающаяся фиксацией индуциро-
ванных IgE-антител на мембранных FceRI тучных клеток. II. Реакция на повтор-
ное введение аллергена в виде дегрануляции сенсибилизированных тучных
клеток. III. Неспецифическая реакция тучных клеток — дегрануляция в ответ на
действие факторов, не имеющих отношения к аллергенам и реагинам.
Дегрануляция
тучных клеток
базофилов показано, что протеинкиназа С, а также кальмодулинзависи-
мая киназа вызывают фосфорилирование легкой цепи молекулы миозина
в двух различных участках. Это приводит к разрушению комплекса
актин—миозин, что позволяет гранулам прийти в соприкосновение с
плазматической мембраной. Результатом этого являются слияние мем-
бран гранулы и плазматической мембраны и выброс содержимого гранулы
наружу.
Параллельно усиливается метаболизм арахидоновой кислоты, являю-
щейся производным фосфоинозитидов (см. раздел 2.3.2). Активация под
влиянием накопления Са2+ и кальмодулина серинтреониновой протеин-
киназы кальциневрина вызывает активацию субъединицы «с» транс-
крипционного фактора NF-АТ. Включение же при участии протеин-
киназы С MAP-каскада завершается активацией гена c-jun и формирова-
505
нием транскрипционного фактора АР-1. Эти события, а также формиро-
вание транскрипционного фактора NF-кВ и других факторов обусловли-
вают индукцию цитокиновых генов.
Под влиянием накопления внутриклеточного Са2+ активируется
протеинкиназа А. К аналогичному результату приводит повышение внут-
риклеточной концентрации цАМФ вследствие активации аденилатцик-
лазы под влиянием сигналов, возникающих при сшивании мембранных
FceRI. Протеинкиназа А, с одной стороны, участвует в регенерации ряда
липидных медиаторов аллергии, с другой — фосфорилирует белки, обу-
словливающие ограничение активации тучных клеток. Схема событий,
определяющих дегрануляцию тучных клеток, показана на рис. 127.
Дегрануляция осуществляется в течение нескольких секунд. При
этом клетка сохраняет жизнеспособность. Дегрануляция может быть вы-
звана также действием неспецифических факторов — анафилатоксинов
СЗа и С5а, АТФ, АКТГ и некоторых лекарств. При этом также развива-
ется симптоматика аллергической реакции. Это явление имеет клиничес-
кое значение (например, в случае приема лекарственных веществ). Его
обозначают термином «псевдоаллергия».
Содержимое гранул включает гистамин и родственные субстанции,
пептидогликаны (гепарин, хондроинтинсульфат), протеиназы (триптазу,
химазу и т.д.) и другие ферменты (арилсульфатазу, 0-глюкуронидазу, пе-
роксидазу, супероксиддисмутазу). Некоторые из этих веществ служат хе-
мотаксическими факторами для нейтрофилов, эозинофилов и моно-
цитов. В разделе 1.1.2 уже рассматривались два типа тучных клеток, раз-
личающихся спектрами содержащихся в них протеинкиназ и пептидо-
гликанов: тип Т (эти клетки содержат триптазу, их основной пепти-
догликан — гепарин; содержатся в соединительной ткани) и тип СТ (со-
держат химазу и триптазу, пептидогликаны хондроитинсульфат и гепа-
рин; преобладают в слизистых оболочках).
Метаболиты арахидоновой кислоты (эйкозаноиды) продуцируются
несколько медленнее — в течение 10—45 мин. Их образование и свойства
рассматривались в разделе 2.3.2. Среди эйкозаноидов, выделяемых туч-
ными клетками, преобладают продукты липоксигеназного пути лейкот-
риены С4, В4 и D4, а среди продуктов циклоксигеназного пути —
простагландин D2. Кроме того, тучные клетки продуцируют липидный
фактор активации тромбоцитов. Несколько медленнее (в течение не-
скольких часов) активированные тучные клетки выделяют цитокины
ИЛ-4, 13, 5, 3 и 6, ГМ-КСФ, хемотаксические агенты, в частности ИЛ-8.
Сведения о продуктах тучных клеток, участвующих в развитии аллергии,
приведены в табл. 107.
5.2.1.4. Патофизиологическая стадия аллергических реакций
Во время этой стадии проявляются результаты взаимодействия медиатор-
ов, освободившихся из тучных клеток, с вторичными мишенями, како-
выми являются клетки эндотелия сосудов, гладких мышц, а также
лейкоциты крови и тромбоциты. Мы уже рассматривали эффекты эйко-
заноидов и других медиаторов аллергического воспаления (см. раздел
506
Таблица 107. Продукты, выделяемые тучными клетками при аллергических
реакциях
Группы веществ Срок выделения Конкретные вещества Эффекты
Амины В преде- лах ми- нуты Гистамин, серотонин Гистамин: расширение сосудов (эритема), повышение проницае- мости сосудов (отек), зуд, брон- хоспазм
Пептидо- гликаны То же Гепарин, хондро- итинсульфат Местное расширение сосудов, по- вышение их проницаемости
Липидные метаболиты (1 II Фактор активации тромбоцитов Повышение проницаемости сосу- дов, отек, экстравазация клеток, тромбозы, проявления поздней фазы реакции
Ферменты It It Триптаза, химаза, арилсульфатаза, пер- оксидаза, 0-глюкуро- нидаза Формирование кининов, вызыва- ющих расширение сосудов, по- вышение проницаемости сосудов, боль
Эйкозано- иды 10- 45 мин Лейкотриены С4, В4, D4, простагландин D2, тромбоксан А2 Расширение сосудов, эмиграция лейкоцитов, геморрагии, спазм бронхов, гиперпродукция слизи, зуд (тромбоксан), проявления поздней фазы реакции
Цитокины 2-12 ч ИЛ-3,4,5,6 и 13, ГМ-КСФ, хемокины Активация эндотелиальных кле- ток (ИЛ-4, хемокины). Хемотак- сис эозинофилов (ИЛ-5), нейтро- филов (хемокины), базофилов. Активация мигрировавших лейко- цитов. Развитие воспаления
2.2.3). Здесь при описании последствий активации тучных клеток мы
будем исходить из феноменологии гиперчувствительности немедленного
типа. В схематической форме клеточные и патохимические основы про-
явлений гиперчувствительности немедленного типа отражены на рис. 128.
1. Местное расширение сосудов. Проявляется быстро и
связано с непосредственным действием гистамина, несколько позже —
эйкозаноидов, а также с активностью протеиназ, способствующих образо-
ванию кининов. Видимым проявлением является покраснение (эритема).
2. Повышение проницаемости сосудов. Его причина
заключается в сокращении эндотелиальных клеток под действием гиста-
мина, лейкотриенов и фактора, активирующего тромбоциты. Приводит к
развитию отека и способствует экстравазации клеток крови. Локальное
нарушение проницаемости с формированием лейкоцитарных экссудатдв
и геморрагий составляет основу кожных высыпаний. Выраженное скоп-
ление жидкости в субэпидермальном пространстве — морфологический
субстрат волдырей.
507
Немедленная реакция
Дегрануляция
тучных клеток
Отложенная реакция
Нейтро- Эозино-
филы филы и т.д.
Замедленней реакция
Макрофаги
Освобождение: Секреция, дегрануляция: Секреция.
предобразованных вновь
субстанций (<1 мин) - синтезированных протеаз,
гистамина, субстанций цитокинов и т.д.
протеогликанов, (10-45 мин) -
кининогена, эйкозаноидов,
хемоаттрактантов, PAF,
пептидаз цитокинов (2-12 ч)
цитокинов,
ферментов,
бактерио/цитостатических
субстанций
Расширение сосудов, повышение
проницаемости, микротромбы, отек,
кровоизлияния, зуд, бронхоспазм
Инфильтрация клетками,
уплотнение, отек, эритема,
кровоизлияния
Инфильтрация клетками, уплотнение,
воспаление пролиферативного типа,
формирование гранулемы
Рис. 128. Эффекторные проявления реакций гиперчувствительности немедленно-
го и замедленного типа.
Вверху — графическое изображение кинетики развития реакций гиперчувстви-
тельности; ниже — основные типы эффекторных клеток, их продукты и способ
их выделения; в рамке — морфологические и клинические проявления реакций
гиперчувствительности.
3. Спазм гладкой мускулатуры, в частности бронхов.
Вызывается лейкотриенами С4 и D4, простагландином D2, тромбокса-
ном А2, в меньшей степени гистамином. Проявление — приступ бронхи-
альной астмы.
4. Гиперпродукция слизи (носовой, бронхиальной) и
других секретов (слез и т.д,.). Вызывается лейкотриенами. Сопутствует
бронхоспазму или служит самостоятельным проявлением реакции (на-
пример, на вдыхание пыльцы). Аналогичные явления в кишечнике вызы-
вают диарею.
5. Раздражение нервных окончаний, дающее
508
ощущение зуда и боли. Вызывается соответственно гистамином и тром-
боксаном А2, а также кининами.
Этот комплекс реакций (эритема, отеки, волдыри, бронхоспазм, уси-
ленное выделение слизи, зуд) характеризует быструю фазу реакции не-
медленной гиперчувствительности, проявляющуюся в пределах 10—
20 мин после поступления в организм аллергена. Реакция может прекра-
титься также достаточно быстро, в пределах десятков минут — часа. Од-
нако вслед за снижением реакции может развиться новая ее фаза, не-
сколько отличающаяся по механизмам и проявлениям. Это поздняя (от-
ложенная) фаза гиперчувствительности немедленного типа, разверты-
вающаяся через 2—6 ч после контакта с аллергеном. Ее проявлениями
служат отек, краснота, уплотнение кожи, сохраняющиеся в течение 1 —
2 сут, после чего формируются петехии.
Поздняя стадия аллергических реакций немедленного типа обуслов-
лена преимущественно активностью вторичных мишеней аллергических
реакций. Прежде всего это лейкоциты (нейтрофилы, эозинофилы) и
тромбоциты, привлекаемые в очаг поражения продуктами дегрануляции
тучных клеток, в частности лейкотриенами, фактором активации тромбо-
цитов, а также продуктами активности ферментов. Мигрирующие в очаг
лейкоциты выделяют протеолитические ферменты и другие активные
субстанции. Под влиянием локальных процессов протеолиза в очаге реа-
кции образуются кинины, активируются компоненты системы компле-
мента (с образованием анафилатоксинов) и свертывающая система.
Фактор активации тромбоцитов обусловливает склеивание тромбоцитов
и тромбообразование. Эта фаза немедленной гиперчувствительности от-
ражает развитие воспалительной реакции, но не обычной, а гиперерги-
ческой (аллергической), которая не успела проявиться на раннем этапе
реакции.
Характерной чертой аллергического воспаления является повышен-
ное участие в нем эозинофилов. Их поступление в очаг аллергического
воспаления определяется двумя механизмами: хемотаксисом и адгезив-
ными взаимодействиями, обеспечивающими проникновение этих клеток
в очаг воспаления. Хемотаксис эозинофилов обусловливают ИЛ-8, фак-
тор активации тромбоцитов, пептиды, вырабатываемые эндотелиальны-
ми клетками под влиянием ИЛ-4, и другие хемотаксины. Эозинофилы
проникают через сосудистую стенку благодаря наличию на их поверхнос-
ти гликопротеинов, взаимодействующих с L-селектинами эндотелиаль-
ных клеток, а также интегрина VLA-4, распознающего молекулу VCAM-1
на тех же клетках. Уже в очаге аллергического воспаления эозинофилы
активируются под влиянием ИЛ-5 и 13, что сопровождается дегрануля-
цией с освобождением главного щелочного белка и катионного белка.
Эозинофилы в наибольшей степени причастны именно к развитию
поздней фазы аллергических реакций немедленного типа, о чем свиде-
тельствует накопление этих клеток под базальной мембраной слизистой
оболочки бронхов и обнаружение их в слизи больных бронхиальной аст-
мой. В связи со способностью этих клеток к внеклеточному цитолизу,
обусловленному выделением главного щелочного белка и катионных
белков, эозинофилы являются основными факторами тканевого повреж-
wq
Таблица 108. Цитокины и аллергия
Процессы, связанные с аллергией Цитокины Эффекты
Развитие тучных клеток ФСК, ИЛ-10, ГМ-КСФ, Г-КСФ, ИЛ-9 Способствуют развитию туч- ных клеток
Пролиферация тучных клеток ФСК, ИЛ-3, 4, 10 и 13, Г-КСФ, ГМ-КСФ, ИЛ-9 Факторы и кофакторы роста тучных клеток
Дегрануляция тучных клеток ФНОа Усиливает освобождение гистамина
Развитие и активация эозинофилов ИЛ-5 и 13, ГМ-КСФ Способствуют участию эози- нофилов в реализации аллер- гических реакций
Выработка IgE ИЛ-4 и 13 ИЛ-4 вызывает переключе- ние изотипов Ig на Се, оба усиливают секрецию IgE по СО23-зависимому механизму
Проявления аллергии немедленного типа ФНОа ФНОа, ИЛ-1,4,5,6,8 и 13 Повышает чувствительность гладких мышц бронхов к гистамину Участвуют в развитии аллер- гического воспаления
Развитие ГЗТ ИЛ-12 ИФНу, ИЛ-2, ФНОа, 0, ИЛ-1,6 и 8, ГМ-КСФ Способствует развитию ТЫ- эффекторов ГЗТ Участвуют в реализации ГЗТ
Пр имечание. ФСК — фактор стволовых клеток; ИФН — интерферон; ГЗТ —
гиперчувствительность замедленного типа.
дения при аллергических реакциях, а также главными эффекторами за-
щиты при инвазии гельминтов. Кроме того, эозинофилы выделяют
обычные медиаторы аллергии лейкотриены и фактор активации тромбо-
цитов и обусловливают дегрануляцию тучных клеток и базофилов.
Базофилы поступают в очаг поражения вследствие срабатывания ме-
ханизмов, аналогичных тем, которые привлекают в очаг эозинофилы.
По-видимому, участие базофилов в развитии аллергических реакций ре-
ализуется именно в позднюю фазу. В течение этой фазы происходит де-
грануляция базофилов и тучных клеток, частично осуществляющаяся без
воздействия аллергена, как реакция на высокое содержание активных
субстанций, способных самостоятельно вызвать дегрануляцию клеток на-
званных типов.
Важнейшую роль в развитии поздней фазы аллергической реакции
играют цитокины, продуцируемые к этому моменту активированными
тучными клетками и лейкоцитами-мигрантами (табл. 108). Среди них
классические провоспалительные цитокины ИЛ-1, ФНОа, ИЛ-6, а также
хемокины и ГМ-КСФ. Эти вещества, вызывая экспрессию молекул адге-
е тл
зии на клетках эндотелия, способствуют локальному сосредоточению
лейкоцитов в очаге воспаления и, активируя их, обусловливают раз-
вертывание воспалительного процесса. Их продуцентами являются моно-
циты, мигрирующие в очаг поражения. Поскольку на их поверхности в
небольшом количестве обнаружены FceRI, они могут реагировать не
только на местную «флогогенную обстановку», но и непосредственно на
связывание аллергена. Кроме этих цитокинов, в очаге накапливаются
ИЛ-4, 5, 13 и 3. Их вырабатывают, во-первых, СО4+-Т-клетки подкласса
Th2 — основной тип лимфоцитов, скапливающихся в зоне аллергическо-
го воспаления, во-вторых, тучные клетки. Названные цитокины могут
поддержать аллергическую реакцию, поскольку они служат факторами
роста и активации тучных клеток и эозинофилов, а ИЛ-4, как уже отме-
чалось, способствует развитию хелперов подкласса Th2 и выработке IgE.
Хроническая воспалительная реакция является обязательным спутником
ряда аллергических заболеваний, прежде всего бронхиальной астмы. Ее
кардинальное отличие от воспалительной реакции, составляющей основу
гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ), состоит в накоплении
эозинофилов и ТЬ2-лимфоцитов, тогда как при ГЗТ преобладают и опре-
деляют проявления реакции макрофаги и ТЫ-лимфоциты.
Выше рассматривались локальные проявления аллергии, характер
которых в значительной степени определяется путями поступления ал-
лергена. Более редкими являются системные аллергические реакции. Их
основой служит вовлечение в ответ преимущественно соединительно-
тканных тучных клеток. Системные реакции могут проявляться в виде
анафилактического шока и крапивницы. Если во втором случае процесс,
развивающийся в коже, в принципе аналогичен локальным проявлениям
аллергии, то анафилактический шок по клиническим проявлениям зани-
мает особое место.
Анафилактический шок развивается при поступлении (как правило,
парентеральном) в сенсибилизированный организм достаточно высоких
доз аллергена. Чаще всего это происходит при введении лекарств (напри-
мер, антибиотиков), но наблюдается также после укусов насекомых или
При потреблении пищевых продуктов, содержащих аллергены. Симпто-
матика развивается через несколько минут. Она состоит как в обычных
аллергических проявлениях (высыпания, бронхоспазм, зуд, желудочно-
кишечные расстройства), так и в характерных признаках сердечно-сосу-
дистых проявлений (тахикардия, слабость, бледность, падение кровяного
/давления, потеря сознания — вплоть до смерти). Основой этих наруше-
ний являются снижение сосудистого тонуса и выход жидкой части крови
в ткани. В реализации анафилактического шока участвует гистамин; роль
Других медиаторов пока точно не установлена.
5.2.1.5. Принципы терапии и предупреждения аллергических процессов.
Специфическая десенсибилизация
Современные подходы к профилактике и устранению проявлений аллер-
гии основаны на сведениях о механизмах их развития, вовлекаемых в них
сигнальных путях и конкретных факторах, участвующих в реализации
511
аллергических реакций. При лечении аллергических заболеваний наибо-
лее широко применяются адренергические 0-агонисты, факторы, способ-
ствующие повышению уровня цАМФ, ингибиторы липооксигеназного
пути, антагонисты гистамина и лейкотриены, агенты, ослабляющие экс-
прессию молекул адгезии и т.д. Использование этих препаратов основано
на ослаблении промежуточных звеньев развития аллергических про-
цессов.
Наиболее радикальным подходом к предупреждению развития аллер-
гических реакций является специфическая иммунотерапия, основанная
на десенсибилизации. Ее суть состоит в повторном введении (обычно
подкожном) аллергена, к которому организм сенсибилизирован, начиная
с малой дозы с последующим ее постепенным повышением. По достиже-
нии максимальной дозы ее вводят несколько раз, увеличивая интервал
между инъекциями. Основными лабораторными показателями эффек-
тивной иммунотерапии служат повышение титра сывороточных IgG-
антител (блокирующих) к данному аллергену, уровня IgG- и IgA-антител
в слюне, а также характерная динамика IgE-антител — сначала подъем их
концентрации в течение нескольких месяцев, затем прогрессирующее
снижение. При успешном проведении специфической иммунотерапии
достигается длительный клинический эффект, однако полного излечения
не происходит.
5.2.2. Гиперчувствительность, связанная с нереагиновыми антителами
Гиперчувствительность, обусловленная цитотоксическими реакциями
(II тип гиперчувствительности). К этой группе иммунопатологических
процессов относят заболевания, при которых повреждение обусловлено
цитотоксическим эффектом, опосредованным антителами. Непосредст-
венной причиной цитолиза при этом могут быть действие комплемента,
активируемого по классическому пути, антителозависимый клеточный
цитолиз или фагоцитоз опсонизированных объектов макрофагами. Спо-
собностью включать эти реакции обладают преимущественно антитела
изотипов IgGl и IgG3, которые могут взаимодействовать с Fcy-рецептор-
ами NK-клеток и макрофагов, а также (наряду с IgM) связывать компле-
мент.
Легче всего цитолизу подвергаются эритроциты. Поэтому в основе
значительного числа заболеваний этой группы лежит гемолиз. Класси-
ческим примером поражения такого типа является реакция на перелива-
ние несовместимой крови (см. раздел 4.3.3). Массовая гемагглютинация
приводит к тромбированию мелких сосудов, а гемолиз — к повреждению
мембран почек.
Другим примером гемолитических заболеваний этой группы является
гемолитическая патология, связанная с Rh-конфликтом матери и плода.
Система Rh (резус) представляет собой одну из систем эритроцитарных
аллоантигенов человека. Они кодируются тремя генетическими локусами
С, D и Е, каждый из которых может быть представлен несколькими ал-
лельными формами. Среди продуктов генов наибольшей иммуногеннос-
тью обладает антиген D, который часто обозначается просто как
512
Рис. 129. Схема резус-конфликга.
1 — сенсибилизация резус-отрица-
тельной матери при первой беремен-
ности резус-положительным плодом;
2 — реализация действия предобразо-
ванных антител при повторных бере
менностях резус-положительным пло-
дом. Стрелки— основное направле-
ние иммунных воздействий, связан-
ных с трансплацентарным транзитом
антигена (1) и антител (2).
Rh-антиген. Естественные антитела к Rh-антигенам не образуются (что
отличает систему Rh от системы АВО). Однако в том случае, если Rh-от-
рицательная (D) женщина беременна Rh-положительным плодом, про-
исходят ее иммунизация антигеном D и появление IgG-антител. Послед-
ние способны проникать через плаценту и вызывать повреждение клеток
плода, в первую очередь гемолиз его эритроцитов, что проявляется в
форме желтухи и анемии (рис. 129). Патология проявляется, как правило,
при повторных беременностях Rh-положительным плодом. Она может
быть предотвращена профилактическим введением IgG-антител, которые
подавляют образование собственных антител той же специфичности.
В эту группу входят также различные типы аутоиммунной патологии,
при которой мишенью аутоантител становятся кроветворные клетки.
При этом мишенью цитотоксических реакций, связанных с антителами,
могут быть не только собственные антигены организма, но и фиксиро-
ванные на них экзогенные субстанции. Это наблюдается при некоторых
формах лекарственной непереносимости, приводящей к поражению кле-
ток крови — гемолитической анемии, агранулоцитозу, тромбоцитопени-
ческой пурпуре.
Аутоантитела различной специфичности появляются при системной
красной волчанке, ревматоидном артрите и других системных заболева-
ниях соединительной ткани группы коллагенозов и в значительной сте-
пени определяют клиническую картину этих заболеваний (см. раздел
5.3). Прототипом такого рода цитотоксических реакций может служить
экспериментальный нефрит Мазуги, вызываемый введением антител к
эпителиальным клеткам клубочков почки.
Выделяют особую разновидность патологических реакций, вызывае-
мых антителами. Такие реакции обусловлены не цитотоксическим эф-
фектом, а нарушенной сигнализацией, вплоть до активации клеток.
Проявлением данной патологии является аутоиммунный тиреотоксикоз
(см. также раздел 5.3). В искусственных условиях использования моно-
клональных антител к антигенам CD3-рецепторного комплекса Т-лим-
Крупный ИК
(АГ-АТ)
Комплекс Анафилатоксины
АГ-АТ-С' СЗа, С5а
Активация С'
Развитие воспаления
Рис. 130. Механизмы развития иммунокомплексной патологии.
Вверху — основные факторы патогенности; ниже — клетки, вовлекаемые в реак-
ции и их продукты; внизу — основные эффекты, формирующие патологию.
Нф — нейтрофилы, Мон — моноциты, Бф — базофилы.
фоцитов происходят активация этих клеток и гиперпродукция цитоки-
нов. При этом развивается симптоматика, аналогичная той, которую вы-
зывает передозировка цитокинов (см. раздел 3.4.2).
Иммунокомплексная патология (тип III гиперчувствителыюсти). При
взаимодействии антител с растворимыми антигенами образуются рас-
творимые комплексы и лишь при определенных соотношениях антиге-
нов и антител в составе комплексов (при некотором избытке антигена)
они преципитируют (см. раздел 3.2.2). При связывании компонентов
комплемента преципитаты иммунных комплексов растворяются. Рас-
творимые иммунные комплексы обычно быстро выводятся через почки.
Однако при дефиците комплемента, а также при избытке антигена повы-
шается склонность к формированию нерастворимых иммунных комплек-
сов. Хотя они могут элиминироваться макрофагами, эти клетки не всегда
справляются с нагрузкой, особенно если их функция нарушена. То же
происходит, если в состав комплексов входят антитела тех изотипов, ко-
торые не способны взаимодействовать с Fcy-рецепторами макрофагов
(например, IgA). Иммунные комплексы откладываются преимуществен-
но на сосудистой стенке и на тех структурах, которые экспрессируют Fc-
рецепторы, например, на базальных мембранах, в том числе почечных.
Отложения иммунных комплексов обладают выраженным спектром
биологических эффектов (рис. 130). Они активируют комплемент по
классическому пути, что сопровождается образованием анафилатоксинов
СЗа и СЗЬ, привлекают и активируют макрофаги, инициирующие раз-
витие местного воспалительного процесса с привлечением нейтрофилов
и тучных клеток. Внутрисосудистые отложения иммунных комплексов
С1Л
способствуют агрегации тромбоцитов с формированием микротромбов и
освобождением вазоактивных веществ. В места отложения иммунных
комплексов привлекаются активированные макрофаги, нейтрофилы и
тучные клетки; здесь происходит агрегация тромбоцитов. Все это обу-
словливает локальное накопление медиаторов воспаления — анафила-
токсинов, кининов, продуктов тучных клеток (гистамина и эйкозано-
идов) и выделяемых нейтрофилами и макрофагами протеиназ, катион-
ных белков. В этих участках концентрируется очень много провоспали-
тельных цитокинов, включая ФНОа, и хемокинов. Все это создает осно-
ву для развития гиперергического воспаления, часто сопровождающегося
деструкцией тканевых структур.
Классическими проявлениями иммунокомплексной патологии на
местном и системном уровнях могут служить феномен Артюса и сыво-
роточная болезнь. Феномен Артюса впервые был воспроизведен путем
повторного (с интервалом 5 сут) подкожного введения кроликам лоша-
диной сыворотки. При этом в месте введения проявлялась выраженная
реакция в виде отека, а после 6-го введения развился очаг гиперерги-
ческого воспаления с некрозом. В процессе индукции феномена Артю-
са в сыворотке крови накапливается большое количество антител.
Развитие реакции связано с формированием иммунных комплексов в
месте введения антигена. При этом развивается локальная «васкуляр-
но-некротическая реакция» с тромбозом сосудов, стазом, геморрагия-
ми, обильной инфильтрацией нейтрофилами, локальным некрозом.
Феномен может быть воспроизведен в пассивном варианте: кролику
внутривенно вводят готовые антитела, а через 4—5 ч (время, необходи-
мое для фиксации антител в коже) внутрикожно вводят антиген; фор-
мирующаяся локально реакция не отличается от таковой при активном
варианте феномена.
Сывороточная болезнь развивается при повторном внутривенном
введении высоких доз антигена (в исходном варианте лечебной сыворот-
ки с целью профилактики столбняка). На 6—7-е сутки после введения
антигена в сыворотке начинают накапливаться антитела, и очередное
введение антигена приводит к быстрому внутрисосудистому формирова-
нию иммунных комплексов, в том числе нерастворимых. Наиболее вы-
раженная патология наблюдается в случаях преобладания в иммунных
комплексах антигена (типа AT2ATls АГ3АГ2, АГ4АТ3). При этом наблю-
даются общие симптомы (лихорадка) и локальные проявления, завися-
щие от мест отложения иммунных комплексов: васкулит (отложения
иммунных комплексов на сосудистой стенке с последующим ее вовлече-
нием в воспаление), артрит (при отложении комплексов в суставах), не-
фрит (отложения комплексов в почках).
Указанные проявления типичны для некоторых аутоиммунных забо-
леваний, в частности коллагенозов, при которых формирование и отло-
жение иммунных комплексов имеют важное патогенетическое значение
(системная красная волчанка, ревматоидный артрит). Некоторые формы
Нефритов как у человека, так и у экспериментальных животных имеют
иммунокомплексную основу. При систематическом поступлении антиге-
на через легкие развивается иммунокомплексное поражение бронхоле-
515
гочного аппарата, иногда имеющее характер профессионального заболе-
вания («легкие фермеров», «легкие меховщиков» и т.д.).
Помимо методов устранения причины (систематическое поступле-
ние антигена, ослабление аутоиммунного процесса), эффективным спо-
собом терапии иммунокомплексных заболеваний является гемосорбция.
5.2.3. Гиперчувствительность замедленного типа
Этот, IV, тип гиперчувствительности является единственным ее типом,
непосредственной основой проявлений которого служат клеточные, а не
гуморальные факторы аллергии. Ее прототипом является реакция Ман-
ту — ответ сенсибилизированного организма на внутрикожное введение
туберкулина. Эта реакция развивается медленнее, чем немедленные реак-
ции типа крапивницы, и достигает максимальной выраженности через
24—48 ч. Ее проявлением служит гиперемированная папула со слабым
отеком, но выраженным уплотнением. В центре папулы может развиться
некроз. Морфологической основой реакции является очаг воспаления с
умеренно выраженными сосудистыми явлениями и наличием лимфоци-
тарно-макрофагальной инфильтрации (лишь временно в очаге присутст-
вуют нейтрофилы).
Реакция ГЗТ лежит в основе одной из двух главных форм Т-клеточ-
ного иммунного ответа и уже была детально описана (см. раздел 4.1.3 и
рис. 91). Кратко ее генез может быть представлен следующим образом.
Обязательным условием развития реакции является предварительная
сенсибилизация. С места введения аллергена в лимфатический узел,
регионарный по отношению к этому месту, мигрируют белые отростча-
тые эпидермоциты (клетки Лангерганса) или дендритные клетки слизис-
тых оболочек, которые транспортируют пептидный фрагмент антигена в
составе мембранных молекул МНС II класса. На этот антигенный пептид
реагируют С04+-Т-лимфоциты, которые пролиферируют и дифферен-
цируются в ТЫ-клетки.
При повторном внедрении антигена в соответствующий участок по-
ступают сенсибилизированные Thl-клетки и активируют сначала ре-
зидентные, а затем мигрирующие сюда макрофаги, что проявляется в
развитии воспаления, в котором клеточная инфильтрация преобладает
над сосудистыми изменениями. Исключительно важную роль в патоге-
незе этой реакции играют гуморальные продукты эффекторных клеток.
Но ими являются не гистамин, эйкозаноиды или вазоактивные пепти-
ды, а цитокины. Всю феноменологию реакции можно воспроизвести с
помощью трех групп цитокинов: лимфокинов, продуцируемых ТЫ-
клетками (в первую очередь интерферона у, кроме того, ФНОа и 0, ИЛ-
2, ГМ-КСФ), провоспалительных цитокинов, выделяемых макрофагами
(ИЛ-1, ФНОа, ИЛ-6) и хемокинов, выделяемых названными клетками
и стромальными элементами. Среди последних 0-хемокины, являющие-
ся хемотоксинами для макрофагов и лимфоцитов, а-хемокины, прив-
лекающие в очаг поражения нейтрофилы, а также фактор, ингибирую-
щий миграцию макрофагов, — хемокин, ответственный за задержку
мигрирующих клеток.
<7 К
Вариантом реакции ГЗТ, имеющим прямое отношение к патологии,
является контактная гиперчувствительность. Ее основой служит связыва-
ние гаптенов (например, лекарств), наносимых на кожу, с дендритными
клетками (клетками Лангерганса) и последующая цепь событий, практи-
чески идентичная описанной выше. Таким образом, в данном случае
низкомолекулярное химическое вещество выполняет роль антигенного
пептида. Пока в «канонических» иммунных процессах нет места для пре-
зентации непептидных веществ. В то же время известно, что возможна,
например, презентация липидов в составе молекул CD1. По-видимому,
нечто аналогичное происходит и в данном случае, тем более, что CD1
экспрессируется дендритными клетками. Конечным результатом вклю-
чаемой при этом реакции является формирование воспалительных изме-
нений кожи — дерматита. Реакция проявляется максимально через
15—20 ч. Ее основой служит мононуклеарная инфильтрация с отеком
эпидермиса и образованием в эпидермальных клетках микропузырьков.
При хроническом воздействии данного фактора развивается дерматит
типа экземы. Контактный дерматит могут вызывать такие вещества, как
динитрохлорбензол (его аппликации используют для тестирования реак-
тивности Т-клеток in vivo), динитрофенол, п-фенилендиамин, неомицин
и даже металлы (например, никель).
Будучи проявлением иммунной защиты при некоторых инфекцион-
ных заболеваниях (лепре, туберкулезе), ГЗТ легко приобретают черты по-
вреждающей реакции. При упомянутых заболеваниях это происходит,
например, при формировании гранулематозного варианта данной реа-
кции (см. раздел 4.3.1): при невозможности разрушения и удаления воз-
будителей вокруг клеток, в которых они содержатся, формируется
клеточный вал из макрофагов и Т-лимфоцитов с образованием грануле-
мы. Внутри гранулемы клетки погибают, происходит казеозный распад
ткани. В результате защитная реакция (изоляция микроорганизма) пере-
ходит в повреждающую. Гранулематозная реакция служит основой пато-
логии при заболеваниях, вызываемых микобактериями, а также при
саркоидозе.
К разновидностям ГЗТ иногда относят реакцию Джонса—Мотта, ко-
торую также называют реакцией кожной базофильной гиперчувствитель-
ности. Она развивается в ответ на введение очень малых доз белковых
веществ в сенсибилизированный организм и может предшествовать фор-
мированию антителозависимой реакции. Динамика ее такая же, как у
обычной кожной реакции ГЗТ. Как и при ГЗТ, основная патогенетичес-
кая роль в ее развитии принадлежит Т-клеткам. Главное отличие реакции
Джонса—Мотта от других кожных реакций гиперчувствительности состо-
ит в преобладании базофилов в инфильтратах, что связывают с выработ-
кой Т-клетками фактора, привлекающего в очаг реакции базофилы.
Значение базофильной гиперчувствительности для патологии человека
не установлено.
Некоторые авторы причисляют к гиперчувствительности IV типа ци-
тотоксические реакции типа трансплантационной. Однако их едва ли
Можно квалифицировать как гиперчувствительность: это обычные фор-
мы иммунного ответа.
517
Различают 4 типа гиперчувствительности: анафилактическая (ги-
перчувствительность немедленного типа), цитотоксическая, имму-
нокомплексная и гиперчувствительность замедленного типа.
Патогенез поражений первого типа, обозначаемых как аллергия в
узком смысле слова, связан с выработкой IgE-антител в ответ на
попадание в организм разновидности антигенов — аллергенов. IgE-
антитела фиксируются на Fc-рецепторах тучных клеток, что со-
ставляет основу сенсибилизации организма. При повторном по-
ступлении аллергена он связывается с фиксированными IgE-анти-
телами. Это вызывает выброс тучными клетками гистамина и ряда
других веществ, обусловливающих аллергические реакции. Прояв-
ления этих реакций определяются локализацией сенсибилизиро-
ванных клеток в органах-мишенях. Их основой служат расширение
сосудов, повышение их проницаемости, спазм гладкой мускула-
туры. Наиболее типичные проявления аллергии — кожные реакции
типа крапивницы (при хроническом действии аллергена — атопи-
ческий дерматит), реакции дыхательного аппарата типа бронхо-
спазма, общие реакции в форме анафилактического шока. Приме-
ром гиперчувствительности цитотоксического типа является гемо-
лиз при переливании несовместимой крови, примером иммуно-
комплексной гиперчувствительности — сывороточная болезнь. 1
Гиперчувствительность замедленного типа обусловлена активацией
CD4+ Т-лимфоцитов. Основой реакций этого типа являются про-
лиферация Т-лимфоцитов, выделение ими цитокинов, активация
макрофагов. Клинически замедленная гиперчувствительность про-
является в форме контактного дерматита, формирования гранулем
при микобактериальной инфекции и т.д. Развитие гиперчувстви-
тельности немедленного и замедленного типов контролируется ци-
токинами: продукты Т-хелперов типа Th2 способствуют развитию
аллергии немедленного типа, а продукты хелперов типа ТЫ — ги-
перчувствительности замедленного типа. i
5.3. АУТОИММУННЫЕ ПРОЦЕССЫ
5.3.1. Аутоиммунные заболевания и аутотолерантность
5.3.1.1. Концепция аутотолерантности
^реактивность иммунных механизмов в отношении организма-хозяина
является аксиомой иммунологии, и в то же время проявления аутореак-
тивности и аутоагрессии были известны иммунологам еще на рубеже
XIX—XX вв. В те времена, когда даже не пытались объяснить причины
запрета на аутоиммунитет, П.Эрлих сформулировал его как «боязнь
самоотравления» (horor autotoxicus), а А.М.Безредка был склонен считать
аутоиммунные проявления нормой. Позже эта двойственность в отноше-
518
нии к аутоиммунным процессам сохранялась. Теоретическое обоснование
отсутствия аутореактивности иммунной системы предложил Ф.Н.Бернет
в своей селекционно-клональной теории: из первоначального «полного»
набора клонов лимфоцитов, несущих рецепторы для всех мыслимых
эпитопных структур, в процессе онтогенеза выбраковываются клоны,
которые встречают «свой» антиген в тот период своей дифференцировки,
когда такой контакт вызывает не активацию, а гибель клетки. Это
объяснение в почти неизменной (лишь конкретизированной) форме
принимается современной иммунологией.
По современным воззрениям, ключевая роль в формировании толе-
рантности принадлежит селекции Т-лимфоцитов, а именно ее отрица-
тельному этапу, реализуемому как в тимусе, так и на периферии (см.
разделы 1.1.1 и 4.3.4). «Первичный» антигенраспознающий репертуар, от-
корректированный на этапе положительной селекции таким образом, что
в нем сохраняются лишь клоны, способные распознавать пептиды в
«контексте» собственных молекул главного комплекса гистосовмести-
мости (МНС), подвергается отрицательной селекции. Последнее состоит
в следующем: клоны, которые несут рецепторы, распознающие аутоло-
гичные пептиды в составе аутологичных молекул МНС, контактируют с
дендритными клетками тимуса, экспрессирующими как раз такие комби-
нации молекул МНС с пептидными фрагментами белков, содержащими-
ся в тимусе. Вследствие этого взаимодействия в тимоциты поступает
сигнал, приводящий к развитию программированной гибели (апоптоза).
Однако, поскольку в тимусе содержатся не все аутологичные антигены
(нет, например, органоспецифических белков), среди Т-клеток, поступа-
ющих из тимуса на периферию, присутствуют аутореактивные клоны.
Они элиминируются в периферических лимфоидных органах, хотя ос-
новным механизмом элиминации в этом случае служит индукция не
апоптоза, а анергии. Таким образом, часть аутореактивных клонов Т-кле-
ток сохраняется, но не работает.
В-лимфоциты также подвергаются отрицательной селекции в про-
цессе созревания (ее механизмы пока не выяснены). Однако даже если
аутореактивные В-лимфоциты каким-то образом сохраняются в процессе
дифференцировки или если они образуются вследствие усиленного мута-
генеза в зародышевых центрах, возможность развития при их участии ау-
тоиммунного ответа невелика, поскольку такой ответ не может быть
поддержан Т-хелперами. С отсутствием костимуляции со стороны Т-хел-
перов связывают гибель аутоспецифических мутантных В-лимфоцитов в
зародышевых центрах. Постулируется также наличие в иммунной систе-
ме супрессорных клеток (по-видимому, СО8+-Т-лимфоцитов), предот-
вращающих активацию аутореактивных клонов.
Известно, что CD5+-B1 -клетки серозных полостей вырабатывают
«естественные» (т.е. не индуцированные иммунизацией) IgM-антитела, в
том числе к некоторым аутологичным антигенам. Особенность этих
антител состоит в полиспецифичности: они могут реагировать с субстан-
циями, относящимися к различным химическим группам. Так, некото-
рые из этих антител реагируют с ДНК и одновременно с белками цито-
скелета. У всех людей в сыворотке крови в малых количествах присутст-
519
вуют нормальные антитела, реагирующие с ДНК, компонентами цито-
скелета, миелином, сывороточным альбумином, тиреоглобулином, ци-
тохромом с, коллагеном, трансферрином, с компонентами клеток сердца,
почек, эритроцитами, фибробластами. С возрастом титр этих антител на-
растает. Никаких патологических последствий от присутствия данных
антител обычно не регистрируется.
В сыворотке крови содержатся также органоспецифические IgG-ауто-
антитела, имеющие скорее всего иммунную природу, но также не приво-
дящие к развитию патологии. С помощью гибридомной технологии уда-
ется выделить клоны клеток, продуцирующих антитела к аутологичным
компонентам из селезенки неиммунизированных животных (особенно
высока вероятность выделения подобных клонов из селезенки мышей «ау-
тоиммунных» линий), а с помощью процедуры клонирования получены
клоны Т-клеток, распознающих аутологичные антигенные пептиды. По
мнению некоторых исследователей, естественные аутоантитела выполня-
ют в организме конкретные функции: служат транспортными белками,
факторами иммунного гомеостаза и др. По-видимому, и аутореактивным
Т-клеткам также принадлежит некая гомеостатическая функция.
Из приведенных сведений следует, что само по себе присутствие ау-
тоантител или аутоспецифических клеток недостаточно для развития ау-
тоиммунного процесса. Введение нормальным животным аутологичных
белков (без адъювантов и других усилителей иммунного ответа), а также
повреждения тканей, сопровождающиеся выходом аутоантигенов в цир-
куляцию, не служат пусковым событием для развития аутоиммунной па-
тологии. Однако разрушение у мышей некоторых генов (например, гена
трансформирующего фактора роста 0 или тирозинкиназы Lyn, участвую-
щей в передаче активационных сигналов в В-клетку) приводит к форми-
рованию аутоиммунной патологии без каких-либо процедур типа
искусственной аутоиммунизации. Таким образом, в развитии аутоиммун-
ных процессов важную роль должны играть регуляторные нарушения в
иммунной системе.
5.3.1.2. Основные типы аутоиммунных заболеваний
Частое обнаружение аутоантител вне связи с патологией уже в 40-е годы
заставило иммунологов выработать четкие критерии, определяющие ау-
тоиммунную природу заболеваний. Такие критерии были сформулирова-
ны Э.Витебским. У больных:
• должны определяться антитела;
• может быть идентифицирован и выделен антиген, с которым они
реагируют;
• показана возможность индукции антител к аутоантигену у экспе-
риментальных животных и развития при этом симптоматики,
аналогичной той, которая наблюдается при соответствующем за-
болевании у человека.
В уточненной форме (учитывающей клеточную природу некоторых
<зп
аутоиммунных процессов) эти критерии справедливы и для нашего вре-
мени.
Аутоиммунными называют заболевания, основой патогенеза которых
служит развитие самоподцерживающегося иммунного ответа на собст-
венные антигены организма, что приводит к повреждению клеток, содер-
жащих аутоантиген. Исходя из этого, аутоиммунным заболеваниям
свойственны следующие общие черты:
• их основой служит иммунная реакция, закономерностям развития
которой подчиняется заболевание. В связи с этим факторы, подав-
ляющие иммунный ответ, оказывают лечебное действие, а имму-
ностимуляторы поддерживают патологический процесс;
• клиническую картину заболевания во многом определяет природа
аутоантигена. При его органоспецифичности объектом поражения
становится соответствующий орган, что формирует симптоматику
заболевания. При широкой распространенности аутоантигена в
организме развивается системный процесс;
• проявления аутоиммунных заболеваний зависят также от иммун-
ных механизмов, доминирующих при ответе на аутоантиген. Это
может быть преимущественно реакция, связанная с выработкой
антител, цитокинов или с формированием цитотоксических кле-
ток;
• из-за постоянного персистирования аутоантигена (он является
нормальным компонентом клеток) аутоиммунные заболевания
всегда имеют затяжной характер с признаками самоподдержания.
В табл. 109 приведены сведения о наиболее значимых аутоиммунных
заболеваниях, расположенных по убыванию их органоспецифичности и
нарастанию системности. Сама возможность составления такого списка
свидетельствует о существовании закономерности, отражающей альтер-
нативную природу двух форм аутоиммунитета — системного и органо-
. специфического. Некоторые различия между этими группами аутоим-
мунных заболеваний отражены в табл. 110. В табл. 109 приведены также
ведущие звенья иммунопатогенеза этих заболеваний (по P.Gell и
R.Coombs, см. табл. 104) с указанием ключевых аутоантигенов. Наконец,
в табл. 109 отражена связь аутоиммунных заболеваний с наследственным
и эндокринным факторами. Далее мы кратко коснемся проявлений не-
скольких наиболее значимых аутоиммунных заболеваний.
Аутоиммунные поражения щитовидной железы. Характерными прояв-
лениями аутоиммунной органоспецифической патологии служат пораже-
ния щитовидной железы в трех основных формах — тироидит Хаши-
мото, первичная микседема и тиротоксикоз (базедова болезнь, или бо-
лезнь Грейвса). Из этих заболеваний два первых сопровождаюся гипоти-
розом, а последнее — гипертирозом.
Все они, как правило, сопровождаются увеличением щитовидной
железы — зобом. При тиротоксикозе аутоантигеном служат мембранные
рецепторы клеток для тиротропного гормона. Взаимодействие с ним ау-
тоантител стимулирует клетки (что вообще не является редкостью при
521
Таблица 109. Наиболее значимые аутоиммунные заболевания и их особенности
Заболевание Тип иммуно- патологии Аутоантиген 1 Сцепление с HLA (отн. риск) Соотно- шение полов — Ж: М
Тироидит Хашимото IV, II Тироглобулин DR5 (3,2) 1
Микседема Щ?) Коллоидный антиген СА2, антигены микросом и мем- браны
Тиротоксикоз II (вари- ант со стимуля- цией), IV Рецептор тироидстимули- рующего гормона DR3 (3,7) 4-5
Пернициозная анемия II Внутренний фактор Касла, микросомный антиген об- кладочных клеток желудка
Тяжелая миастения II а-Цепь ацетилхолинового рецептора DR3 (2,5) 1
Инсулинзависимый сахарный диабет IV Антиген р-клеток (декар- боксилаза глутаминовой кислоты?) DR3, DR4 (3,2) 1
Синдром Гудпасчера II Коллаген типа IV DR2 (15,9)
Вульгарная пузырчатка П(?) Эпидермальный кадхерин DR4 (14,4)
Симпатическая офтальмия П(?) Антиген увеального тракта
Острый передний увеит П(?) Антиген хрусталика В27 (10,04) <0,5
Рассеянный склероз IV Основной белок миелина DR2 (4,8) 10
Аутоиммунная гемолитическая анемия II 1-антиген системы Rh
Идиопатическая тромбоцитопеничес- кая пурпура II Интегрин gpllbillla
Первичный билиар- ный цирроз печени IV, II Антиген митохондрий гепа- тоцитов
Язвенный колит IV,II Бактериальный липополи- сахарид, ассоциированный с клетками слизистой обо- лочки толстой кишки
Продолжение
Заболевание Тип иммуно- патологии Аутоантиген Сцепление с HLA (отн. риск) Соотно- шение полов — Ж:М
Синдром Шегрена IV,III Антигены эпителия слюн- ных желез, клеток щито- видной железы, антигены ядер и митохондрий
Ревматоидный артрит IV,II,III Антиген синовиальной по- лости (белок теплового шока?), IgG, коллаген, ядерный антиген RANA, МНС II класса DR4 (4,2) 3
Склеродермия 111,1V Ядерные антигены, IgG
Дерматомиозит III,IV То же
Дискоидная красная волчанка III,IV Н ft
Системная красная волчанка III,IV ДНК, гистоны, рибосомы, рибонуклеопротеины, кар- диолипин DR3 (5,8) 10-20
действии антител на рецепторы; об активирующем действии антител к
CD3 см. раздел 5.2.2). Аутоантигеном при тироидите Хашимото является
внутриклеточный белок тироглобулин, при микседеме — различные
белки поверхности клетки и цитоплазмы, в том числе коллоидный анти-
ген СА2. Аутоантитела при этих заболеваниях ингибируют продукцию и
секрецию гормонов, и гипертрофия железы связана с увеличением разме-
ра клеток.
Инсулинзависимый сахарный диабет (сахарный диабет типа I) является,
вероятно, самым частым аутоиммунным заболеванием. Объектом пораже-
ния при нем служат р-клетки панкреатических островков (островков Лан-
герганса), продуцирующие инсулин. Заболевание сопровождается разру-
шением клеток, глубоким подавлением синтеза инсулина и обусловлен-
ными этим гипергликемией, кетоацидозом и многочисленными другими
нарушениями метаболизма. Основной механизм иммунного поражения —
клеточный, обусловленный активностью цитотоксических СВ8+-лимфо-
цитов. Природа аутоантигена(ов) точно не выяснена. Основными «канди-
датами» на их роль являются внутриклеточная декарбоксилаза глута-
миновой кислоты и белок р40. Выявляются также аутоантитела (в том
числе к инсулину), роль которых в патогенезе спорна.
Тяжелая миастения (миастения гравис) — аутоиммунное поражение,
сопровождающееся нарушением передачи нервного импульса в мышцы и
мышечной слабостью вплоть до нарушения работы диафрагмы, что мо-
жет вызвать поражение процесса дыхания. Заболевание обусловлено на-
523
Таблица 110. Различия между органоспецифическими и системными
аутоиммунными заболеваниями
Характеристики Заболевания
Органоспецифические Системные
Доступные концентрации аутоантигенов Низкие Высокие
Органоспецифичность аутоантител + —
Преобладающий тип имму- нопатологии (наряду с II) IV III
Характерные сочетания Аутоиммунное воспале- Волчаночный синдром,
клинических синдромов ние нескольких органов (например, щитовидной железы, желудка и надпо- чечников) полиартрит
Основы терапии Воздействие на метабо- лизм Подавление воспаления и синтеза антител
Злокачественное перерождение Клеток органа-мишени Лимфоцитов
Экспериментальное Введение аутоантигена в Спонтанно у животных
моделирование полном адъюванте Фрейнда определенных генотипов (линий). Индукция РТПХ
коплением аутоантител, взаимодействующих с ацетилхолиновыми рецеп-
торами и конкурирующих с ацетилхолином. Определенный вклад в пато-
логию вносят Т-лимфоциты. Особенность миастении состоит в частом
вовлечении в процесс тимуса. Это проявляется в гипертрофии органа с
формированием фолликулов в его медуллярной части, в развитии тимо-
мы, реже атрофии тимуса.
Рассеянный склероз (множественный склероз) — демиелинизирующее
заболевание с разнообразной неврологической симптоматикой. Обуслов-
лено аутоиммунным процессом Т-клеточной природы (возможна вирус-
ная этиология). Повреждение вызывают СП4+-клетки типа Thl. Отме-
чено сцепление с определенными аллелями HLA II класса, особенно DQ,
а также с генами TCR, особенно его a-цепи. Считается, что известная
экспериментальная модель — аутоиммунный энцефаломиелит, вызывае-
мый введением основного белка миелина в полном адъюванте Фрейнда,
воспроизводит основные процессы, характерные для рассеянного скле-
роза. Аутоантиген при рассеянном склерозе точно не установлен. Воз-
можно, их несколько и среди них есть основной белок миелина.
Ревматоидный артрит — достаточно распространенное системное за-
болевание с преобладающим поражением суставов. Главным фактором
поражения служит Т-клеточный механизм, обусловленный активацией
С£)4+-клеток типа Thl. Аутоантигенами при этом могут служить, по-ви-
димому, различные субстанции, в частности RANA — «ядерный антиген
ревматоидного артрита». Они инициируют локальное воспаление в сустав-
ной полости с вовлечением в процесс макрофагов. Продуцируемые макро-
фагами факторы играют ведущую роль в формировании локального
поражения, в том числе гиперплазии синовиальной оболочки и поврежде-
нии хряща. Синовиальные клетки при этом также активируются и выраба-
тывают цитокины. В то же время при ревматоидном артрите выявляются
разнообразные антитела, в том числе к IgG (ревматоидный фактор — IgM-
аутоантитела), коллагену, гистону, ДНК, компонентам цитоскелета. Об-
наружено, что при ревматоидном артрите нарушено гликозирование IgG
(отсутствуют концевые остатки D-галактозы), что обусловливает измене-
ние конформации молекулы, особенно в области Сн2-доменов. Опреде-
ленный вклад в патогенез заболевания вносят формирование иммунных
комплексов, их отложение в суставах и вызываемые ими последствия.
Системная красная волчанка — наиболее типичное и тяжелое прояв-
ление системной аутоиммунной патологии. Ее этиология не установлена.
Общеизвестна значительно более высокая предрасположенность к этому
заболеванию женщин, чем мужчин. Основой заболевания является сис-
темное поражение соединительной ткани с отложением коллагена, вас-
кулитами. В патологический процесс вовлекаются практически все
органы, но фатальным является, как правило, поражение почек. В фор-
мировании патологии участвуют как гуморальные, так и Т-клеточные
иммунные механизмы. Проявления последних сходны с реакцией
«трансплантат против хозяина» (РТПХ, см. раздел 4). В качестве аутоан-
тигенов выступают ДНК (в том числе двуспиральная, антитела к которой
в норме получить не удается; на их выявлении основан один из главных
диагностических тестов при системной волчанке), нуклеопротеины, гис-
тоны, РНК, кардиолипин, коллаген, компоненты цитоскелета, раствори-
мые антигены цитоплазмы клеток (Ro, La), мембранные антигены клеток
крови, включая лимфоциты. Интересно, что многие ядерные аутоантиге-
ны при системной красной волчанке служат мишенями сериновых про-
теиназ (каспаз), активирующихся при апоптозе. Многие типичные
проявления иммунопатологии могут быть связаны с отложением иммун-
ных комплексов (системную волчанку нередко трактуют как болезнь им-
мунных комплексов, см. раздел 5.2.2).
Большую группу аутоиммунных заболеваний образуют болезни систе-
мы крови, при которых объектом аутоиммунной атаки становятся те или
иные клетки крови: аутоиммунная гемолитическая анемия, идиопатичес-
кая тромбоцитопеническая пурпура, идиопатическая лейкопения. При
патологическом процессе преобладающая роль обычно принадлежит гу-
моральным факторам аутоиммунитета. При анемиях на поверхности
эритроцитов нередко определяются фиксированные антитела, сами по
себе не вызывающие агглютинации или лизиса, но «проявляемые» при
добавлении антител к иммуноглобулинам (непрямой тест Кумбса). Анти-
эритроцитарные антитела при аутоиммунных анемиях разделяют на теп-
ловые и холодовые. Первые относятся к IgG и вызывают преимущест-
венно внесосудистый гемолиз, обусловленный FcR-зависимым действи-
ем макрофагов или NK-клеток. Холодовые антитела относятся к IgM (из-
525
вестны естественные холодовые аутоантитела, специфичные к веществу
групп крови I); они проявляют свое действие при снижении температуры
тела на периферии до 30—32 °C.
5.3.2. Механизмы индукции и проявления
аутоиммунных процессов
5.3.2.1. Роль наследственных факторов
За редкими исключениями, значимую роль в развитии аутоиммунных
заболеваний играет наследственный фактор. Об этом свидетельствуют
результаты семейного анализа. Даже в случаях отсутствия заболевания у
ближайших родственников больных обнаруживаются повышенный уро-
вень аутоантител и другие отклонения, свидетельствующие о склонности
к аутоиммунным процессам. Отнюдь не всегда мишенью аутоиммунного
поражения у родственников является один и тот же орган. Часто генети-
ческая предрасположенность сцеплена с генами МНС. Наиболее ярким
примером может служить связь заболеваемости инсулинзависимым диа-
бетом с генами HLA-DQ: различие по одному остатку в позиции 57
молекулы HLA-DQ определяет предрасположенность или резистентность
к развитию этого заболевания (резистентность обусловлена присутствием
в этом положении остатка аспарагиновой кислоты, предрасположен-
ность — остатков валина, серина или аланина). Описаны также случаи
сцепления аутоиммунных заболеваний с другими генами.
Получены многочисленные линии животных с повышенной склон-
ностью к развитию аутоиммунных процессов. У цыплят линии Obese раз-
вивается аутоиммунный тиреоидит. Мыши линии NOD служат моделью
инсулинзависимого сахарного диабета. У мышей линии NZB спонтанно
развивается аутоиммунная гемолитическая анемия, а у их гибридов с мы-
шами NZW — волчаночный синдром. Существует еще несколько линий
мышей, у которых с возрастом формируется волчаночный синдром
(BXSB, MRL.lpr/lpr, а также линии, в геном которых инкорпорирован
ген gid). За исключением случаев с мышами 1рг и gid, у которых патоло-
гия зависит от мутации одного гена (соответственно генов Fas-рецептора
и Fas-лиганда, см. раздел 3.5.3), аутоиммунная патология, развивающая-
ся у мышей указанных линий, детерминируется несколькими генами —
как сцепленными с МНС, так и не связанными с ним.
Среди негенетических факторов, влияющих на развитие аутоиммун-
ных заболеваний, наибольшую роль играют пол (как правило, у женщин
эти заболевания развиваются чаще) и возраст [с возрастом увеличивается
вероятность развития заболевания, что особенно четко прослеживается
в случае проявления волчаночного синдрома у мышей-гибридов F|
(NZB х NZW) и носителей мутаций 1рг и gid],
5.3.2.2. Механизмы включения аутоиммунных процессов
Уже достаточно давно сформулированы основные механизмы, приводя-
щие к нарушению запрета на аутоиммунные процессы. Как и прежде, они
526
1. Повреждение барьеров
Т-клетка
3. Антигенная мимикрия
2. Экстраординарная экспрессия
костимулирующих молекул
Т-клетка
Клетка-стимулятор и мишень
(наличие на ее поверхности
костимулятора В7 делает ее
аутоантигенной для Т-клеток)
Аутологичная клетка-мишень,
несущая антигены,
сходные с антигеном
микроорганизма
Модифицирующий
агент
□ □ ------»
Аутологичная клетка
4. Модификация аутоантителами
Модифицированные
аутологичные
клетки - мишени
аутоантител
Рис. 131. Некоторые механизмы включения аутоиммунных процессов.
Перечеркнуты клетки-мишени действия аутоантител и аутологичных Т-клеток.
остаются в основном гипотетическими, хотя время внесло в них свои
коррективы. Аутоиммунный процесс может быть индуцирован при сле-
дующих обстоятельствах (рис. 131).
1. При нарушении изоляции некоторых «иммунологически привиле-
гированных» органов и тканей, таких как центральная нервная система,
внутренние среды глаза, внутренние части семенников, фолликулов щи-
товидной железы и др., развивается аутоиммунный процесс. В норме им-
мунная система не имеет афферентного звена связи с этими органами (из
них не поступают иммунологически значимые сигналы) и к ним не вы-
рабатывается аутотолерантность. При установлении доступа соответству-
ющих антигенов (включая основной белок миелина, тироглобулин,
кристаллин и т.д.) к лимфоидным органам развивается аутоиммунный
ответ, вызывающий повреждение соответствующих органов.
Существуют широко известные примеры, иллюстрирующие возмож-
ность реализации этого механизма при включении аутоиммунных про-
цессов. Особенно показательно в этом отношении аутоиммунное пора-
жение парных органов при первоначальном повреждении (обычно при
травме) одного из них. Такова «симпатическая офтальмия» (вовлечение в
патологию здорового глаза при развитии воспалительного процесса в
527
травмированном глазу) или поражения обоих яичек при аутоиммунном
орхите, инициируемом травмой одного из них. К этой же категории сле-
дует отнести классическую модель аутоиммунного процесса клеточной
природы — экспериментальный аллергический энцефаломиелит, кото-
рый вызывают иммунизацией животных основным белком миелина в
полном адъюванте Фрейнда. При этом следует подчеркнуть роль адъю-
ванта: при повторном введении одного полного адъюванта Фрейнда у
мышей развивается «адъювантная» болезнь — полиартрит аутоиммунной
природы, опосредованный СП4+-клетками типа ТЫ.
Во всех рассмотренных случаях имеет место ситуация, когда для ин-
дукции аутоиммунного процесса требуется иммунизация «забарьерным»
антигеном в сочетании с воздействием на иммунную систему, вызываю-
щим гиперактивацию воспалительных ТЫ-клеток. В связи с аутоиммун-
ным поражением забарьерных органов обратим внимание на то, что
после преодоления их «афферентной» изоляции от иммунной системы
эфферентное звено иммунной реакции (во всяком случае гуморальной)
срабатывает беспрепятственно: аутоантитела, индуцированные в резуль-
тате травмы одного глаза, «находят» второй глаз, не встречая барьеров.
В случае клеточной природы поражения складывается иная ситуация,
если учесть, что иммунологически «привилегированные» участки орга-
низма выстланы клетками, экспрессирующими Fas-лиганд, и это защи-
щает их от атаки цитотоксических Т-клеток, которые несут Fas-рецептор
(см. раздел 4.3.4).
2. В норме клетки организма (за исключением специализированных
антигенпрезентирующих) не экспрессируют молекулы МНС II класса.
Между тем Т-хелперы, которым принадлежит ключевая роль в развитии
всех видов иммунного ответа, кроме тимуснезависимых, способны рас-
познавать антигенный эпитоп только в том случае, когда он представлен
в составе молекулы МНС II класса. В том случае, когда клетки тех или
иных органов начинают экспрессировать названные молекулы, они ста-
новятся потенциальной мишенью для собственной иммунной системы.
Классическим примером связи развития аутоиммунного процесса с
необычной экспрессией молекул МНС II класса может служить инсулин-
зависимый сахарный диабет. Экспрессия этих молекул в поражаемых ор-
ганах наблюдается при тиреотоксикозе, аутоиммунном гепатите. Причи-
ны необычной экспрессии данных молекул при этом неизвестны. Усиле-
ние экспрессии этих молекул и даже их появление в необычных местах
может вызвать интерферон у. Поскольку он является основным продук-
том ТЫ-клеток, не исключено, что способность полного адъюванта
Фрейнда индуцировать аутоиммунные процессы опосредована индук-
цией дифференцировки ТЫ-клеток, продуцирующих интерферон у. Во
всех случаях такого рода индуцируется аутоиммунный процесс клеточно-
го типа.
При этом остается неясным, каково происхождение пептидов, пред-
ставляемых молекулами МНС II класса, которые экспрессируются не на
антигенпредставляющих клетках (АПК). На поверхности АПК эти моле-
кулы содержат фрагменты экзогенных белков. В случае индукции ауто-
иммунных процессов естественно было бы ожидать представления ими
528
собственных (эндогенных) белков клеток, которые экспрессируют моле-
кулы МНС II класса и становятся объектом аутоиммунной атаки. Но это
противоречит известным правилам презентации антигенных пептидов,
согласно которым молекулы МНС I класса презентируют эндогенные, а
молекулы II класса — экзогенные пептиды (см. раздел 3.3.2). Таким об-
разом, рассматриваемый механизм пока ясен не во всех деталях.
3. Бактериальные антигены имеют антигенные детерминанты, пере-
крестно реагирующие с нормальными антигенами. Например, иммуно-
доминантным моносахаридным остатком эпитопа группоспецифическо-
го полисахарида стрептококков группы А является p-D-N-ацетилглюко-
замин. Тот же сахар определяет специфичность ряда сахаридных антиге-
нов клеток млекопитающих. В большинстве случаев они замаскированы
сиаловой кислотой и недоступны для действия антистрептококковых
антител. Тем не менее перекрестная реакция формируется, поскольку эти
антитела способны взаимодействовать с эпитопом молекулы кератина.
Поэтому инфицирование стрептококками группы А может привести к
формированию антител, способных реагировать с эпителиальными клет-
ками (в них содержится кератин) и повреждать их.
Существуют многочисленные примеры сходства антигенов микроор-
ганизма и хозяина. Так, антитела к пневмококковому полисахариду пере-
крестно реагируют с некоторыми тканевыми антигенами, в том числе
сердца и почек. Антитела, выявляемые при язвенном колите, взаимодей-
ствуют с некоторыми штаммами E.coli. Аутоиммунное поражение сер-
дечной мышцы при болезни Чагаса связано с индукцией перекрестно
реагирующих антител под влиянием инфекции Trypanosoma cruzi. Пере-
крестная реактивность при развитии аутоиммунных процессов может
развиться с вовлечением в процесс идиотипической сети: антитела к
микробным антигенам могут нести перекрестно реагирующий идиотип с
антитканевыми антителами и лимфоцитарными рецепторами.
4. Структура собственных белков организма может быть модифици-
рована, например присоединением гаптенов, в качестве которых могут
выступать лекарственные вещества. По всем правилам иммуногенности,
при этом наряду с эпитопами, образованными самим гаптеном, форми-
руются эпитопы, включающие часть белковой молекулы. В этом случае
велика вероятность перекрестного распознавания рецепторами Т- и В-
клеток нормальных аутологичных эпитопов и, следовательно, развития
аутоиммунных реакций.
Известно много примеров лекарственной аутоаллергии. Под влияни-
ем а-метил-ДОФА индуцируется аутоиммунная гемолитическая анемия,
при которой мишенью антител становятся молекулы D (Rh) антигена.
Прием с лечебной целью пенициллинамида и прокаинамида вызывает
проявления системной аутоагрессии вплоть до волчаночного синдрома.
Лечение изониазидом может вызвать образование антиядерных антител с
клиническими проявлениями в виде полиартрита, причем образование
антител продолжается и после отмены препарата. Другим примером хи-
мической модификации как возможной причины аутоиммунного про-
цесса является образование ревматоидного фактора. Возможной при-
чиной этого служит уже упоминавшееся нарушение гликозилирования
529
молекулы IgG при ревматоидном артрите. Тем не менее строгие доказа-
тельства прямой связи индукции аутоиммунного процесса с модифика-
цией аутоантигенов отсутствуют.
Все рассмотренные выше варианты предполагают в качестве факто-
ров, определяющих развитие аутоиммунного процесса, свойства или ло-
кализацию антигенов. Однако могут быть постулированы причины раз-
вития аутоиммунных проявлений, связанные с особенностями функцио-
нирования иммунной системы хозяина, особенно ее регуляции.
5. Формирование аутотолерантности обусловлено процессом выбра-
ковки аутоиммунных клонов при развитии лимфоцитов, обозначаемым
как отрицательная селекция. Ключевая роль в развитии аутотолерантнос-
ти принадлежит селекции Т-клеток, поскольку в итоге развитие аутоим-
мунного процесса обусловлено формированием аутоспецифических
Т-хелперов. Патология может затронуть процесс формирования аутото-
лерантности в тимусе или периферическом отделе иммунной системы и
иметь результатом неполную элиминацию аутоиммунных клонов. При-
чиной этого может быть функциональная недостаточность дендритных
клеток, осуществляющих выбраковку аутоиммунных клонов.
Яркой иллюстрацией связи этого механизма с развитием аутоиммун-
ных процессов (прежде всего системных) является патология мышей-но-
сителей мутаций 1рг и gid. Эти мутации затрагивают гены, детерминирую-
щие соответственно Fas-рецептор и Fas-лиганд, т.е. молекулы, ответст-
венные за восприятие сигнала к индукции апоптоза и за подачу этого
сигнала. Фенотипические проявления этих мутаций идентичны: у мышей
формируется волчаночный синдром с васкулитами, накоплением аутоан-
тител (в том числе антител к ДНК), поражением почки. Параллельно в
периферической лимфоидной ткани накапливается большое число не-
обычных Т-клеток, отличающихся от нормальных зрелых Т-лимфоцитов
отсутствием корецепторов CD4 и CD8 и наличием маркера В-лимфоци-
тов В220. Антигенраспознающий рецептор (TCR) этих клеток часто со-
держит продукты семейства Vp8 (клетки, несущие такие рецепторы, уст-
раняются в процессе селекции клонов в тимусе).
Известно, что основой процесса отрицательной селекции аутореак-
тивных клонов Т-клеток в тимусе является индукция апоптоза клеток
этих клонов в результате распознавания ими соответствующих лигандов
на поверхности дендритных клеток. На периферии наряду с этим работа-
ет механизм, связанный с индукцией анергии аутореактивных клеток
Очевидно, у мышей с мутациями 1рг и gid вследствие блокады Fas-зави-
симого апоптоза не происходит выбраковки аутореактивных клонов ка>
в тимусе, так и на периферии, результатом чего является развитие сис
темного аутоиммунного заболевания. По-видимому, Т-клетки с необыч
ным фенотипом, о которых говорилось ранее, также в норме подлежа’
элиминации путем индукции апоптоза, но их связь с развитием аутоим
мунного процесса не выяснена. Хотя при системной красной волчаню
механизм осуществления апоптоза не нарушен, он может быть подавле!
вследствие накопления в тканевых жидкостях растворимой формы Fas
рецептора, синтезируемого активированными клетками.
6. Известно, что аутоиммунные клоны лимфоцитов обоих классо
530
элиминируются не полностью. Однако их активность «сдерживается» суп-
рессорными механизмами, например «вето-клетками». Недостаточность
этих клеток, вызванная теми или иными факторами (генетические дефек-
ты, воздействие ингибирующих факторов типа ионизирующей радиации и
др.), может быть причиной бесконтрольной экспансии аутоиммунных
клеток и развития аутоиммунного процесса. При этом даже кратковремен-
ный аутоиммунный «прорыв» может закрепиться благодаря самоподдер-
живающемуся характеру аутоиммунного поражения (об этом см. далее).
Роль дефицита регуляторных клеток в развитии аутоиммунной пато-
логии может быть проиллюстрирована на примере мышей линии NZB,
NZW и их гибридов первого поколения (BW1). У мышей линии NZB с
возрастом развивается аутоиммунная гемолитическая анемия, аутоим-
мунные процессы у мышей линии NZW имеют субклинические проявле-
ния, тогда как у гибридов BW1 развивается волчаночный синдром в его
типичной форме. Наследственная основа этих поражений имеет поли-
генный характер. Представляет интерес наблюдающаяся у этих животных
функциональная недостаточность Т-супрессоров, которая усиливается с
возрастом. Аутоиммунную гемолитическую анемию мышей линии NZB
удается лишь временно индуцировать у юных особей этой линии путем
переноса клеток животных, у которых эта патология проявилась; услови-
ем стабильного переноса является снижение активности Т-супрессоров.
Активность Т-супрессоров, защищающих от развития аутоиммунных
процессов, коррелирует с уровнем гормона тимуса тимулина; оба показа-
теля снижаются с возрастом и под влиянием ряда внешних факторов, на-
пример ионизирующей радиации (в частности, ее низких доз).
Представлениям о необходимости преодоления сдерживающей ак-
тивности Т-супрессоров для индукции аутоиммунного процесса соответ-
ствуют данные о том, что в основе этих процессов может лежать поли-
клональная активация. Этот механизм можно представить так: поликло-
нальный митогенез В-клеток (например, под влиянием бактериальных
эндотоксинов) позволяет активироваться, пусть первоначально слабо, ау-
тоиммунному клону, после чего этот «прорыв» каким-то образом закреп-
ляется.
7. Поскольку продуцентами естественных аутоантител, не вызываю-
щих аутоиммунного поражения, являются CD5+-B1-клетки, допускается,
что при увеличении их активности выше определенного предела проду-
цируемые ими аутоантитела могут стать причиной поражения собствен-
ных тканей.
Повышение содержания В1-клеток, выработка ими IgM-аутоантител
и развитие фатальной аутоиммунной патологии, сопряженные с накоп-
лением антител к ДНК, антигенам гранулоцитов и других аутологичных
клеток наблюдается у мышей—носителей мутации те (от англ, moth
eaten — изъеденные молью), затрагивающей гены фосфатаз. Уровень В1-
клеток повышен также у мышей линии NZB. Свидетельство в пользу
участия В1-клеток в развитии аутоиммунной патологии получено при
скрещивании мышей линии NZB и CBA/N (носителей мутации xid, бло-
кирующей развитие В1-клеток): у таких мышей проявляется дефект Bl-
клеток и не развивается аутоиммунный синдром.
531
5.3.2.3. Иммунологические механизмы аутоиммунных поражений
и общие принципы их терапии
Установленная связь аутоиммунных процессов с образованием аутоанти-
тел отразилась на формулировке критериев Витебского (см. раздел 5.3.1.2).
Однако позже выяснилось, что не меньшее число аутоиммунных заболе-
ваний связано с клеточными иммунными механизмами. Их изучение
внесло в свое время существенный вклад в формирование представлений
о Т-клеточном звене иммунитета. Основные типы механизмов поврежде-
ния при аутоиммунных процессах показаны на рис. 132.
Для аутоиммунных процессов гуморального типа характерно накоп-
ление аутоантител преимущественно IgG-класса. Это вполне понятно,
поскольку антитела именно этого класса способны проявлять разнооб-
разную активность, связанную с вовлечением в реакцию других гумо-
ральных (комплемент) и клеточных (макрофаги, NK-клетки) факторов.
Патогенное действие аутоантител реализуется в рамках рассмотренных
выше механизмов гиперчувствительности — цитотоксического (при ге-
молитической анемии и других аутоиммунных поражениях клеток крови)
и иммунокомплексного (например, при системной красной волчанке,
см. раздел 5.2.2). Уже упоминался вариант стимулирующего действия ау-
тоантител при тиреотоксикозе.
Как правило, аутоантитела накапливаются в крови и находят доступ
к клеткам-мишеням (даже если эти клетки локализуются в забарьерном
органе). Однако при пернициозной анемии аутоантитела к внутреннему
фактору Касла присутствуют в просвете желудочно-кишечного тракта,
блокируют локализующийся здесь фактор и препятствуют всасыванию
витамина В^, обусловливая развитие анемии.
Аутоиммунные процессы клеточного типа, как правило, более тя-
желые и менее чувствительные к лечебным воздействиям, развертыва-
ются по двум основным вариантам в зависимости от того, какой тип
эффекторных клеток при них активируется: СО8+-киллеры или CD4+-
продуценты цитокинов типа ТЫ. В первом случае включается цитоток-
сический механизм поражения (например, при инсулинзависимом
сахарном диабете), во втором — реакция типа гиперчувствительности
замедленного типа (при рассеянном склерозе и ревматоидном артрите).
В первом случае основной механизм поражения связан с Т-киллерами,
во втором — с воспалительными клетками, прежде всего макрофагами.
Цитотоксический механизм обусловливает более локализованный и
менее деструктивный тип поражения. Патологические последствия в
этом случае связаны с уникальностью поражаемых клеток (как это
имеет место при сахарном диабете). Напротив, процессы, сопряженные
с развитием ГЗТ, вовлекают в патологию более значительные массивы
тканей и приводят к более выраженным повреждениям (например, при
ревматоидном артрите).
Лечение аутоиммунной патологии строится на сочетании трех подхо-
дов: замещение утрачиваемой функции (например, назначение инсулина
при диабете), подавление воспаления и иммуносупрессия. Как правило,
для иммуносупрессии используют обычные иммунодепрессанты типа
1. Эффекты, опосредованные аутоантителами
С'
2. Эффекты, опосредованные Т-клетками
Рис. 132. Основные механизмы реализации действия аутоиммунных факторов.
1. Патогенное действие аутоантител реализуется путем подключения комплемен-
та (комплементзависимый цитолиз), макрофагов — Мф (опсонизация), естест-
венных киллеров (антителозависимый клеточно-опосредованный цитолиз).
Возможно также активирующее действие аутоантител как следствие запуска сиг-
нала через мембранную молекулу—мишень аутоантител. 2. Основные варианты
клеточных механизмов аутоиммунного повреждения — цитолиз, опосредованный
цитотоксическими Т-лимфоцитами (слева) и разрушение макрофагами и их про-
дуктами в очаге иммунного воспаления (гиперчувствительности замедленного
типа), вызванного активирующим действием СО4+-эффекторов (справа). ЦК —
цитокины.
циклоспорина, циклофосфана, меркаптопурина. Реже применяют более
прицельные подходы, например вводят антиидиотипические антитела.
Используют также иммуномодуляторы с целью нормализации иммунных
процессов, особенно их супрессорного звена. Для этого применяют гор-
моны тимуса и цитокины или антитела к ним.
533
Аутоиммунные заболевания обусловлены развитием иммунного от-
вета на собственные антигены организма (аутоантигены). Они воз-
никают при нарушении механизмов аутотолерантности, экспрес-
сии молекул МНС II класса на клетках, не относящихся к АПК,
повреждении тканевых барьеров, изолирующих некоторые участки
организма от контактов с иммунной системой, развитии перекрест-
ной реакции тканевых антигенов с антителами, направленными
против микробов, химической модификации аутоантигенов и т.д.
В зависимости от локализации аутоантигенов различают органо-
специфические и системные аутоиммунные процессы. Основой ау-
тоиммунного поражения могут служить Thl-зависимые клеточные
или ТЪ2-зависимые гуморальные иммунные процессы. Большая
часть аутоиммунных заболеваний наследственно обусловлена;
предрасположенность к их развитию в значительной степени опре-
деляется аллельными формами генов комплекса МНС. Аутоиммун-
ные заболевания имеют хроническое течение со склонностью к
прогрессированию.
5.4. ЛИМФОПРОЛИФЕРАТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Известны злокачественные новообразования, происходящие из всех раз-
новидностей клеток иммунной системы. Наиболее распространенными
среди них являются миелоидные лейкозы. Эти заболевания обычно изу-
чают в рамках гематологии. Материал данного раздела ограничен рассмот-
рением только злокачественных новообразований, затрагивающих
лимфоидные клетки, т.е. лимфопролиферативных процессов. При этом
наше внимание будет сосредоточено на том, какое отражение находят
нормальные иммунологические закономерности в развитии лимфопроли-
феративных процессов и в какой степени они при этом искажаются.
5.4.1. Лимфоидные клетки при лимфопролиферативных процессах
и их соответствие нормальным прототипам
В табл. 111 представлены сведения об основных лимфопролиферативных
заболеваниях с указанием нормальных клеточных типов, которым соот-
ветствуют малигнизированные клетки. Основой такого сопоставления
явились результаты изучения мембранного фенотипа злокачественных
клеток и в меньшей степени — их продуктов. Простое сравнение спектра
нормальных лимфоцитов, относящихся к различным популяциям и суб-
популяциям и находящихся на разных стадиях развития (рис. 133), и и>
опухолевых эквивалентов, свидетельствует против предположения о том
что любые типы лимфоцитов с равной вероятностью малигнизируются г
дают начало опухолевым процессам или частота развития опухолей кор
релирует с пролиферативной активностью нормальных прототипов малиг
визированных клеток.
Таблица 111. Лимфопролиферативные заболевания и стадия развития
Заболевание Тип злокачествен- ных клеток Стадия развития, субпопуляция Маркеры
Фолликулярная Л и м В ) о м ы Зрелые CD19,20,21, mlgM,
лимфома Лимфома В •I МНС-П То же
Беркитта Диффузные В tt II «1
лимфомы Множественная В Плазматическая Plc-1, clgG
миелома Синдром Сезари Т клетка Зрелые Т-хелперы CD3 и 4, CLA
Грибовидный Т (Th2) Зрелые Т-хелперы То же
лейкоз Лимфогранулема- АПК,Т (Thl) Зрелые CD30
тоз Острый лимфо- Л е й I Недифференциро- созы Общий лимфоид- CD10,19,20,38,
бластный лейкоз ванная лимфоид- ный предшествен- МНС-П, TdT
Острый преВ-кле- ная клетка В ник ПреВ-клетка CD10,19,38, МНС-
точный лейкоз Хронический В Зрелая, обычно В1 II, TdT, сц-цепь mlgM, CD19.20,
В-лимфоцитарный лейкоз Болезнь в Лимфобласт, сек- 21,5, МНС-П clgM
Вальденстрема Волосовидно- в ретирующий IgM Незрелые В CD19 и 20,
клеточный лейкоз Острый Т-клеточ- т Незрелые Т МНС-П CD1,3,5, TdT
ный лейкоз Хронический т Зрелые, чаще Т-су- CD3 и 8
Т-клеточный лейкоз Т-клеточный т прессоры/киллеры Зрелые CD3;CD8 или 4
Лейкоз/лимфома взрослых
Рис. 133. Отношение злокачественных клеток при лимфопролиферативных про-
цессах к различным стадиям развития лимфоцитов Т- и В-рядов.
В овалах — обозначения разновидностей нормальных лимфоцитов, в прилегаю-
щих к ним прямоугольниках — названия заболеваний, основой которых является
накопление злокачественных клеток, соответствующих нормальным прототипам
по мембранным маркерам и другим свойствам. ОЛбЛ — острый лимфобластный
лейкоз; ОЛЛ — острый лимфолейкоз; ХЛЛ — хронический лимфолейкоз; Гр —
грибовидный; ВКЛ — волосовидноклеточный лейкоз; ЛГ — лимфогранулематоз;
ДК — дендритные клетки; АО К — антителообразующие клетки.
Лимфопролиферативные процессы значительно чаще затрагивают
клетки В-, чем Т-ряда; практически неизвестны NK-клеточные лейкозы
и лимфомы. Для В-клеточных поражений в большей степени, чем для Т-
клеточных, характерно участие юных и промежуточных форм.
Особого внимания заслуживает вовлечение в лимфопролифератив-
ные процессы клеток тимуса. Обращает на себя внимание отсутствие
опухолей и лейкозов, развивающихся из кортикальных CD4+CD8+-thmo
цитов. Очевидно, это связано с исключительно высокой подверженное
тью этих клеток апоптозу. Субкапсулярные СО4“СО8~-клетки-пред
шественники, для которых характерен большой пролиферативный по-
тенциал, могут стать основой для развития довольно редкого острого Т-
лимфобластного лейкоза, но не лимфом тимуса. В то же время лимфомы
тимуса, растущие именно из этих клеток и имеющие вирусную природу,
весьма часты у мышей.
У человека Т-лимфомы обычно связаны с кожей, что, очевидно, отра-
жает какие-то глубинные механизмы взаимоотношений между лимфоид-
ными и эпителиальными клетками. Чрезвычайный интерес представляет
то обстоятельство, что два варианта Т-клеточных лимфом человека пред-
ставлены исключительно СЕ)4+-клетками, причем уже дифференциро-
ванными на варианты Thl (при фунгоидном микозе) и Th2 (при синд-
роме Сезари). Связь CD4+-, но не СЭ8+-клеток с кожей объясняется
возможностью экспрессии на первых, но не на вторых молекулах CLA,
определяющей сродство этих клеток к эпидермису (они распознают Е-се-
лектин поверхности эндотелиальных клеток сосудов кожи и Е-кадхерин
поверхности кератиноцитов). Действительно клетки обеих кожных лим-
фом человека экспрессируют CLA. В то же время хронический Т-клеточ-
ный лимфолейкоз представлен СВ8+-клетками. Можно предполагать,
что существование только лейкозного варианта злокачественного лимфо-
пролиферативного процесса СВ8+-клеток обусловлено какими-то осо-
бенностями адгезивных свойств их поверхности.
В тимусе человека нередко развиваются эпителиомы, обычно добро-
качественные. Фенотипически они воспроизводят нормальные варианты
эпителиоцитов различных отделов тимуса. В типичных случаях опухоле-
вые эпителиальные клетки тимуса находятся в контакте с тимоцитами,
причем тип тимоцитов варьирует: могут преобладать СО4“СВ8_-клетки-
предшественники субкапсулярного типа, кортикальные CD4+CD8+-th-
моциты (чаще всего) или медуллярные субпопуляции зрелых Т-клеток.
Лишь при некоторых вариантах злокачественных тимом происходит обед-
нение тимуса лимфоидными элементами, очевидно, в связи с утратой
способности эпителиальных клеток взаимодействовать с тимоцитами.
Детали этого взаимодействия не изучены.
В-клеточные лимфомы также неравномерно охватывают все области
расселения В-клеток. Чаще они связаны с фолликулами, реже имеют
диффузную структуру и локализуются в неструктурированных частях ти-
, муснезависимых зон лимфоидных органов. Локализация двух разновид-
ностей опухолей, образуемых антителообразующими клетками, — макро-
глобулинемии Вальденстрема и множественной миеломы — соответствует
локализации их нормальных прототипов. В-клетки, уже продуцирующие
IgM, но не дифференцировавшиеся в плазмоциты, которые составляют
морфологический субстрат макроглобулинемии Вальденстрема, содер-
жатся в лимфоидных органах, где и локализуется этот патологический
процесс, тогда как плазматические клетки мигрируют в костный мозг, с
Которым связано формирование очагов множественной миеломы.
Как и в случае Т-лимфоцитарных процессов, при злокачественном
Поражении В-лимфоцитов отсутствует какая-либо закономерная связь
природы малигнизированных клеток с их вовлечением в процессы типа
лейкозов и лимфом и со степенью лейкемизации последних. Очевидно,
537
основой этого соотношения является различный характер взаимосвязей
между лимфоцитами данного типа и стромой. Остается непонятным, по-
чему при наиболее распространенной форме хронического лимфолейко-
за лейкозные клетки часто представляют собой CD5+-лимфоциты, т.е.
В1-клетки, в норме слабо рециркулирующие и локализующиеся в сероз-
ных полостях.
Особое место среди лимфопролиферативных процессов занимает
лимфогранулематоз (болезнь Ходжкина). Природа немногочисленных и
диффузно рассеянных опухолевых клеток (клеток Штернберга и клеток
Ходжкина) при лимфогранулематозе точно не определена. Они экспрес-
сируют мембранную молекулу CD30 и ряд маркеров, свойственных как
В-лимфоцитам, так и клеткам миелоидного ряда. В настоящее время
склонны считать, что эти клетки представляют собой злокачественные
варианты АПК. Существует несколько вариантов данного заболевания,
отличающихся численностью и интенсивностью активации лимфоцитов
(главным образом Т-класса) в очагах поражения. При одной крайней
форме, лимфогранулематозе с лимфоидным преобладанием, Т-клетки
многочисленны и активно пролиферируют (по приведенной выше трак-
товке, вследствие презентации им неких субстанций — эквивалентов
антигена). При другой крайней форме, узелковом склерозе, лимфопроли-
ферация отсутствует, лимфоцитов мало, преобладает злокачественный
процесс, захватывающий строму.
5.4.2. Генетические перестройки при лимфопролиферативных
процессах
Общеизвестна та роль, которую играют онкогены в развитии опухолей.
Утрата нормальной регуляции экспрессии протоонкогенов делает их
активность бесконтрольной и превращает в онкогены. Это случается при
пространственном перемещении протоонкогенов в процессе хромосом-
ных перестроек или вследствие встраивания вирусных генов в геном
клетки. Яркие и типичные примеры активации онкогенов, приводящей к
развитию злокачественного процесса, описаны при лимфопролифератив-
ных заболеваниях (табл. 112).
Подробно изучены транслокации участков хромосом 8 (содержащего
протоонкогены с-тус) и 18 (содержащего протоонкоген bcl-2) в хромосо-
му 14, в результате которых названные протоонкогены оказываются в не-
посредственном соседстве с геном тяжелой цепи иммуноглобулинов -Igh
(рис. 134). Эти два типа перестроек служат предпосылкой развития соот-
ветственно В-клеточной лимфомы Беркитта и других вариантов В-кле-
точной фолликулярной лимфомы. При лимфоме Беркитта может
происходить перенос фрагмента хромосомы 8 с геном с-тус также в хро-
мосомы 2 и 22, к локусам, занимаемым генами к- и Х-цепей иммуногло-
булинов. При той же лимфоме вслед за транслокацией участка, содер-
жащего ген с-тус, может последовать транслокация участка, который со-
держит ген bcl-2, что повышает злокачественность лимфопролифератив-
ного процесса.
Лимфома Беркитта имеет вирусную природу. Ее вызывает вирус
538
Таблица 112. Транслокации хромосом при лимфопролиферативных заболеваниях
Заболевание Гены, вовлекаемые в транслокации (в скобках — их локализация в хромосомах)
протоонкогены гены рецепторов для антигена
Лимфома Беркитта Неходжкинские В-лимфомы Т-лимфомы (в частности, при атаксии-телеангиэк- тазии) c-myc (8q24) bcl-2 (18q21) tcl-1 (14q32.1) Неидентифицированные протоонкогены (1 Ipl3, llpl5, 10q24, lp32) Неидентифицированные протоонкогены (9q32, 9q34, 19pl3) IghH (14q32); к (2pl2); X(22qll) Igh (14q32) a/8(14qll), P(7q35) a/8(14qll) P(7q35)
Эпштейна—Барр, часто присутствующий в организме человека в латент-
ной форме или вызывающий инфекционный мононуклеоз. Сущность
инфекционного мононуклеоза состоит во временной доброкачественной
пролиферации В-лимфоцитов. Причина пролиферации В-клеток при
этом заключается в том, что один из продуктов вируса является транс-
крипционным фактором, способствующим индукции генов, причастных
к митогенезу. При этом не происходит транслокаций указанного типа.
Только формирование транслокаций служит предпосылкой развития
лимфомы Беркитта при инфицировании вирусом Эпштейна—Барр. Оно
происходит редко, при условии действия кофакторов. В определенных
регионах Африки, где эти кофакторы распространены, лимфома Беркит-
та имеет характер эндемии. Тот же вирус при «содействии» других кофак-
торов вызывает два других заболевания — рак носоглотки (также имею-
щий эндемический характер) и лимфогранулематоз. Таким образом, ин-
фицирование вирусом Эпштейна—Барр является ведущим, но не единст-
венным условием формирования генетических перестроек и развития
лимфомы. В то же время между формированием транслокации и разви-
тием лимфопролиферативного процесса имеется тесная связь.
Уже упоминалось о том, что частота злокачественных процессов, связан-
ных с пролиферацией В-клеток, у человека выше, чем частота Т-клеточных
лимфопролиферативных процессов. Обратная ситуация наблюдается при
анализе злокачественного поражения лимфоидной ткани на фоне подавле-
ния иммунитета — при наследственных иммунодефицитах или после дейст-
вия иммуносупрессивных агентов (облучения, химиопрепаратов). В этих
случаях малигнизации чаще подвергаются Т-лимфоциты.
Особый интерес представляет ситуация при атаксии-телеангиэкта-
зии, при которой иммунодефицит сочетается с нестабильностью хромо-
559
Рис. 134. Типичные транслокации, наблю-
дающиеся в В-клетках при лимфомах (см.
табл. 112).
В результате обмена участками хромосом в
IgH-локус хромосомы (Хр.) 14 перемещает-
ся ген с-тус хромосомы 8 (при лимфоме
Беркитта) или bcl-2 хромосомы 18 (при той
же и других неходжкинских лимфомах).
сом (см. раздел 5.1.1). При
этом заболевании наблюдает-
ся два основных типа транс-
локаций, один из которых не
сопровождается развитием
опухолевых процессов, а дру-
гой приводит к формирова-
нию Т-клеточного лейкоза.
Второй тип транслокаций за-
трагивает ген, локализован-
ный в хромосоме 14q32.1 и
обозначенный tcl-1 (по ана-
логии с генами bcl). Чаще
всего фрагмент, содержащий
этот ген, перемещается в
участки хромосом, в которых
локализуются гены полипеп-
тидных цепей TCR, в первую
очередь а/5( 14ql 1), несколь-
ко реже — к гену 0 (7q35).
В данном случае связь с ви-
русной инфекцией не про-
слеживается.
Вирус является основ-
ным причинным фактором
развития другого Т-лимфо-
пролиферативного процес-
са — острого Т-клеточного
лейкоза взрослых. Он вызыва-
ется вирусом HTLV-1 — лим-
фотропным вирусом, по ряду
свойств сходным с ВИЧ-1.
Как и ВИЧ-1, он обладает
сродством к CD4+-лимфоци-
там, однако вызывает их
трансформацию, а не разру-
шение. Как и при лимфоме
Беркитта, для индукции этого
заболевания требуется «со-
трудничество» вируса с ко-
факторами, имеющими эн-
демическую природу. Энде-
мической зоной для этой
формы лейкоза являются
южные Японские острова.
Во всех рассмотренных случаях протоонкогены перемещаются в
участки хромосом, содержащие гены антигенраспознающих рецепторов
BCR и TCR, в которых в норме происходят процессы реаранжировки, ос-
540
нованной на перестройке участков генома. Очевидно, это не случайно, и
вирусы используют повышенную готовность этих участков к актам реком-
бинации. Типичное следствие таких перемещений генов — злокачествен-
ная лимфопролиферация — находится в очевидной связи с запуском
физиологической активации при воздействии на продукты этих генов —
рецепторы для антигенов. Инфекционный мононуклеоз является процес-
сом, моделирующим ту же ситуацию в доброкачественном варианте.
5.4.3. Иммунные функции при лимфопролиферативных
процессах
Представляет интерес, способны ли малигнизированные лимфоидные клет-
ки выполнять свои функции. Наиболее четкий ответ на этот вопрос получен
при изучении малигнизированных плазмоцитов при множественной миело-
ме. Еще в начале 70-х годов было установлено, что при этом заболевании в
сыворотке крови электрофоретически выявляется гомогенный пик (М-ком-
понент), который образуют иммуноглобулины. Затем было показано, что эти
иммуноглобулины обладают активностью антител, причем идентичной для
всех молекул. Специфичность таких антител невозможно предсказать. Иног-
да эти антитела связывают даже синтетические неприродные гаптены. Чаще
всего такие антитела были направлены против иммунодоминантных компо-
нентов бактерий, например фосфорилхолина. Все эти данные свидетельст-
вуют о моноклональном происхождении указанных иммуноглобу-
линов-антител. Это вполне соответствует представлениям о клональной
структуре иммунной системы и служит свидетельством того, что множест-
венная миелома является следствием малигнизации клона плазмоцитов,
причем «выбор» клона осуществляется случайно.
Таким образом, по крайней мере при малигнизации эффекторных
клеток иммунной системы они сохраняют свою функцию, которая в слу-
чае плазмоцитов состоит в секреции антител заданной специфичности.
Однако на уровне популяции клеток и организма в целом задача, связан-
ная с иммунным ответом, оказывается невыполненной, поскольку, во-
первых, ответ малигнизированных плазмоцитов не является адаптивным,
во-вторых, он моноклонален, т.е. не может адекватно отразить множест-
венность антигенных стимулов, имеющихся при инфицировании и дру-
гих видах биологической агрессии. Более того, при этом срабатывают
регуляторные механизмы, направленные на ограничение миеломного
процесса как избыточного иммунного ответа. В результате миеломная
пролиферация не ослабевает (поскольку злокачественные клетки не от-
вечают на регуляторные стимулы), тогда как способность к нормальному
иммунному ответу подавляется.
Моноклональность свойственна всем злокачественным лимфопро-
лиферативным процессам. Однако в других случаях пролиферации зре-
лых форм лимфоцитов ее удается зарегистрировать не по продуктам
клеток, а в результате генетического анализа реаранжировки генов BCR
и TCR. Результаты этого анализа дают однозначный ответ: характер пере-
стройки генов идентичен для злокачественных клеток в каждом конкрет-
ном случае, но различен для любых сравниваемых случаев.
541
Представляют интерес немногочисленные результаты систематичес-
кого анализа комплекса цитокинов, продуцируемых зрелыми малигнизи-
рованными лимфоцитами, в частности Т-клетками при двух формах кож-
ных лимфом — синдроме Сезари и грибовидном (фунгоидном) микозе.
Синдром Сезари проявляется как эксфолиативная эритродермия с ин-
фильтрацией кожи Т-лимфоцитами, имеющими дольчатое ядро, и поступ-
лением этих лимфоцитов в циркуляцию (лейкемизацией). При
грибовидном микозе Т-клетки имеют мозговидную форму, лейкемизации
при этой форме лимфомы не происходит. При изучении продуктов транс-
формированных Т-клеток при синдроме Сезари выявлены ИЛ-4 и 5, а при
грибовидном микозе — ИЛ-2 и интерферон у. Хотя это и дало основание
трактовать опухолевые клетки при названных заболеваниях соответствен-
но как Th2 и Thl, по-видимому, потребуются более детальные и масштаб-
ные исследования, чтобы окончательно утвердиться в этом мнении.
По-видимому, в большинстве случаев злокачественных заболеваний с
вовлечением в процесс зрелых лимфоцитов трансформированные клетки
сохраняют уже сформировавшиеся функции, особенно секреторные, так
же как экспрессию свойственных им маркерных молекул, функционально
значимых рецепторов и молекул адгезии. «Правильное» следование свой-
ственным им путям миграции позволяет считать, что экспрессируемые
молекулы действительно выполняют свои функции. В то же время сомни-
тельно, чтобы малигнизированные клетки могли адекватно реагировать на
регуляторные сигналы, контролирующие их специфическую активность,
и практически невозможно проверить, способны ли лейкозные CD8+-T-
клетки осуществлять цитолиз клеток-мишеней.
Немногочисленные попытки при лимфопролиферативных заболевани-
ях проанализировать состояние компонентов иммунной системы, не затро-
нутых малигнизацией, свидетельствуют о преобладании отрицательных
регуляторных влияний. Последние обусловлены активацией супрессорных
клеток и направлены на ограничение неадекватного гиперфункционирова-
ния клонов лимфоцитов, вовлеченных в патологический процесс. К этому
надо добавить, что объем нормального компонента, как правило, уменьшен
в связи с вытеснением его малигнизированными клетками. В результате при
всех заболеваниях указанной группы (особенно при лейкозах) развивается
тотальный иммунодефицит.
I
Лимфопролиферативные процессы — это злокачественные заболева-
ния, основой которых служит бесконтрольная пролиферация лимфо-
идных клеток. В пролиферацию вовлекаются лимфоциты конкретных
типов и стадий развития. Заболевания этой группы протекают в
форме лимфом и лимфолейкозов. В-клеточные лимфомы локализу-
ются в лимфоидных органах, Т-клеточные — в коже. В основе лим-
фопролиферативных процессов часто лежат хромосомные пере-
стройки. Хотя функция малигнизированных лимфоцитов частично
сохраняется, в связи с моноклональной природой пролиферации при
этих заболеваниях ослабляется эффективность иммунной защиты.
542
Центрифугирование
Осадок
эритроцитов
и гранулоцитов
U монону клеаров
l л я х;
Рис. 135. Принцип выделения мононуклеарных клеток из крови путем ее центри-
фугирования над слоем, содержащим смесь фиколл—гипак.
В результате центрифугирования между слоями плазмы и смеси фиколл-гипак (в
интерфазе) оказываются мононуклеары (лимфоциты и часть моноцитов), а на
дне пробирки — эритроциты, гранулярные лейкоциты и часть моноцитов.
5.5. ПРИНЦИПЫ ИММУНОДИАГНОСТИКИ
И ИММУНОТЕРАПИИ
5.5.1. Основы современной иммунодиагностики
Практическая задача оценки состояния иммунной системы стала очень
актуальной в середине 70-х годов, в период становления клинической
иммунологии. С тех пор арсенал клинической иммунологии существенно
возрос, однако еще далек от полноты, которая удовлетворила бы потреб-
ности клиники.
Традиционно методы клинико-иммунологических исследований раз-
деляют на методы оценки естественного клеточного и гуморального
антигенспецифического иммунитета. В зависимости от степени глубины
и детализации анализа иммунологических отклонений различают не-
сколько уровней иммунологического обследования: от ориентировочного
первого уровня, задача которого состоит в том, чтобы выявить наличие
(Нарушений в основных отделах иммунной системы без точного выясне-
ния их природы, до более высоких уровней с более или менее детальным
анализом природы отклонений.
1 В современной практике клинико-иммунологических исследований
основным объектом анализов является кровь — как ее клеточные компо-
ненты, так и сыворотка. Большой методической удачей, определившей
прогресс клинической иммунологии на три десятилетия, была разработка
в 70-х годах метода выделения мононуклеарной фракции на слое фикол-
ла, смешанного с рентгеноконтрастным веществом гипаком (известным
также под названиями «пак», «верографин» и др.). Схематически метод
Показан на рис. 135. В настоящее время в поле внимания иммунологов
наряду с мононуклеарной фракцией все чаще оказывается фракция гра-
нулоцитов.
543
Моноклональные антитела,
меченные различными флюорохромами
а Клетки, несущие различные маркеры
оооо
Связывание меченых антител с поверх-
ностью клеток в соответствии с
распределением маркеров
3. Красное окрашивание
Однопараметрический
анализ
2. Зеленое окрашивание
Однопараметрический
анализ
1. Контроль
Однопараметрический
анализ
4. Двухцветное окрашивание
Двупараметрический
анализ
Рис. 136. Цитофлюориметрическое исследование мембранного фенотипа клеток,
а. Клетки обрабатывают моноклональными антителами к их мембранным анти-
генам, конъюгированными флюорохромами. В случае одновременного изучения
нескольких маркерных антигенов используют мечение флюорохромами, кон-
трастными по цвету, б. Клетки, обработанные мечеными антителами, протекают
по капилляру; при воздействии на них луча лазера генерируются различные сиг-
налы (от прямого и бокового светорассеяния и от свечения различных флюоро-
хромов), которые регистрируются и анализируются прибором, в. Результаты
компьютерного анализа выражаются в виде гистограмм, одно- и двупараметри-
ческих, отражающих распределение клеток по интенсивности свечения одного
или двух флюорохромов. Результаты выражают в процентах меченых клеток и
средней интенсивностью свечения. В случае использования двух флюорохромов
учитывают процент клеток, меченных каждым типом флюорохрома и обоими
красителями одновременно.
544
Достаточно трудоемкий и очень целенаправленный путь поисков
привел к отбору лабораторных методов и методологий, с одной стороны,
дающих адекватный ответ на вопросы, стоящие перед клинической им-
мунологией, с другой — не очень дорогих и громоздких и по возможнос-
ти доступных для автоматизации. На этом пути иммунологи практически
полностью отказались от методов, основанных на розеткообразовании.
Это были первые методы, которые позволили иммунологам определять
Т- и В-лимфоциты человека в период, когда отсутствовали необходимые
антитела для выявления этих клеток. Число недостатков у этих методов
достаточно велико: неоднозначность трактовки результатов (они зависят
от условий постановки реакций, качества реагентов, определяются состо-
янием не только маркерных молекул, но и цитоскелета и др.), трудности,
связанные с их стандартизацией и автоматизацией. Проблему определе-
ния субпопуляций удалось исчерпывающе решить после разработки про-
точной цитофлюорометрии, стимулированной появлением рынка моно-
клональных антител к маркерным молекулам иммуноцитов. Схема ци-
тофлюориметрического анализа клеток иммунной системы представлена
на рис. 136.
Другим подходом, который широко используется в современной
клинической иммунологии, явился комплекс методов, основанных на
иммуноферментном анализе (рис. 137). Этот метод в настоящее время
хорошо оснащен инструментально и нашел столь же универсальное при-
менение для определения концентрации растворимых молекул, какое по-
лучила проточная цитофлюорометрия для идентификации мембранных
маркеров клеток. Число таких базисных подходов, удовлетворяющих со-
временным научным и техническим требованиям, в клинической имму-
нологии невелико. Иногда они оказываются малодоступными из-за
дороговизны приборов и тест-систем, однако именно вокруг них кон-
центрируются усилия разработчиков новых методов клинико-иммуноло-
гических исследований.
При лабораторной оценке нарушений естественного иммунитета,
как правило, определяют фагоцитарную активность или генерацию мета-
болически активных радикалов и оценивают состояние системы компле-
мента. Хотя определение показателей фагоцитоза (фагоцитарный индекс,
фагоцитарное число) с помощью микроскопического подсчета фагоцити-
рующих клеток и фагоцитированных объектов является методически
корректным, в последние годы стали разрабатывать модификации мето-
да, позволяющие стандартизировать и автоматизировать регистрацию его
результатов. К таким модификациям относится, например, фагоцитоз
частиц латекса, меченных флюорохромом, что дает возможность реги-
стрировать результаты цитофлюорометрически.
Широко распространен метод оценки активности фагоцитирующих
клеток по восстановлению нитросинего тетразолия в цветной цитохими-
ческой реакции. Результаты определения дают возможность оценить ге-
нерацию формазана по появлению синего окрашивания. Аналогичный
результат дают люминесцентные методы регистрации образования мета-
болически активных форм кислорода и свободных радикалов методами
регистрации хемилюминесценции, усиливаемой люминофорами (люми-
545
a
б
Рис. 137. Принципы твердофазного иммуноферментного анализа.
а. Конкурентный иммуноанализ. Антиген фиксируют на твердой фазе (обычно на
пластиковой поверхности 96-луночных плашек). Связывание с ним антител оце-
нивают с помощью ферментной метки, подсоединяемой к этим антителам или к
«антителам второго порядка» — анти-IgG, взаимодействующим с антителами,
фиксированными на антигене. Ферменты выявляют с помощью цветных реак-
ций, продукты которых определяются спектрофотометрически (на приборе, на-
зываемом мультисканом). Исследуемый материал вводят в реакционную смесь
вместе с антителами. Если он содержит антиген, степень связывания антител с
твердой основой снижается (их «перехватывает» антиген). Аналогично при нали-
чии в исследуемой жидкости антител они конкурируют с мечеными антителами
первого порядка за связывание с фиксированным антигеном. Таким образом,
присутствие антигена или антитела в исследуемом материале проявляется в ос-
лаблении связывания меченых антител и снижении интенсивности окрашивания
лунок, б. Двуцентровой иммуноферментный анализ. На пластиковой поверхнос-
ти фиксируют антитела. Если в исследуемом растворе содержится антиген, он
связывается с фиксированными антителами. Затем в систему вводят антитела,
взаимодействующие с другим эпитопом антигена и выявляют связывание антител
с помощью aHTH-IgG-антител, меченных ферментом. Чем больше антигена со-
держится в исследуемом растворе, тем интенсивнее будет окрашивание лунки.
нолом и люцигенином). Оценка хемилюминесценции является предпо-
чтительным методом, поскольку это свечение может регистрироваться
автоматически с помощью хемилюминометра.
Ранее состояние системы комплемента оценивали с использованием
громоздкой гемолитической системы, позволяющей получить суммарное
представление об активности системы комплемента. В настоящее время
стало доступным определение индивидуальных факторов комплемента
иммуноферментным методом с помощью моноклональных антител.
Определение факторов гуморального иммунитета включает подсчет
В-лимфоцитов в периферической крови, определение концентрации им-
муноглобулинов основных классов, а в особых случаях субклассов IgG.
Адекватными тестами на В-лимфоциты является их цитофлюорометри-
ческое определение с использованием поликлональных антител к общим
детерминантам иммуноглобулинов или моноклональных антител к одно-
му из пан-В-клеточных маркеров, чаще всего CD19,20 или 72. Методом
двойной иммунофлюоресценции с использованием антител к CD 19 и 5,
меченных разными флюорохромами, в специальных случаях определяет-
ся субпопуляция В1.
Концентрацию IgM, IgG и IgA, а также типы легких цепей иммуно-
глобулинов обычно определяют методом радиальной иммунодиффузии
по Манчини с использованием поликлональных антител. Однако в осо-
бых случаях для этого используют иммуноферментные (обычно иммуно-
сорбентные) тест-системы и моноклональные антитела. Изотипы IgG
определяют практически исключительно с помощью иммуноферментных
тест-систем и моноклональных антител. Определение IgE проводят ра-
диоиммунным и иммуноферментным методами в рамках аллергологичес-
кого обследования (см. раздел 5.2.1).
В клинической иммунологии основой оценки клеточного звена явля-
ется цитофлюорометрическое определение Т-лимфоцитов (с применени-
ем антител к CD3) и их субпопуляций — хелперной и киллерно-супрес-
сорной (CD4+ и CD8+), а в последнее время также «наивных» Т-клеток
и Т-клеток памяти (соответственно CD45RA+ и CD45R0+). Иногда ис-
пользуют определение субфракций хелперных клеток — индукторов хел-
перов (CD4+CD29+) и индукторов супрессоров (CD4+CD45R0+) и суб-
фракций СП8+-клеток — прекиллеров (CD8+CDllb+) и предшественни-
ков супрессоров (CD8+Leu7+). Однако этот подход нельзя признать до-
статочно строго обоснованным. Применение при проточной цитометрии
двух меток — антител, направленных к двум разным маркерам и конъ-
югированных с разными флюорохромами — существенно повышает ин-
формативность анализа клеток.
Для определения NK-клеток используют цитофлюорометрическое
выявление CD56+-клеток. Иногда применяют двойное флюоресцентное
окрашивание: одновременно определяют экспрессию CD56 и 3, CD56 и
57, CD56 и 16 и других комбинаций. Классические NK-клетки имеют фе-
нотип CD56+CD57+. Субфракция К-клеток идентифицируется как боль-
шие гранулярные СП16+СВЗ“-лимфоциты. CD56+CD16+-kjibtkh рас-
сматриваются как фракция* естественных киллеров, одновременно обла-
дающая активностью К-киллеров (эффекторов антителозависимой кле-
точной цитотоксичности). Клетки, одновременно несущие CD3 и
CD16/CD56, рассматриваются как разновидность Т-лимфоцитов с актив-
ностью неспецифических киллеров (NKT-клетки). Параллельно с опре-
делением мембранного фенотипа желательно определять функциональ-
ную активность NK-клеток в 4-часовом тесте клеточно-опосредованного
цитолиза, регистрируемого по выходу 51Сг.
Функциональное тестирование Т- и В-лимфоцитов представляет
большие трудности. Обычно в клинико-иммунологических лабораториях
используют реакцию бластной трансформации in vitro для оценки проли-
феративного ответа мононуклеаров крови на митогены, специфичные
для Т- и В-клеток (см. разедл 3.5.1). В качестве Т-клеточных митогенов
применяют фитогемагглютинин (ФГА), реже конканавалин А (КонА), в
качестве В-клеточного митогена — бактериальный липополисахарид.
Иногда клетки тестируют на способность к ответу на митоген лаконоса.
Этот ответ В-клетки осуществляют при участии Т-хелперов (модель ин-
дукции тимусзависимого гуморального ответа). При всех вариантах мито-
генной стимуляции регистрируется пролиферативный ответ клеток
(радиометрически — по включению одного из предшественников ДНК —
3Н-тимидина). Иногда с этой же целью применяют МТТ-тест, основан-
ный на изменении цвета, связывающегося с клетками красителя — бро-
мида 3-[4,5-диметилтиазол-2-ил]-2,5-дифенил 2-тетразолия (МТТ) — из
синего в желтый. Результаты регистрируются цитофотометрически на
пластиковых панелях. Выход клеток в цикл и процент клеток, находя-
щихся в фазе S, можно регистрировать также методом проточной цито-
метрии. При этом выявляется содержание в клетках ДНК, оцениваемое
по окрашиваемости йодидом пропидия. Формирование пика тетраплоид-
ных клеток означает переход части клеток в 8/С2-фазу клеточного цикла.
Ответ В-лимфоцитов на митоген лаконоса может регистрироваться также
по синтезу иммуноглобулинов различных классов иммуноферментным
методом.
Функциональные тесты на активность субпопуляций Т-клеток почти
не используют в клинико-иммунологических лабораториях. Тест иммун-
ного цитолиза, опосредованного Т-клетками, значительно сложнее для
выполнения, чем аналогичный тест на активность NK-клеток, поскольку
он требует более длительного культивирования и методических усилий
для индукции эффекторных клеток — Т-киллеров. Достаточно громозд-
ким является и тест на активность супрессоров, индуцируемых КонА (не
говоря о некоторой неясности генеза таких клеток): требуется двуступен-
чатая система культивирования — для генерации супрессоров с помощью
КонА и определения их активности по подавлению пролиферации Т-кле-
ток, стимулированных ФГА.
Все шире распространяются (пока в исследовательских лаборатори-
ях) методы иммуноферментного определения цитокинов в сыворотке
крови, других биологических жидкостях (например, ИЛ-1 и 6, ФНОа в
синовиальной жидкости при ревматоидном артрите), а также в суперна-
тантах культур стимулированных клеток (моноцитов, макрофагов или
лимфоцитов). Этот подход позволяет не только оценить уровень соответ-
ствующих цитокинов и способность клеток вырабатывать их, он дает воз-
можность сопоставить активность двух типов Т-хелперов — ТЫ и Th2,
что должно в значительной степени обусловливать тактику иммуномоду-
лирующих воздействий. Однако определение цитокинов пока дорого.
Кроме того, оно имеет недостаток, свойственный большинству функци-
ональных тестов, — необходимость культивирования клеток в стериль-
ных условиях. Для определения Thl- и ТЬ2-лимфоцитов требуются
предварительное культивирование в присутствии ИЛ-2 (12—15 сут) и
клонирование пролиферирующих Т-клеток. Предобразованные ТЫ и
ТЬ2-клетки определяют цитофлуорометрически с помощью монокло-
нальных антител к ключевым цитокинам (интерферону у- и ИЛ-4), выяв-
ляя эти цитокины в цитоплазме клеток. Методы определения цитокинов
в биологических тест-системах (костимуляция тимоцитов, поддержание
роста клеточных линий, зависимых от цитокинов) едва ли имеют пер-
спективы практического использования из-за громоздкости и неспеци-
фичности.
Показателем несовершенства арсенала клинической иммунологии
является то, что практически отсутствуют методы оценки антигенспеци-
фического иммунного ответа. Существующие подходы сводятся к опре-
делению в сыворотке титров естественных изоагглютининов и антител к
распространенным микроорганизмам, а также к постановке кожных проб
на их продукты. Весьма ограничен арсенал тестирования in vivo состоя-
ния клеточного иммунитета. Это внутрикожные тесты, которые позволя-
ют выявить ответ организма на гаптены, вызывающие контактную
гиперчувствительность (динитрохлорбензол), распространенные антиге-
ны (кандидозный антиген, стрептокиназа-стрептодорназа, туберкулин и
др.) или митогены (ФГА). Такие тесты весьма информативны, поскольку
отражают реальное состояние клеточного звена иммунной системы, но
их недостатком являются инвазивность и временные затраты.
Хотя используемые в настоящее время технологии клинико-иммуно-
логических исследований еще полностью не исчерпаны (и даже не до
конца освоены, особенно в нашей стране), в работу научных лаборато-
рий, а затем и клинико-иммунологическую практику внедряются лабора-
торные технологии следующих поколений. Прежде всего это касается
методов, основанных на достижениях молекулярной биологии, особенно
молекулярной генетики. Ярким примером уже реализованного использо-
вания этих подходов является генотипирование молекул МНС (особенно
МНС II класса), основанное на применении полимеразной цепной реак-
ции. Этот метод позволяет выявлять специфичности, не доступные для
традиционного серотипирования, а в случае определения некоторых мо-
лекул МНС II класса метод генотипирования не имеет альтернатив.
Полимеразная цепная реакция используется для обнаружения малых ко-
личеств вирусных и других инфекционных агентов, однако различные ее
модификации применимы также для анализа иммунологических объек-
тов, например вариабельности генов В- и Т-клеточных рецепторов, кото-
рый пока недоступен для клинических иммунологов. Другим примером
новых технологий, которые предстоит внедрить в клиническую иммуно-
логию, могут служить использование сенсорных систем при иммунологи-
ческом тестировании и другие подходы.
При очевидной быстроте технологического прогресса в клинико-им-
мунологических исследованиях тем не менее очевидно, что традиционные
методы исследований на долгие годы сохраняют свою реальную значи-
мость в этой области. Наиболее важной задачей клинических иммуноло-
гов должны быть строгое отношение к трактовке результатов
лабораторных иммунологических тестов, получаемых при использовании
различных по своему уровню методов, и отказ от явно устаревших методи-
ческих подходов, особенно при наличии доступных современных методов.
5.5.2. Принципы иммунотерапии
Потребность в иммуномодуляторах, т.е. фармакологических средствах,
Влияющих на иммунную систему, возникает в следующих ситуациях:
• при лечении иммунодефицитных состояний;
• для подавления патологических процессов иммунной природы;
• для предотвращения отторжения трансплантатов.
В первом случае требуются преимущественно иммуностимулирую-
549
Таблица 113. Иммуностимуляторы, разрешенные к медицинскому применению
в западных странах и Японии
Препарат Происхождение Клиническое применение
Препараты микробного прои схождения
БЦЖ (США, Европа) Живые микобактерии Рак мочевого пузыря
Пицибанил (Япония) Экстракт Str.pyrogenes Рак желудка и др.
Крестин (Япония) Грибковый полисахарид То же
Лентинан (Япония) То же I* W
Биостим (Европа) Экстракт Kl.pneumoniae Хронические и рецидиви- рующие инфекции
Бронхо-Ваксом (Европа) Экстракт из 8 видов бактерий То же
Препараты тимусного прои схождения
Тимостимулин (Европа) Экстракт, состоящий из смеси пептидов тимуса Рак и инфекции
Т-активин (Россия) То же То же
Тим-увокал (Германия) Тимомодулин (Италия) н н н н
Химич ески чистые прег I а р а т ы
Ромуртид (Япония) Мурамил дипептид Стимуляция лейкопоэза
Тимопентин ТР-5 (Италия, Германия) Пентапептид Ревматоидный артрит, инфекция и рак
Левамизол (США) Фенил имидотиазол Рак
Инозин пранобекс (Европа) Инозин-солевой комплекс Инфекция
Поли AU (Франция) Двухцепочечный поли- нуклеотид из адениловой и урациловой кислот Рак молочной железы
щие средства, в двух других — иммуносупрессорные. Как правило, при
лечении заболеваний, связанных с поражением иммунной системы, не-
обходима не столько иммуностимуляция и иммуносупрессия в чистом
виде, сколько коррекция — исправление нарушенных иммунологических
функций. Достижению этой цели помогает применение иммунокоррек-
торов, т.е. средств, которые доводят измененные показатели до уровня
нормы (вне зависимости от направленности исходных отклонений) и не
влияют на нормальные показатели. Именно такие средства оптимальны
для использования в иммунотерапии.
Основными средствами лечения аллергических процессов в настоя-
ччп
Таблица 114. Иммуномодуляторы, разрешенные к медицинскому применению
в России
Препарат Происхождение Клиническое применение
Пре параты микробного г [роисхождения
Пирогенал Липополисахарид Ps.aeruginosa Хронические инфекции, неко- торые аллергические процессы, псориаз, дерматозы
Продигиозан Липополисахарид Ps.prodigiosum Хронические инфекции, дли- тельно незаживающие раны
Рибомунил*& Рибосомы Kl.pneumoniae, Str.pneu- moniae, Str.pyogenes, H.influenzae, пептидогликан S.pneumoniae Хронические неспецифические заболевания дыхательных путей
Нуклеинат натрия* Натриевая соль нуклеиновой кислоты, получаемая из дрожжей Хронические вирусные и бакте- риальные инфекции, лейкопении
Пр епараты тимусного происхождения
Тактивин Пептиды из экстракта тимуса крупного рогатого скота Заболевания с поражением Т- системы иммунитета, некоторые аутоиммунные процессы, лим- фопролиферативные заболевания
Тим ал ин То же Заболевания с поражением Т-системы иммунитета
Тимоптин It н То же
Тимактид и п It W
Тимостимулин 11 II II и
Вилозен II 11 Аллергические заболевания верхних дыхательных путей
П р е п а раты костномозгового происхождения
Миелопид* Пептиды, синтезируемые клет- ками костного мозга Заболевания с поражением гуморального иммунитета
Цитокины
Мол трастам (Лейкомакс)& Колониестимулирующий фактор Лейкопении
Реаферон* Рекомбинантный интерферон а Вирусные инфекции, опухоли
Беталейкин ИЛ-1 Опухоли
Ронколейкин ИЛ-2 Опухоли, гнойные и септичес- кие процессы, травмы
Синтетические препараты
Левами зол (декарис) 2,3,5,6-тетрагидро-6-фенил- имидазо[2,1-Ь]-тиазол гидро- хлорид Первичные и вторичные имму- нодефициты, аутоиммунные процессы, опухоли
551
Продолжение
Препарат Происхождение Клиническое применение
Диуцифон* пара-пара-(2,4-диоксо-6-метил- пиримидинил-5-сульфо-но- аминодифенилсульфон Заболевания с поражением Т-системы иммунитета
Полудан Полиаденилуридиловая кислота Вирусные заболевания глаз
Леакадин 2-карбамоил азиридин Лейкопении, тромбоцитопении
Кемантан* Адамантансодержащее соединение Вторичные иммунодефициты, синдром хронической усталости
С и н т е тические аналоги эндогенных веществ
Тимоген Глютамил триптофан Заболевания с поражением клеточного иммунитета
Ликопид* Глюкозаминилмурамил дипептид Острые и хронические гнойно- воспалительные процессы, хро- нические заболевания легких, псориаз
Примечание.* Зарубежные препараты.
* Препараты из списка жизненно необходимых лекарственных средств, утвержденных
М3 России (1995).
щее время являются препараты, воздействующие на патохимическую и
патофизиологическую фазы аллергических реакций (антигистаминные
препараты, р-агонисты и т.д.). Они не относятся к иммуномодуляторам в
узком понимании этого слова. В то же время иммуномодуляторы — аген-
ты, действующие на иммунологическую фазу процесса, — все шире ис-
пользуются при лечении аллергических заболеваний.
В табл. 113 и 114 приведены сведения об иммунотропных средствах,
используемых в клинике за рубежом и в России.
5.5.2.1. Иммуномодуляторы преимущественно стимулирующего
или корригирующего действия
Несколько модифицируя схему Б.В.Пинегина, выделим следующие груп-
пы иммуномодулирующих средств.
1. Препараты на основе природных факторов.
1.1. Препараты, происходящие из организма человека и высших
позвоночных.
1.1.1. Препараты иммуноглобулинов.
1.1.2. Пептидные препараты.
1.1.2.1. Пептиды тимусного происхождения.
1.1.2.2. Пептиды иной природы.
1.1.3. Препараты на основе цитокинов.
1.1.3.1. Интерфероны.
1.1.3.2. Интерлейкины и другие цитокины.
1.2. Препараты микробного происхождения.
1.2.1. Препараты на основе компонентов клеточной стенки бактерий.
1.2.2. Препараты на основе нуклеиновых кислот.
1.2.3. Прочие препараты микробного происхождения.
2. Синтетические препараты.
2.1. Циклические соединения.
2.2. Полиэлектролиты.
2.3. Синтетические аналоги природных иммуномодуляторов.
2.4. Другие синтетические иммуномодуляторы.
Препараты иммуноглобулинов. Среди средств иммунотерапии, в ос-
нове которых лежит преимущественно заместительный механизм дейст-
вия, первыми должны быть названы препараты иммуноглобулина чело-
века. Их готовят из смеси сывороток, полученных от большого числа
людей (не менее 5000). Иммуноглобулины выделяют спиртовым осажде-
нием (II фракция по Кону). Однако в связи с тем что эффективные дозы
препаратов бывают достаточно велики и, требования к препаратам имму-
ноглобулинов для внутривенного введения существенно возросли; в их
производстве используют усовершенствованные технологии (частичное
расщепление протеолитическими ферментами, восстановление и алки-
лирование, дополнительные этапы хроматографической очистки и т.д.).
При этом важно, чтобы в препарате отсутствовали молекулярные агрега-
ты, которые способны вызвать активацию комплемента, внутрисосудис-
тое свертывание крови и другие тяжелые осложнения у реципиентов.
Препараты иммуноглобулинов содержат естественные антитела к
различным патогенам (в частности, к вирусам) и с успехом применяются
для повышения резистентности к разнообразным инфекциям, особенно
у лиц с иммунодефицитами. При использовании этих препаратов прояв-
ляется также регуляторная активность иммуноглобулинов, которую, од-
нако, трудно учесть и однозначно предсказать. В тех случаях, когда
требуется прицельное повышение устойчивости к конкретным инфекци-
онным агентам, используют препараты иммуноглобулинов, обогащенные
соответствующими антителами.
Пептидные иммуномодуляторы. После в целом неудачных попыток
восполнить дефицит функции тимуса подсадкой этого органа, стали ши-
роко разрабатываться подходы к замещению функции тимуса с помощью
экстрагированных из него гуморальных факторов. Первым препаратом
такого рода стала 5-я фракция тимозина теленка, которую выделил и ис-
следовал A.Goldstein. В настоящее время существует много препаратов
гуморальных факторов тимуса — комплексных и мономолекулярных, ес-
тественных и синтетических. В России созданы и применяются три ком-
плексных препарата тимуса: тималин (авторы В.Г.Морозов и В.Х.Хавин-
сон; в основу его получения положена уксуснокислая экстракция пепти-
дов), тактивин (автор В.Я.Арион) и тимоптин (авторы Е.С.Скобельцына
и соавт.). Два последних препарата получены в результате модификации
технологии получения 5-й фракции тимозина. Среди препаратов на ос-
нове конкретных тимусных пептидов, которые в настоящее время полу-
553
чают методом химического синтеза, наиболее известны тимулин (Zn-за-
висимый гормон тимуса), тимопентин (фрагмент гормона тимопоэтина,
соответствующий остаткам 32—36 — Arg—Lys—Asp—Vai—Туг), а также
оригинальные отечественные препараты тимоген, представляющий
собой дипептид Glu—Тгр, синтезированный В.И.Дейгиным и соавт., и
гексапептид иммунофан (В.В. Лебедев).
В действии всех препаратов этого ряда много общего, и четкое диф-
ференцирование показаний к применению каждого из них отсутствует.
Надежды на то, что эти препараты могут заменить тимус и вызвать диф-
ференцировку зрелых Т-клеток из костномозговых предшественников,
не оправдались. Точный механизм действия этих препаратов до сих пор
неизвестен. Есть сведения, что они усиливают выработку комплекса
Thl-цитокинов. Для некоторых препаратов установлена способность
повышать исходно сниженную активность супрессорных Т-клеток (что
служит обоснованием для их применения при аутоиммунной патоло-
гии). В действии тимусных препаратов отсутствует строгая специфич-
ность в отношении Т-клеток: установлено их влияние на макрофаги и
В-лимфоциты (не исключено, что эти эффекты опосредованы действи-
ем на Т-клетки). Преимуществом данных препаратов являются мяг-
кость и корригирующий характер их действия, а также практически
полное отсутствие побочных эффектов и осложнений. Комплексность
ряда препаратов этой группы проявляется одновременно как их пре-
имущество, обеспечивая более широкий спектр эффектов, и как недо-
статок, затрудняя стандартизацию препаратов. Применение препаратов
этой группы показано при вторичных иммунодефицитах различной
природы. Оправданность их использования при аутоиммунных процес-
сах нуждается в уточнениях.
В России создан оригинальный пептидный препарат миелопид (авто-
ры Р.В.Петров и А.А.Михайлова) на основе растворимых продуктов. Ос-
новной эффект препарата состоит в усилении антителообразования при
действии в продуктивную фазу иммунного ответа на зрелые антителооб-
разующие клетки. Первоначально постулированная специфичность дей-
ствия в отношении В-лимфоцитов не подтвердилась: пептиды влияют на
различные клетки иммунной системы, причем даже В-клеточные эффек-
ты частично реализуются с участием Т-лимфоцитов. Эффект миелопеп-
тидов (пептидов, входящих в состав миелопида) проявляется в опреде-
ленной степени через действие на опиатные рецепторы лимфоцитов. Вы-
деление и характеристика индивидуальных миелопептидов показали, что,
во-первых, суммарные эффекты миелопида «разделяют» между собой от-
дельные пептиды и, во-вторых, пептиды, количественно преобладающие
в составе препарата, являются фрагментами гемоглобина. Очевидно, этот
факт отражает ранее не установленный вклад гемоглобина в формирова-
ние микроокружения костного мозга (напомним, что костному мозгу
принадлежит ведущая роль в выработке антител во время вторичного им-
мунного ответа).
Еще один пептидный препарат (или группа препаратов) обозначается
как фактор переноса. Он представляет собой пептидную фракцию диали-
зата лейкоцитов человека. Исходно рассчитывали, что этот фактор спо-
554
собен переносить специфическую Т-клеточную сенсибилизацию. По-ви-
димому, этого не происходит и иммунотропное действие фактора реали-
зуется иными путями. Как и в случае некоторых других пептидных
препаратов, проявления лечебных эффектов фактора переноса не очень
закономерны и не вполне четки, но не опасны для организма. Фактор
переноса используют при иммунодефицитных состояниях и хронических
инфекционных процессах.
Препараты цитокинов. Среди цитокинов ранее всего в медицинскую
практику вошли препараты интерферона; с ними связаны наиболее оче-
видные успехи цитокинотерапии. Первоначально интерфероны приме-
няли в виде очищенных экстрактов из лейкоцитов или продуктов клеток,
инфицированных вирусами. Главной областью их применения было ле-
чение вирусных заболеваний. В настоящее время практически все пре-
параты получают на основе рекомбинантных интерферонов, хотя
достаточно широко используется также комплексный препарат лейкин-
ферон, содержащий наряду с интерферонами ИЛ-1 и 6, ФНОа и другие
цитокины. Среди рекомбинантных интерферонов чаще других применя-
ют интерферон а (особенно интерфероны аз). К наиболее распростра-
ненным препаратам интерферонов относятся реаферон, реальдирон,
виферон, роферон (все на основе рекомбинантного интерферона aja),
интрон (интерферон а2ь), берофор (интерферон а2с), бетаферон (интер-
ферон Р), гаммаферон (интерферон у). К этим препаратам «примыкают»
лекарственные препараты индукторов интерферона (циклоферон, амик-
сан, камедон, полудан, ридостин и др.).
Среди основных показаний к использованию интерферонов оста-
ются вирусные заболевания: различные проявления герпеса, гепатиты,
кондиломы и бородавки вирусного происхождения, острые респиратор-
ные вирусные заболевания и др. Однако все шире их применяют при
лечении злокачественных новообразований. Наилучший эффект до-
стигнут при лечении интерферонами (в основном интерфероном а)
лимфо- и миелопролиферативных процессов: острых лейкозов, волосо-
клеточного лейкоза, хронических лимфо- и миелолейкозов, неходжкин-
ских лимфом, множественной миеломы, а также меланомы, рака
почки, молочной железы, мочевого пузыря, глиомы, саркомы Капоши.
С определенной осторожностью интерфероны начинают использовать
при лечении некоторых аутоиммунных и аллергических процессов. До-
зировка интерферонов при терапии злокачественных опухолей пример-
но на порядок превышает таковую при лечении вирусных заболеваний
(разовые дозы соответственно 107 и 106 ME), а длительность лечебных
курсов составляет несколько месяцев, в связи с чем могут развиваться
токсические эффекты препаратов, которые проявляются в виде гриппо-
подобного синдрома, иногда более тяжелых общетоксических синдро-
мов (см. раздел 3.4.2).
Широкое применение нашли препараты рекомбинантных колоние-
стимулирующих факторов ГМ-КСФ (лейкомакс, молграстим и др.) и Г-
КСФ (нейкоген, ленограстим), которые используют для нормализации
подавленного гемопоэза и активации миелоидно-моноцитарного звена
иммунной системы. Их используют, в частности, на фоне цитотоксичес-
555
кой терапии опухолей и индуцированной иммунодепрессии при алло-
трансплантации.
Ряд препаратов на основе цитокинов разработан с целью примене-
ния при терапии злокачественных опухолей. Особое внимание при этом
уделялось препаратам ИЛ-2. Известны лекарственные формы ИЛ-2: ин-
терлейкин 2 фирмы «Cetus», а также препараты других фирм — пролей-
кин, ронколейкин и др. Эффективность ИЛ-2 доказана при меланоме и
первичном раке почки. Положительные результаты получены также при
лейкозах, лимфомах и некоторых солидных опухолях. Однако при ис-
пользовании ИЛ-2 в чистом виде требуются очень высокие его дозы (по-
рядка 105 ME на 1 кг массы тела), которые вызывают токсические эф-
фекты, вплоть до синдрома протекания капилляров с исходом в отек лег-
кого. Поэтому в настоящее время введение ИЛ-2 обычно сочетают с
адоптивной цитокинотерапией, основанной на повышении с помощью
ИЛ-2 активности NK-клеток (ЛАК-терапия) или Т-киллеров (CIS-тера-
пия) больного in vitro и последующего возвращения клеток больному, со-
провождаемому введением ИЛ-2 (см. раздел 3.4.2).
На разных стадиях испытания и применения цитокинотерапии опу-
холей находятся препараты на основе ИЛ-1, ИЛ-4 и других цитокинов.
Особые надежды возлагаются на ИЛ-12, поскольку он должен направлять
в нужное русло (Thl-зависимый цитотоксический ответ) иммунную ре-
акцию опухоленосителя.
Несмотря на выраженную противоопухолевую активность, ФНОа в
естественном виде мало пригоден для медицинского применения из-за
его высокой токсичности. Однако ведется целенаправленная работа по
получению модифицированных молекул ФНОа, обладающих желатель-
ными эффектами. Это реализуется путем направленного мутагенеза гена
ФНОа и других манипуляций с ним. Получено несколько вариантов му-
тантных вариантов ФНО-мутеины, отличающиеся набором функцио-
нальных групп и способностью избирательно связываться с одним из
двух ФНО-рецепторов.
В качестве противовоспалительных агентов, пригодных для лечения
аутоиммунных процессов (прежде всего ревматоидного артрита), апроби-
руются рекомбинантные формы рецепторного антагониста ИЛ-1 (ИЛ-
1ра) и растворимые формы ФНО-рецепторов р55 и р75.
Гены цитокинов часто используют при конструировании гибридных
молекул иммунотоксинов, а также при генотерапии с трансфекцией со-
ответствующих генов в клетки иммунной системы или опухолей (см. раз-
дел 4.3.2).
Иммуномодуляторы бактериальной природы. Первыми природными
субстанциями с установленным иммуномодулирующим действием были
компоненты микробных клеток, в первую очередь эндотоксины. Однако
их практическое применение затруднялось и ограничивалось не только
токсичностью, но и способностью вызывать нежелательные поликло-
нальные эффекты. Тем не менее на основе микробных препаратов были
созданы иммуномодулирующие лекарства, в частности продигиозан.
Вакцинные препараты на основе М.tuberculosis и Corinebacterium parvum
апробировались в качестве противоопухолевых препаратов с иммуно-
556
тропным действием. Однако всем комплексным препаратам бактериаль-
ной природы свойственны недостатки, обусловленные их многокомпо-
нентностью и нестандартностью.
Характер иммунотропного действия иммуномодуляторов бактериаль-
ной природы соответствует естественной роли микроорганизмов в разви-
тии иммунных процессов. Как известно, они включают первую линию
защиты, активируя нейтрофилы, макрофаги, эндотелиальные клетки и
инициируя развитие воспалительной реакции через выделение провоспа-
лительных цитокинов и усиление экспрессии молекул адгезии.
Как потенциальный источник безвредных иммуномодулирующих
субстанций основное внимание привлекли микробные протеогликаны,
являющиеся составной частью всех бактерий. На основе микробных про-
теогликанов создано несколько препаратов. В России разработан пре-
парат ликопид, представляющий собой Ы-глюкозаминил-(1—4)-N-ane-
тилмурамоил-аланил-О-изоглутамин. Спектр эффектов ликопида соот-
ветствует описанному выше типичному действию иммуномодуляторов
бактериальной природы. Основной мишенью его действия являются
макрофаги, хотя не исключено прямое влияние препарата на Т-клетки.
Ликопид усиливает выработку цитокинов, экспрессию молекул гистосов-
местимости (в том числе II класса), молекул адгезии. Его положительный
эффект продемонстрирован при разнообразных заболеваниях и связан со
стимуляцией иммунных процессов и корригирующим влиянием на им-
мунологические показатели. Для ликопида характерны свойства иммуно-
корректора: он не влияет на исходно нормальные показатели, а изменен-
ные доводит до уровня нормы.
Формально к группе иммуномодуляторов микробного происхожде-
ния могут быть отнесены препараты на основе нуклеиновых кислот, по-
скольку их обычно получают из микроорганизмов и дрожжей. Наиболее
подробно изучен препарат нуклеинат натрия, представляющий собой
гидролизат дрожжевой РНК. Нуклеинат натрия оказывает универсальное
иммуномодулирующее действие; он продемонстрировал положительный
клинический эффект при различных заболеваниях, в патогенезе которых
участвуют иммунные факторы. Основной мишенью препарата являются
макрофаги, хотя и лимфоциты (особенно Т-класса) в случае их гипо-
функции также испытывают его положительный эффект. Действие нук-
леината натрия многокомпонентно, поскольку составляющие его пури-
новые и пиримидиновые нуклеотиды оказывают на иммунные процессы
различное влияние. Положительный иммунотропный эффект связан
преимущественно с пиримидиновыми нуклеотидами. На этой основе
конструируются и испытываются самостоятельные иммунотропные пре-
параты, однако значимость нуклеината натрия как «носителя» наиболее
полного спектра эффектов при этом сохраняется.
Синтетические иммуномодуляторы. Первые синтетические иммуно-
модуляторы первоначально были разработаны для других целей. Так,
левамизол (декарис), представляющий собой 1-2-(ацетилимино)-3-2-
гидрокси-2-(2-тио-)этилтиазолидин, был создан как противоглистный
Препарат. Однако оказалось, что он обладает иммунотропным действи-
ем, причем его мишенью служат в основном Т-лимфоциты. Этот пре-
557
парат называли даже тимомиметиком, что справедливо лишь отчасти:
левамизол не воспроизводит дифференцировочные эффекты тимуса, но
его действие во многом сходно с эффектами тимусных пептидов. Оно
состоит в повышении функциональной активности Т-лимфоцитов, уси-
лении экспрессии некоторых мембранных структур, пролиферативного
ответа на митогенные стимулы, по-видимому, и выработки цитокинов.
В связи с этим левамизол применялся при иммунотерапии опухолей и
иммунодефицитных состояний на фоне хронических легочных процес-
сов и т.д. Однако из-за токсичности препарат используют более огра-
ниченно, чем раньше.
Диуцифон был первоначально апробирован как антилепрозный хи-
миопрепарат. У него обнаружились многочисленные эффекты, мишенью
которых являются Т-лимфоциты. В частности, он оказался костимулято-
ром выработки ИЛ-2. Показана эффективность диуцифона при ряде им-
мунодефицитных состояний, включая хронические воспалительные
процессы, ожоговую болезнь, а также при аллергических заболеваниях.
В частности, он был с успехом использован для обработки in vitro лейко-
цитов в процессе адоптивной иммуноцитотерапии больных тяжелыми
формами аллергических дерматитов. По-видимому, декарис причастен к
механизмам регуляции баланса Thl/Th2 и в этом плане заслуживает
самого пристального внимания.
Иммуномодуляторы на основе полиэлектролитов были созданы в
Институте иммунологии М3 РФ в процессе проведения исследований
в области синтетических вакцин. Микробные эпитопы в комплексе с
полиэлектролитными носителями являются сильными вакцинирующи-
ми препаратами. В связи с этим были изучены собственные адъювант-
ные свойства полиэлектролитов, и они были использованы в качестве
самостоятельных иммуномодулирующих препаратов. В медицинскую
практику внедрен препарат полиоксидоний, представляющий собой со-
полимер (Ы-окси)-1,4-этиленпиперазина и бромида (N-карбоксиэтил)-
1,4-этиленпиперазиния. Основной мишенью препарата являются
макрофаги и В-лимфоциты, а главным результатом использования —
усиление гуморального иммунитета. Применение препарата показано
при вторичных иммунодефицитных состояниях на фоне хронических
воспалительных процессов, злокачественных опухолей, цитотоксичес-
кой терапии (включая облучение), при послеоперационных состояниях,
ожоговой и других травмах. В комплексе лечебных средств его рекомен-
дуют использовать также при лечении аллергических и вирусных забо-
леваний.
Иммуномодулирующим действием обладают различные лекарства
(например, дибазол), относящиеся к другим группам фармакологических
препаратов. Это свойство является скорее их побочным эффектом и дан-
ные препараты едва ли могут рассматриваться как истинные иммуномо-
дуляторы, хотя указанный эффект должен учитываться при их назна-
чении. То же можно сказать о многочисленных пищевых добавках, кото-
рые оказывают благоприятное действие на иммунную систему скорее
всего опосредованно. К рассматриваемой проблеме имеют отношение
препараты, способствующие поддержанию активности иммунной систе-
558
Таблица 115. Адъюванты
Название Состав Механизм действия Преобладающий тип ответа
Неполный адъювант Фрейнда Водно-жировая эмульсия, вазели- новое масло, ла- нолин, эмульгатор Депонирование анти- гена, усиление захвата фагоцитами ТЬ2-зависимый
Полный адъювант Фрейнда То же + БЦЖ или мурамилдипептид То же + активация макрофагов, костиму- ляция Т-клеток ТЫ-зависимый
Алюминиевые квасцы А1(ОН)3 Депонирование анти- гена, усиление фаго- цитоза ТЬ2-зависимый
Bordetella pertussis (с квасцами) B.pertussis, сорби- рованные на А1(ОН)3 То же + активация макрофагов, костиму- ляция Т-клеток ТЫ-зависимый
Иммуностимуля- торный комплекс (ISCOM) Липидные мицел- лы, окружающие белковые (вирус- ные) частицы Доставка антигена в цитозоль Т-клеток, индукция Т-киллеров ТЫ-зависимый
мы на должном уровне (витамины, микроэлементы, адаптогены), в связи
с чем их применяют с целью иммунопрофилактики.
5.S.2.2. Адъюванты
Адъюванты — это вещества, усиливающие иммунный ответ при введении
одновременно с иммуногеном. Таким образом, они отличаются от имму-
номодуляторов тем, что применяются для усиления конкретного иммун-
ного ответа (например, при вакцинации) чаще всего в здоровом
организме, а не для нормализации измененной иммунной реактивности,
что служит основным показанием для использования иммуномодулято-
ров. Адъюванты широко используются также в лабораторной практике
для усиления выработки антител при иммунизации животных, в частности
в процессе получения гибридом.
Сведения о наиболее широко применяемых адъювантах и механиз-
мах их действия представлены в табл. 115. В реализации действия боль-
шинства из них решающую роль играет формирование депо, замедля-
ющего рассасывание антигена и пролонгирующего его влияние. Спо-
собность формировать депо достигается в результате сорбции антигена
на квасцах или включения его в жировую эмульсию. Наиболее сильные
адъюванты содержат в качестве компонента микроорганизмы или из-
влеченные из них субстанции, назначение которых состоит в мобили-
зации первой линии защиты, активации макрофагов, АПК. Однако
действие адъювантов на дальнейший ход иммунных процессов может
559
существенно различаться. Так, алюминиевые квасцы направляют им-
мунный ответ в сторону антителообразования, по-видимому, активируя
дифференцировку Тй2-хелперов, тогда как полный адъювант Фрейнда,
ключевым компонентом которого является вакцина БЦЖ, активируют
Thl-клетки и способствуют развитию клеточно-опосредованного им-
мунного ответа типа ГЗТ.
В отличие от квасцов, которые издавна используют для повышения
эффективности вакцинирования, адъювант Фрейнда не может приме-
няться с аналогичной целью из-за многочисленных побочных эффектов.
Это побудило к поискам безвредных адъювантов, среди которых высокой
эффективностью отличаются полиэлектролиты типа рассмотренного
выше полиоксидония (см. раздел 4.3.1.4), иногда вводимые в состав вак-
цины в качестве носителя эпитопа, определяющего специфичность вак-
цинирующей конструкции.
Для доставки иммуногена в лимфоидные органы и повышения им-
муногенности используют липидные пузырьки — липосомы. Молекула
иммуногена вводится или в мембрану с помощью гидрофобного доме-
на, или в полость липосомы. Недавно создан адъювантный комплекс
ISCOM, в котором вирусные белки связаны с мицеллами гликозида
Quil А в составе везикул, помогающих проникновению антигена в ци-
тозоль клеток. Такой способ подачи антигена способствует развитию
цитотоксического ответа, необходимого для реализации противовирус-
ной защиты.
5.5.2.3. Иммунодепрессанты
Химические иммунодепрессанты. Вначале в качестве иммунодепрессан-
тов (особенно при пересадке органов) использовались те же средства,
которые применяли как цитотоксические агенты при лечении злокаче-
ственных опухолей. Первым препаратом такого рода, использовавшим-
ся в иммунологии, был 6-меркаптопурин. Его токсичность была сни-
жена при введении в молекулу имидазольной группы (препарат азатио-
прин).
SH
6-Меркаптопурин
Азатиоприн
_хСНг—СНгС1
ХНг—СН2С1
Циклофосфамид
560
Другим широко применяемым препаратом этой группы остается
циклофосфамид. Такие препараты объединяет общий принцип дейст-
вия: вмешиваясь в синтез предшественников нуклеиновых кислот, они
в итоге нарушают процесс репликации ДНК, что приводит клетку к ги-
бели в процессе деления. Таким образом, иммунодепрессанты первого
поколения неизбирательно повреждают все делящиеся клетки и среди
них лимфоциты, вступившие в иммунный ответ, а также злокачествен-
ные клетки. Этим объясняются наличие большого количества побочных
эффектов, а также неспецифичность действия: они нарушают процессы
гемопоэза, обновление тканей, вызывают опустошение лимфоидной
ткани, подавляют все формы иммунного ответа, в том числе защиту от
инфекций.
Существенным достижением на пути совершенствования иммуноде-
прессантов явилось создание препарата циклоспорина А. Это цикличес-
кий декапептид с метилированными остатками и наличием необычного
нинеоненового аминокислотного остатка:
MeVal--------nineonene-Abu-------MeGly
MeLeu MeLeu
MeLeu-----D-Ala----Ala----MeLeu-----Vai
Он выделен из почвенного гриба Tolypocladium inflatum, а в настоя-
щее время синтезируется химически (синтез очень сложен, что обуслов-
ливает дороговизну препарата). Вскоре из Streptomyces inflatum было
выделено вещество FK506 с иной структурой, но очень сходным меха-
низмом действия (см. раздел 3.5.1).
Расшифровка молекулярных основ действия этих веществ была первым
случаем такого рода для иммунотропных препаратов. Она имела принципи-
альное значение также потому, что при этом был открыт новый класс био-
логически значимых молекул — иммунофиллинов. Схема действия этих
препаратов отражена на рис. 138. Попав в клетку, циклоспорин А и FK506
связываются со своими рецепторами — иммунофиллинами, различными
для этих двух веществ. Циклоспорин А связывается с циклофиллином, а
субстанция FK506 — с белком FKBP (от англ. FK506-binding protein). Им-
мунофиллины представляют собой (пептидил-пролил)-цис-транс-изомера-
зы. После связывания с рассматриваемыми субстанциями они приобретают
сродство к кальциневрину. Как уже отмечалось в разделе 3.5.1, эта серин-
треониновая фосфатаза активируется Са2+ и дефосфорилирует цитоплазма-
тическую субъединицу транскрипционного фактора NF-АТ. В результате
этого субъединица NF-ATc мигрирует в ядро, где соединяется с субъедини-
цей NF-Atp. В итоге формируется активный димер — транскрипционный
фактор, способный взаимодействовать с ДНК регуляторных участков гена
ИЛ-2 и ряда других цитокинов. При связывании комплекса иммунофилли-
нов и циклоспорина A/FK506 с кальциневрином последний утрачивает спо-
561
NF-ATc
Норма
Кальциневрин
Циклофиллин
Действие ЦА или FK5O6
Ген ИЛ-2
Ген ИЛ-2
Рис. 138. Принцип иммуносупрессивного действия циклоспорина А (ЦА) и
FK506.
Один из сигнальных путей, приводящих к активации гена ИЛ-2, связан с актива-
цией Са2+-зависимой протеинфосфатазы кальциневрина, который дефосфори-
лирует субъединицу с транскрипционного фактора NF-АТ. Это позволяет
субъединице с соединиться с субъединицей р и сформировать активный фактор
NF-АТ, участвующий в активации гена ИЛ-2. Циклоспорин А и FK506 связыва-
ются с циклофиллином, который после этого приобретает способность взаимо-
действовать с кальцин ев рином, блокируя его. В результате не происходит
формирования фактора NF-АТ и активации гена ИЛ-2.
собность активироваться и дефосфорилировать NF-ATc, в результате
чего блокируется вся дальнейшая цепь процессов, включая экспрессию
гена ИЛ-2. Таким образом, циклоспорин А и FK506 блокируют актива-
цию Т-лимфоцитов и выработку ИЛ-2, не убивая клетки.
Интересно, что «дополнительный» эффект обнаружен у иммуноде-
прессанта — антибиотика рапамицина, выделенного из стрептомицет.
Его внутриклеточным рецептором также служит FKBR, но связывание
FKBR с рапамицином влияет не на кальциневрин, а приводит к инакти-
вации одной из протеинкиназ, участвующих в активации гена а-цепи ре-
цептора ИЛ-2. Таким образом, рапамицин приводит к аналогичному
результату, блокируя восприятие сигнала ИЛ-2.
Несмотря на дороговизну и токсичность (циклоспорин А повреждает
почки и оказывает ряд других побочных эффектов), циклоспорин А и его
функциональные аналоги обладают явными преимуществами перед
всеми остальными иммунодепрессантами, поскольку действуют прицель-
562
но на активируемые Т-клетки, при этом не повреждая их. Колоссальный
прогресс в пересадке органов однозначно связан с внедрением в практи-
ку этих иммунодепрессантов.
Циклоспорин А и его аналоги используются также при лечении ауто-
иммунной патологии.
Стероиды. Внедрение глюкокортикоидов в практику лечения аутоим-
мунных и аллергических заболеваний было этапным достижением, рево-
люционизировавшим эти области медицины. Однако очень скоро обна-
ружились многочисленные отрицательные последствия применения гор-
мональных препаратов — от привыкания к ним до клинических эффек-
тов (развитие язв, отеков, изменений костей и кожи, эндокринные на-
рушения, инфекционные осложнения). При совершенствовании пре-
паратов были достигнуты большие успехи: получены лекарства типа дек-
саметазона и бетаметазона с высокой активностью, более продолжи-
тельным действием, выраженным противовоспалительным эффектом, не
сопровождающимся задержкой Na+. Гормональные препараты на основе
стероидов коры надпочечников до сих пор являются важнейшим компо-
нентом в терапевтическом комплексе при лечении бронхиальной астмы,
системной красной волчанки и других коллагенозов и аллергических за-
болеваний.
Иммуноспецифические препараты. В последние годы создаются пре-
параты новых поколений на основе соединения в одной молекуле фраг-
ментов с дополняющими друг друга функциями. Так, использование в
чистом виде моноклональных антител, специфичных к тем или иным
типам клеток (например, субпопуляциям лимфоцитов) оказалось не
вполне эффективным и нередко вместо элиминации клеток вызывало их
активацию. Для повышения эффективности цитолиза с сохранением спе-
цифичности действия создаются гибридные молекулы разного рода, в
частности иммунотоксины (см. рис. 106). В классическом варианте они
содержат моноклональное антитело или его половину, несущую один ак-
тивный центр, и токсическую субъединицу токсина (например, рицина).
В этом случае антитело выполняет функции доставки и связывания с
клеткой—мишенью, что обеспечивает токсической субъединице возмож-
ность проникновения внутрь клетки. В случае отщепления токсической
единицы от антитела она не может оказать токсического действия, по-
скольку лишена транспортной субъединицы, которая обусловливает спе-
цифичность действия токсинов.
Молекулы иммунотоксинов создаются как путем химического синте-
за, так и с помощью генетических манипуляций (слияние генов). Созда-
ются аналогичные конструкции, содержащие токсин и молекулу
Цитокина и направленные на разрушение клеток—мишеней цитокина.
Современная иммунодиагностика основана на оценке состояния
клеточного и гуморального звеньев иммунной системы. В ее основу
положено использование серологических, иммунофлюоресцент-
ных, иммуноферментных, клеточных и других методов, основан-
ных на проточной цитометрии, иммуноферментном анализе и
563
других современных технологических подходах. К главным имму-
нодиагностическим реагентам относятся моноклональные антитела
и рекомбинантные продукты. В основу иммунотерапии положено
воздействие на активность иммунных процессов с помощью
средств, которые усиливают (иммуностимуляторы), корригируют
(иммуномодуляторы, иммунокорректоры) или подавляют (иммуно-
депрессанты) их. Главными областями использования иммунотера-
пии являются иммунодефицитные состояния, аутоиммунные про-
цессы, трансплантация органов и тканей. Методы воздействия на
специфические иммунные процессы разработаны преимуществен-
но в приложении к аллергическим процессам (специфическая де-
сенсибилизация) .
Послесловие
Представленный материал отражает состояние фундаментальной и в
меньшей степени прикладной иммунологии на момент написания этого
учебника. Автор сознательно акцентировал внимание на наиболее актив-
но развивающихся направлениях иммунологии, с которыми связаны
прогресс этой науки в ближайшем будущем и реальные перспективы ее
внедрения в медицинскую практику. Существует опасность быстрого
«старения» и возможного изменения трактовки материала, который ос-
новывается на последних достижениях столь стремительно развивающ-
ейся науки, как современная иммунология. Однако желание приблизить
иммунологический кругозор молодых врачей и исследователей к весьма
высокому международному уровню пересилило подобные опасения.
В связи с этим представляется уместным высказать некоторые со-
ображения относительно тенденций развития иммунологии в ближайшем
десятилетии (более долгосрочные прогнозы едва ли обоснованны). Веро-
ятнее всего, иммунология сохранит приверженность к использованию
принципов и методов молекулярной биологии. Данное направление явля-
ется редукционистским, т.е. основано на анализе, сведёнии сложного к
простому. Это обусловливает его односторонность, сопряженную с недо-
оценкой высоких уровней организации анализируемых объектов. Однако
только на этом пути может быть достигнута та степень однозначности по-
лучаемой информации и ее трактовки, которую удается получить при мо-
лекулярно-генетическом анализе иммунологических объектов и фено-
менов. Очевидно, основой молекулярных подходов в иммунологии оста-
нутся клонирование генов, их перенос и направленное выключение. На
этом пути, безусловно, продолжится накопление сведений о рецепторных
структурах клеток иммунной системы, биохимических основах генных
перестроек, приводящих к формированию антигенраспознающих рецеп-
торов, о лигандах мембранных рецепторов, включая цитокины и много-
численные иные гуморальные факторы иммунной системы, о механизмах
межклеточных коммуникаций, передачи и реализации внутриклеточных
сигналов, эффекторных иммунных механизмах и т.д.
Этот путь развития иммунологии в определенной степени сопряжен
с риском снижения ее индивидуальности и даже суверенности как науки.
Однако «поглощение» иммунологии другими науками, в частности моле-
кулярной биологией, невозможно, поскольку основной объект иммуно-
логии — поддержание макромолекулярного гомеостаза организмов на
основе распознавания чуждых для них стерических конфигураций моле-
кул — уникален. На этом пути в ближайшее время можно ожидать более
565
принципиальных достижений, чем простое накопление знаний. В част-
ности, это может произойти при изучении «примитивных» форм имму-
нологического распознавания, осуществляемого NK-клетками, Т-лим-
фоцитами у5-типа и В1-лимфоцитами. Возможно, еще более глубокие из-
менения, способные повлиять на иммунологические концепции, будут
связаны с анализом специфичности лимфоцитарных рецепторов и спо-
собности каждого из них связывать более широкий, чем думали ранее,
круг лигандов, иногда различных по природе. Революционизирующие
достижения в этой области могут быть связаны также с тонким анализом
взаимодействия комплексов пептид—МНС с рецепторами Т-лимфоцитов
и их функционированием в качестве агонистов и антагонистов этих реце-
пторов. В случае успешной разработки этих ключевых направлений им-
мунологии можно ожидать появления новых идей, способных поколебать
современную «иммунологическую парадигму», т.е. систему взглядов, со-
ставляющих теоретическую основу иммунологии.
Нет сомнений в том, что в ближайшее десятилетие будет достигнут
прогресс не только в молекулярной, но и в клеточной иммунологии, и в
этой области решающим будет использование метода клонирования кле-
ток. Более или менее ясно и то, каких преимущественно клеток коснется
этот прогресс. Вероятнее всего, это будут «минорные» клеточные популя-
ции и клетки, малодоступные для изучения в связи с особенностями их ра-
спределения в организме. В первую очередь это дендритные клетки,
Т-лимфоциты уб-типа, NKT-клетки. Исследования на клеточном уровне
почти наверняка позволят решить проблемы, временно «отложенные» со-
временной иммунологией, прежде всего проблему супрессорных Т-клеток
и антигенспецифических супрессорных факторов.
Новые сведения, уточняющие молекулярные и клеточные основы
структуры и функционирования иммунной системы, автоматически и до-
статочно оперативно будут использованы в клинической практике.
Прежде всего это позволит расширить спектр иммунодиагностических
методов. Хотя быстрое использование достижений молекулярной и кле-
точной иммунологии в терапевтической практике представляется более
проблематичным, возможно создание (по аналогии с циклоспорином А и
рапамицином) новых иммуномодулирующих средств как результат рас-
шифровки определенных звеньев иммунных процессов. Очевидно, что в
области цитокинотерапии, помимо расширения спектра препаратов на
основе цитокинов, будет достигнута некоторая принципиальная упоря-
доченность. Вполне вероятно, что предпочтение будет окончательно от-
дано адоптивной цитокинотерапии с широким применением переноса
клеток, трансфицированных различными генами или подвергнутых
иным манипуляциям на генном уровне. Можно ожидать внедрения в ме-
дицинскую практику воздействий, моделирующих костимуляцию при
межклеточных контактах (с использованием молекул В7, CD28, CD40,
CTLA4 и т.д.). Возможно, станет реальностью применение в медицин-
ских целях направленной индукции апоптоза клеток определенных типов
(в первую очередь опухолевых).
Можно полагать, что в ближайшее время абсолютное господство
редукционистского подхода будет поколеблено укреплением позиций
566
системного, синтетического подхода к изучению иммунной системы.
Дело в том, что еще недавно было невозможно проводить иммунологи-
ческие исследования на животных, которые по уровню доказательности
могли бы быть сопоставлены с исследованиями in vitro. Однако благо-
даря широкому внедрению технологий трансфекции и «нокаута» генов
иммунологам стал доступен достаточно большой арсенал объектов для
молекулярного анализа на уровне целостного организма — мышей с при-
цельно введенными или отключенными (на уровне всего организма или
определенных клеток) генами. Использование подобных подходов, неиз-
бежное в ходе прогресса науки, делает иммунологию все более дорогой и
«элитной» наукой и ограничивает круг лабораторий и даже стран, «допу-
щенных» для исследований в наиболее актуальных направлениях. К со-
жалению, это имеет прямое отношение к отечественной иммунологии,
участие которой в прогрессе науки все более ограничивается обстоятель-
ствами, которые имеют отношение не к интеллектуальному, а к финан-
совому потенциалу страны.
Выше говорилось о возможных концептуальных потрясениях в им-
мунологии. Ожидания серьезного обновления иммунологической теории
связаны еще и с тем, что в последние 20 лет, в течение которых был на-
коплен беспрецедентный по объему фактический материал, не были
сформулированы не только новые иммунологические теории, но и
сколько-нибудь крупные концептуальные обобщения. Иммунологи как
бы спешили получать новые факты, и им было некогда теоретизировать.
Между тем такая ситуация не может продлиться долго, так как старая
парадигма начинает тормозить развитие науки. Поэтому появление гло-
бальных теоретических обобщений в иммунологии рубежа веков практи-
чески невозможно. Вероятнее всего, они затронут основу иммуноло-
гии — проблему иммунологического распознавания. Уже сейчас заметны
некоторые признаки, свидетельствующие о возрождении у иммунологов
«вкуса» к теоретизированию (например, повышение интереса к проис-
хождению и филогенезу иммунитета).
Новые представления об иммунологическом сродстве, распознав-
ании и реагировании должны послужить отправной точкой для создания
теоретической иммунологии, которая может строиться, по нашему мне-
нию, не на феноменах иммунной защиты от биологической агрессии, а
на основе проблемы иммунной специфики. Иммунология в таком пони-
мании будет посвящена разработке «древней» темы комплементарности.
В связи с этим теоретическая иммунология может оказаться наукой, до-
статочно далеко отстоящей от традиционной инфекционной иммуноло-
гии, хотя и отталкивающейся от той же феноменологической основы.
Приложения
I. CD-КЛАССИФИКАЦИЯ МЕМБРАННЫХ МОЛЕКУЛ КЛЕТОК
КОСТНОМОЗГОВОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Номер в систе- ме CD Другие названия Мол, масса, x 1000 Супер- семейст- во Функции Экспрессия на клетках
CD1 a,b,c,d ICO-44 43-49 ЮМНС- 1-подоб- ные Презентация анти- генов (в частности, липидных) Корт. TH ДК (в том числе КЛ), В(1с), эпи- телий кишечника (Id)
CD2 (CD2R) LFA-2, Til (Т11-3), LT2 45-48 Ig Адгезия (лигацд — CD58); участие в активации Т, NK
CD3 ТЗ, LT3, y25—28, у, 8, — Часть рецепторного ком- Т
(у. 8, е, П) ICO-90 820. e20, £16, т]22 1&£,п — FcyR плекса TCR—CD3; передача сигнала
CD4 L3T4, Т4, LT4, ICO-86 55-60 Ig Корецептор Тх Лиганд МНС-П TH, Тх
CD5 Lyl, Т1, LT1, ICO80 67 SC Костимуляция Т. Лиганд CD72 Т, сВ
CD6 Т12 100-103 SC Адгезия, активация Т Т, лейкозные В
CD7 LT7, ICO-87 40 Ig FcpR. Передача сигнала Кроветворные пред- шественники, Т
CD8 (а, Р) Ly2,3, Т8, LT8, ICO-31 a32—34, Р 32—34 Ig Корецептор Тк. Лиганд МНС-Г TH, Тк, cNK
CD9 — 22-27 TM-4 Агрегация и актива- ция тромбоцитов ПреВ, Эо, Баз, Тр
CD10 С ALLA, ICO-124 100 Нейтральная проте- иназа (Zn-металло- протеиназа) ПреВ, ПреТ, лей- козные В, строма костного мозга
CD11 aL(LFA-l), а[Д80 а-Субъединицы а —Л, Г, М; b — М,
а,Ь,с <хм, (CR3), LT11, ICO- GM1; ax(CR4) ам170 ах150 Рг-интетринов; а — лиганд ICAMl.2,3, b - ICAM-1, iC3b, с — фибриногена NK; с - М
CD12 — 90-120 ? м, Г, Тр
568
Продолжение
Номер в систе- ме CD Другие названия Мол. масса, x 1000 Супер- семейст- во Функции Экспрессия на клетках
CD13 — 150-170 — Zn-мегаллопротеиназа М
CD14 LT14 53-56 Рецептор ЛПС м
CD15 Lex, sialyl-Lex Полисахаридный компл. мембранных гликоконъюгатов. Ли- ганд (для sLe*) CD62E Н, Эо, Мон
CD16 FcyRIII, LNK16, ICO-116 50-80 Ig Основная часть FcyRIII Н, NK, Мф
CD17 — Лактозилцерамид Н, Мон, Тр
CD18 ICO-108 95 р2"Цепь интегринов Лейкоциты
CD19 LT19 95 Ig Часть корецептора В В
CD20 LT20, BCA-B/20 33-37 TM-4 Кальциевый канал. Регуляция актива- ции В В
CD21 CIG, LT21 145 CCP Часть корецептора В CR2; лиганд C3d, EBV зрВ, фолликуляр- ные ДК
CD22 (а, ₽) BL-CAM, LT22, I CO-91 a 130, pl40 Ig Адгезия В на Т и Мон зрВ
CD23 FceRII, LT23 45 CL Низкоаффинный рецептор IgE; лиганд корецептора CD19/CD21/cd81 зрВ, аМак, Эо, Тр, фолликулярные ДК
CD24 HSA, JI Id 35-45 В, Г
CD25 Tac, ICO 105 55 CCP a-Цепь рецептора ИЛ-2 аТ, аВ, аМон
CD26 ICO-147 110 Дипептидилпепти- даза IY аТ, аВ, Мф
CD27 LT27 50-55 NGFR Костимуляция Т Т
CD28 Tp44 44 Ig Рецептор костиму- ляции Т. Лиганд CD80, CD86 сТ, аВ
CD29 LT29 130 Pl-цепь интетринов Лейкоциты
CD30 Ki-1 105-120 NGFR Костимуляция? аТ, аВ
CD31 PECAM-1 130-140 Ig Адгезия Мон,Тр,Г,В,Энд
569
Продолжение
Номер в систе- ме CD Другие названия Мол. масса, x 1000 Супер- семейст- во Функции Экспрессия на клетках
CD32 FcyRII 40 Ig ? Мон,Г,В,Эо
CD33 67 Ig Лиганд CD62L М
CD34 ICO-115 105-120 CRI, лиганд СЗЬ, C4b Кроветворные предшественники, Энд капилляров
CD35 CRI 250 CCP ? Э,В,Мон,Г,Эо
CD36 GP1V 88 Мишень распознава- ния при фагоцитозе Тр,Мон
CD37 (IP)-24 88 TM-4 Модулирует актива- цию В зрТ,зрВ,М
CD38 T1O.LT38, ICO-20 45 ? ПреТ,ПреВ,аТ,цент- роциты ,плазмоциты
CD39 — 78 Адгезия В аВ^К,Мф,ДК
CD40 — 50 NGFR Рецептор костимуляции В. Лиганд CD134 В,Мон,ДК
CD41 GPIIb 125/22 ajц,-Цепь Рз-инте- трина. Лиганд фиб- риногена, фибронек- тина, фактора Вил- лебрандта, тромбоспондина Тр
CD42 a,b,c,d a - GPIX, b - GPIba, c - GPIbp, d- GPV a23 b35/23 c22 d85 Адгезия тромбоци- тов. Лиганды фак- тора Виллебрандта, фибрина Тр
CD43 Лейкосиа- лин, сиа- лофорин 115-135 (на Г), 95-116 (наТ) Лиганд ICAM-1 Лейкоциты, кроме В
CD44 Pgp-L Hermes 80-95 Адгезия, хоминг. Лиганд гиалуроната
CD45 (CD45 RA, RB, RC,R0) LCA.T200. B200(RA— T200); LT45, LT45RA, ICO-46, ICO-166 (RA) 180-240 (RA- 205-220 RB— 190-220 RC 180-200 RO—180) Тирозинфосфатаза, участвует в передаче сигнала от TCR Лейкоциты (RA—на наивных Т,В,Мон; RB - сТ,В,М,Г; R0 — на Т-клетках памяти, сВ,М)
570
Продолжение
Номер в систе- ме CD Другие названия Мол. масса, x 1000 Супер- семейст- во Функции Экспрессия на клетках
CD46 МСР 56 ИЛИ 66 CCP Комплемент. Систе- мы комплемента. Ли- ганд СЗЬ, С4Ь, рас- щепляет фактор I Разные клетки
CD47 47-52 Связан с системой Rh Все клетки
CD48 Blast-1 40-47 Ig Адгезия, костиму- ляция Т Лейкоциты
CD49 (а,Ь,с d,e,f) VLA1-6 a—210, b—165, c—125, d—150, e—150, f-120/25 а-Цепи (сц—а^рг интегринов. Лиган- ды: a,b — коллаген, ла- минин; с — фибронек- тин, ламинин; d — фи- бронектин, VCAM-1; е — фибринонектин; f —ламинин а — аТ, Мон; Ь — В, Мон,Тр; с — В; d — В,TH; е — Т (клетки памяти), Мон, Тр; f — Т (клетки памя- ти), TH,Мон
CD50 ICAM-3, LT50, ICO-60 130 Адгезия, лиганд LFA-1 Т,В,Мон,Г
CD51 125/24 ау-Цепь Рз-интег- рина. Лиганды — ви- тронектин (а-рецеп- тор), фактор Вилле- брандга, фибронек- тин, тромбоспондин Тр
CD52 CAMPAT H-l 21-28 ? Т,В,Г,Мон
CD53 MRC, 0X44 35-42 TM-4 ? Лейкоциты
CD54 ICAM-1, LT3D9 85-110 Ig Адгезия; лиганд Рг-интегринов Разные клетки
CD55 DAF 60-70 CCP Фактор, ускоряющий распад СЗ/С5-конвер- тазы. Лиганд — СЗЬ Разные клетки
CD56 NKH-1, N-CAM 200-220 Ig Медиатор цитоток- сичности. Адгезия. Изоформа N-CAM NK
CD57 HNK-1, Leu7 110 Медиатор цитоток- сичности. Олигосаха- ридный компонент гликопротеинов NR,cT,cB,Moh
CD58 LFA-3 55-70 Ig Адгезия; лиганд CD2 Разные клетки
571
Продолжение
Номер в систе- ме CD Другие названия Мол. масса, x 1000 Супер- семейст- во Функции Экспрессия на клетках
CD59 Протектин, LT8E5 19 Блокирует формиро- вание литического комплекса С'. Лиганды — С8,С9 Разные клетки
CD60 — 7 NeuAc-NeuAcGal эпи- топ гликопротеинов сТ,Тр,М
CD61 105 Рз-Цепь интегринов. Адгезия; [1-рецептор витронектин Тр,Мф
CD62 (E,L,P) E-ELAM- 1; L — LECAM-1, LAM-1, Р- PADGEM E-140, L-150, P-140 CL Семейство селекти- нов. Адгезия, хоминг. Лиганды: Е— siatylLe*; L—CD34,GlyCAM, MadCAM; Р—sialyLex Е—Энд; L—В,Т, Moh,NK; Р-Тр, Энд
CD63 53 TM-4 Перемешается из лизо- сом на мембрану при активации клеток аТр,М
CD64 FcyRI 72 Ig FcyRI, высокоаффинный М
CD65 7 Олигосахаридный компонент церамида м
CD66 (a,b,c, d,e) a-BGP-1; b-CD67; c-NCA; e-CEA a-160— 180; b- 95-100; c-90, d- 30, e- 180-200 Ig Семейство ракоэмб- рионального анти- гена (СЕА) а-Н; Ь—Г; с-Н, рак толстой кишки; d—Н; е—эпителий кишечника, рак кишечника
CD67 He идентис жцирова] я (ранее 2D66b)
CD68 Макро- сиалин 110 М,Г,Баз,МК
CD69 AIM 28/32 CL Передача сигнала. Ранний маркер активации аТ,аВ,аМф,МК
CD70 Ki-24 75/95/ 170 TNF 7 аВ,аТ,Мф
CD71 T9, LT71, ICO-92 90/95 Рецептор трансферрина Активированные лейкоциты
CD72 Lyb-2, 3F3 42/42 CL Лиганд CD5. Учас- тие в активации В В
572
Продолжение
Номер в систе- ме CD Другие названия Мол. масса, x 1000 Супер- семейст- во Функции Экспрессия на клетках
CD73 69 — Экго-5'-нуклеогидаза. Дефосфорилирует ну- клеотиды, обеспечи- вает поступление ну- клеозидов в клетки сВ,сТ
CD74 И,1у ВариапьЕ 33,35,41,43 Инвариантная цепь МНС-П в,м,дк
CD75 LT75 53 <х2,6-Сиалилтранс- фераза эрВ,сТ
CD76 — ? Олигосахарид (сиалир) эрВ,сТ
CD77 Gb3,Pk ? Глоботриациклор- амид В (центроциты)
CD78 Ba ? ? В
CD79 (a,b) Iga, IgP <x32—33 p37—39 Ig Часть рецептора BCR, передача сигнала В
CD80 B7.1, BB1 60 Ig Костимуляции; ли- ганд CD28, CTLA-4 сВ
CD81 TAPA-1 26 TM-4 Часть корецепгора В Л
CD82 R2 50-53 TM-4 Участие в передаче сигнала? Лейкоциты
CD83 HB15 43 Ig Участие в презента- ции антигена аВ, аТ, ДК (вуалевые)
CD84 GR6 73 ? Мон,Тр,сВ
CD85 GR4 120/83 ? Мон
CD86 B7.2.GR65 80 Ig Костимуляции; ли- ганд CD28.CTLA-4 Мон, аВ
CD87 UPA-R 50-65 Рецептор урокина- зы — активатора плазминогена Г,М,аТ
CD88 C5aR 40 Родоп- сины Рецептор С5а Н,Мф,ТК
CD89 FcaR 50-70 Ig Рецептор IgA М,Н,сВ,сТ
CD90 Thy-1 25-35 Ig Адгезия, рециркуляция ПроТ, TH
CD91 600 Рецептор аг-макроглобулина Мон
573
Продолжение
Номер в систе- ме CD Другие названия Мол. масса, х 1000 Супер- семейст- во Функции Экспрессия на клетках
CD92 GR9 70 ? Н,Мон,Тр,Энд
CD93 GR11 120 ? Н,Мон,Энд
CD94 КР43 43 ? cT,NK
CD95 Fas, Аро-1, LT95JPO-4 43 NGFR Индукция апоптоза; лиганд FasL Разные клетки
CD96 TACTILE 160 NGFR ? аТ
CD97 GR1 74/80/90 ? аТ
CD98 4F2,LT98 80/40 Модулирует уро- вень Са++ в клетке T,B,NK,r
CD99 MIC2 32 Адгезия кортикаль- ных TH Л
CD100 GR3 150 Пролиферация Мон Разные клетки
CD101 ВРС-4 140 Ig Подавление проли- ферации Т Г,Мф
CD102 ICAM-2 55-65 Ig Адгезия; лиганд 02-интегринов Покоящиеся Л, Мон, Энд
CD103 ар-Цепь интегрина 150/25 Адгезия; 07-интегрин сТ (интраэпители- альные Т)
CD104 (34-Цепь интегрина 220 Адгезия; интегрин Эпителиальные, шван- новские клетки
CD105 Эндоглин 95/95 Адгезия, лиганд интегринов Энд,аМф
CD106 VCAM-1 100/110 Ig Адгезия; лиганд VLA-4 Энд
CD107 (а,Ъ) a—LAMP-1 b-LAMP-2 а-110 Ь—120 Лизосомные белки, перемещающиеся при активации на поверхность аТр
CD108 GR2 80 7 аТ, стромальные клетки
CD 109 GR56 170/50 ? аТ,Тр,Энд
CD110- -CD114 не получили обозначе НИЯ
CD115 M-CSFR, c-fms 150 Ig Рецептор М-КСФ М
CD116 GM- CSFR, а 70-85 CKRI а-Цепь рецептора ГМ-КСФ Мон,Н,Эо,Энд
574
Продолжение
Номер в систе- ме CD Другие названия Мол. масса, X 1000 Супер- семеЙст- во Функции Экспрессия на клетках
CD117 c-kit 145 Ig Рецептор фактора стволовых клеток Кроветворные предшественники
CD118 IFN-a,pR ? CKRII Рецептор ИФНа,Р Разные клетки
CD119 IFN-yR 90-100 CKRII Рецептор ИФНу М,В,Энд
CD 120 (a,b) TNFR-I TNFR-II а-50—60; b-75-85 NGFR Рецепторы ФНОа,Р Разные клетки, осо- бенно миелоидные
CD121 (a,b) IL-1R, типы I и II а-80; b-60-70 Ig Типы I и II рецеп- торов ИЛ-1 аир а—Т; Ь—В,М
CD 122 IL-2R,p 75 CKRI р -Цепь рецептора ИЛ-2 NK, Т, сВ
CD 123 IL-3R, a 70 CKR, FNII а-Цепь рецептора ИЛ-3 Кроветворные пред- шественники, Мон
CD 124 IL-4R 130-150 CKR, FNIII Рецептор ИЛ-4 В,Т, кроветворные предшественники
CD125 IL-5R,a 55-60 CKR, FNIII а-Цепь рецептора ИЛ-5 Эо,Баз
CD126 IL-6R,a 80 Ig, CKR, FNIII а-Цепь рецептора ИЛ-6 аВ, плазматические клетки, большинст- во лейкоцитов
CD 127 IL-7R 68-79 FNIII Рецептор ИЛ-7 Лимфоидные пред- шественники, Т,Мон
CD 128 IL-8R 56-67 Родоп- син Рецептор ИЛ-8 Н,Баз,сТ
CD 129 JL-9R 64 CKRI Рецептор ИЛ-9 В, Т, М, Н
CD 130 Общая 0-цепь цитокинов 130 Ig.CKR, FNIII Общая цепь рецеп- тора ИЛ-6, ИЛ-11, онкостатина M.LIF аВ, плазматические клетки, Энд, часть лейкоцитов
CD131 CKRI Общая р-цепь цитокинов
CD 132 CKRI Общая у-цепь цитокинов
CD 134 0X40 50 NGFR Адгезия Т к эндотелию аТ
CD 135 Flt3/Flk2 Рецептор раннего гемопоэтического цитокина
CD136 MSP-R NGFR
575
Продолжение
Номер в систе- ме CD Другие названия Мол. масса, х 1000 Супер- семейст- во Функции Экспрессия на клетках
CD137 4-1ВВ NGFR
CD138 Синдекан-1 В
CD139 В
CD140 a,b PDGFR а,р CKR Рецептор фактора рос- та из тромбоцитов Энд, другие клетки
CD141 Тромбо- модулин CL Энд
CD142 CKRII Энд
CD143 АСЕ Энд
CD144 VE-кадхерин Энд
CD145 Энд
CD146 MUC18 Энд
CD147 Нейротелин Ig Энд
CD148 НРТР Фосфатаза р260
CD149 МЕМ-133
CD150 SLAM
CD151 РЕТА-3 TM-4 Тр
CD152 CTLA-4 33-37 Ig Т
CD153 CD30L TNF Лиганд CD30 Т
CD154 CD40L 39 TNF Лиганд CD40 т
CD155 PVR м,г
CD 156 MS2 м,г
CD157 BST-1.M 0-5 м,г
CD158 a,b р58.1, р58.2 50; 58 Ig KIR-рецепторы, специфичные для МНС-1 NK
CD161 NKRP-1, NK1.1 80 CL Рецептор, активирую- щий цитотоксичность т
CD162 PSGL-1 240 Адгезия; лиганд Р-селектина м,г
CD163 М130 м,г
CD164 MGC-24 Адгезия
576
Продолжение
Номер в систе- ме CD Другие названия Мол. масса, х 1000 Супер- семейст- во Функции Экспрессия на клетках
CD165 CD166 GP37/AD2 ALCAM Ig Адгезия Адгезия
Примечание. Л — лимфоциты; В — В-клетки; Т — Т-клетки; TH — тимоциты;
NK — NK-клетки; М — моноциты и макрофаги; ЛПС — липополисахариды; Мон — моно-
циты; Мф — макрофаги; Г — гранулоциты; Н — нейтрофилы; Эо — эозинофилы; Тк —
Т-киллеры; Тх — Т-хелперы; Баз — базофилы; Тр — тромбоциты; ТК — тучные клетки;
ДК — дендритные клетки; КЛ — клетки Лангерганса (белые отростчатые эпидермоциты);
Энд — эндотелиальные клетки; с — субпопуляция; а — активированные; зр — зрелые;
ИФН — интерфероны. Суперсемейства: Ig — иммуноглобулины и их гомологи; CL — С-
лектины; ССР — белки контроля комплемента; ТМ-4 — белки, 4 раза пронизывающие мем-
брану; SC (scavenger) — рецепторы-мусорщики; NGFR — белки группы рецепторов фактора
роста нервов; TNF — гомологи фактора некроза опухоли.
В графе «Другие названия» обозначения группы LT соответствуют антигенам, выявля-
емым моноклональными антителами производства Института иммунологии М3 России
(получены А.В.Филатовым и соавт.), обозначения ICO и IPO — антигенам, с которыми вза-
имодействуют моноклональные антитела производства Научно-производственного центра
«МедБиоСпектр» при ОНЦ РАМН (получены А.Ю.Барышниковым и соавт.).
П. ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ И ИХ РАСШИФРОВКА
Абзнмы — антитела, обладающие ферментативной активностью (чаще гидро-
лазной). Определяются в норме; при патологии их уровень может существенно
повышаться.
Авидность — см. Аффинность.
Агаммаглобулинемия — проявление нескольких форм первичных иммуноде-
фицитов гуморального типа, состоящее в отсутствии или резком снижении со-
держания в сыворотке крови иммуноглобулинов. Основой тотальных форм
агаммаглобулинемии являются генетические дефекты, приводящие к нарушению
перестройки V-генов иммуноглобулинов, дифференцировки В-лимфоцитов.
Проявлением селективных агаммаглобулинемий служит отсутствие иммуногло-
булинов определенных изотипов; они обычно связаны с нарушением процесса
переключения С-генов или с секреторными дефектами.
Агглютинация — слипание клеток, в частности обусловленное действием
антител. В последнем случае феномен агглютинации обусловлен связыванием
мембранных молекул разных клеток антителами благодаря наличию у них двух
или более активных центров. Агглютинация служит основой ряда лабораторных
и диагностических тестов на присутствие антител в биологических жидкостях.
В качестве тест-частиц обычно используют эритроциты (гемагглютинация) — на-
тивные или нагруженные посторонними антигенами (пассивная агглютинация);
в реакциях пассивной агглютинации в качестве носителей антигена используют
также инертные частицы (например, частиц латекса). Иногда для того, чтобы до-
биться агглютинации клеток, в систему вводят антитела к иммуноглобулинам
(непрямая агглютинация).
Адаптивный иммунный ответ — антигенспецифическая иммунная реакция,
развивающаяся в ответ на воздействие конкретных антигенов и направленная на
их удаление (в отличие от естественной резистентности, факторы которой фор-
мируются вне зависимости от внедрения чужеродных агентов и лишены специ-
фичности).
Адгезия — прилипание. Адгезия клеток служит основой взаимодействия кле-
ток иммунной системы между собой, с сосудистым эндотелием, межклеточным
матриксом. Обусловлена специализированными молекулами типа интегринов. се-
лектинов и их рецепторов.
Адоптивный перенос иммунитета — перенос состояния иммунитета с клетка-
ми иммунизированных доноров (слово «адоптивный» означает «приемный»). Ус-
пешен лишь при условии сингенности донора и реципиента.
Адъюванты — вещества и их комплексы, которые используют для усиления
иммунного ответа. Примерами их являются адъюванты Фрейнда (смесь вазели-
нового масла, ланолина и эмульгаторов с добавлением вакцины БЦЖ или без
нее — соответственно полный и неполный адъюванты), гидроокись алюминия,
адъюванты на основе липосом, комплексов с мицеллами гликолипидов (ISCOM)
и т.д. Усиление иммунного ответа при использовании адъювантов связано с де-
понированием антигена и дополнительной стимуляцией вспомогательных зве-
ньев иммунного ответа.
Активация клеток — переход клеток из покоящегося в функционально актив-
ное состояние. В случае лимфоцитов — переход из фазы Go в фазу G] клеточного
цикла, т.е. подготовка к пролиферации. Основой активации лимфоцитов служит
сигнализация, поступающая в клетку в результате связывания рецепторов для
антигена и в конечном счете обусловливающая экспрессию генов ростовых фак-
торов и их рецепторов (как правило, через формирование транскрипционных
факторов). Активация макрофагов и нейтрофилов состоит в усилении окисли-
578
тельного метаболизма («кислородный взрыв»), фагоцитарной, секреторной и
киллерной активности.
Активный центр антител (антигенсвязывающий участок, участок комплемен-
тарное™) — участок молекулы антител, образованный V-доменами тяжелых и
легких цепей, в силу своей чрезвычайно высокой вариабельности способный рас-
познавать (на основе пространственного соответствия) и связывать эпитопы
антигена. Основой вариабельности активных центров являются гипервариабель-
ные участки тяжелых и легких цепей (по 3 в каждой цепи). Вариабельность анти-
генраспознающих структур лишь частично детерминируется генетически; ее
формирование завершается в процессе созревания клеток как результат реаран-
жировки V-генов.
Аллерген — разновидность антигена или гаптена, индуцирующая аллергичес-
кие реакции. Аллергены, вызывающие гиперчувствительность немедленного
типа, стимулируют образование IgE-антител; аллергены, индуцирующие гипер-
чувствительность замедленного типа, часто являются гаптенами и способны об-
разовывать комплексы с собственными белками организма; включают механиз-
мы Т-клеточного ответа при участии клеток Лангерганса (белые отростчатые
эпидермоциты), с которыми они связываются.
Аллергия (от лат. — другое действие) — состояние повышенной чувствитель-
ности к антигенам {аллергенам), обусловленное неадекватно сильной реакцией
иммунной системы, связанной с быстрым выбросом активных субстанций при
дегрануляции тучных клеток (гиперчувствительностъ немедленного типа) или ин-
тенсивной клеточной (преимущественно макрофагальной) реакцией (гиперчувст-
вительность замедленного типа). В обоих случаях основой вовлечения тучных
клеток и макрофагов являются специфические иммунные механизмы (образова-
ние IgE-антител при немедленной и эффекторных Thl-клеток — при замедлен-
ной гиперчувствительности). Служит основой большой группы заболеваний и
острых реакций, например анафилактического шока.
Аллогенный, алло---определение и приставка, используемые для обозначе-
ния генетически различающихся особей в пределах одного вида или трансплан-
тации тканей между такими особями (аллотрансплантация, аллогенный костный
мозг и т.д.).
Аллотип — характеристика (на основе определения антигенных свойств или
первичной структуры) продуктов аллельных генов, кодирующих белковые моле-
кулы. Аллотипы иммуноглобулинов, как правило, имеют в своей основе отличия
по 1—2 аминокислотным остаткам в константных (редко в вариабельных) доме-
нах тяжелых и легких цепей. Пример — аллотипы Gm у-цепей.
Альтернативная активация комплемента — см. Комплемент.
Анафилаксия (от лат. — противозащита) — реакция организма на повторные
введения антигена, состоящая в проявлениях аллергии с сокращением гладких
мышц и сосудистыми реакциями, в ослаблении сердечной деятельности, сопровож-
дающемся коллапсом, в выходе жидкой части крови в ткани. Обычно протекает в
острой форме (анафилактический шок) и часто заканчивается смертью. Основой ре-
акции является выброс гистамина сенсибилизированными тучными клетками.
Анергия — отсутствие активации клеток в ответ на действие стимулирующих
сигналов. Является одной из основ иммунологической толерантности, в том
числе аутотолерантности. Развивается при перекрестном связывании антигенспе-
цифических рецепторов зрелых лимфоцитов в отсутствие костимуляции.
Антиген — чужеродная субстанция, при попадании в организм способная
вызвать иммунный ответ, направленный на ее удаление. Обычно это макромоле-
кула — белок или полисахарид. Как правило, содержит несколько детерминант
{эпитопов), определяющих специфичность образующихся при иммунном ответе
антител и цитотоксических Т-лимфоцитов. Иммуногенность антигенов обуслов-
579
лена другими свойствами антигена — различными в случае вовлечения в иммун-
ный ответ В- и Т-лимфоцитов.
Антигенпредставляющие (антигенпрезентирующие) клетки — клетки, в кото-
рых происходят частичный протеолиз белковых антигенов, связывание их пеп-
тидных фрагментов с молекулами МНС II класса и экспрессия образующихся
комплексов на поверхности. Это служит условием презентации антигенного пеп-
тида Т-хелперам. Презентация сопровождается костимуляцией вследствие взаи-
модействия мембранных молекул взаимодействующих клеток.
Антигенспецифические рецепторы — см. Рецепторы для антигенов.
Антитела — иммуноглобулины, обладающие специфичностью, т.е. сродством
их активного центра к конкретным антигенным эпитопам. Образуются плазмати-
ческими клетками, как правило, при иммунном ответе на соответствующий анти-
ген. Специфичность антител определяется V-доменом молекулы иммуноглобули-
на. Она соответствует специфичности антигенраспознающего рецептора В-клет-
ки-предшественницы, стимулированной антигеном. Сродство антител к антигену
(аффинность) повышается в процессе иммунного ответа. Изотип антител опреде-
ляется С-доменами тяжелых цепей; он изменяется в ходе иммунного ответа
вследствие реализации процесса переключения изотипов. Изотип определяет био-
логические свойства антител (способность связываться с компонентами компле-
мента, рецепторами, проникать через мембраны, метаболизироваться).
Антителозавнсимая клеточноопосредованная цитотоксичность — разновид-
ность эффекторных клеточных реакций при иммунном ответе, состоящая в цито-
лизе опсонизированных клеток-мишеней NK-клетками, несущими рецептор
FcyRIII (ранее их называли К-киллерами). Взаимодействие этих рецепторов с Fc-
порцией IgG-антител, фиксированных на клетках-мишенях, служит основой для
распознавания последних киллером.
Антителообразующие клетки — клетки, секретирующие антитела. Разновид-
ность эффекторных клеток иммунной системы. Образуются в результате диффе-
ренцировки лимфоцитов В-ряда, индуцированной действием антигена в
сочетании с костимуляцией (обычно при участии Т-хелперов). Наиболее распро-
страненным типом антителообразующих клеток являются плазмоциты (плазма-
тические клетки); ту же функцию могут выполнять В-лимфобласты.
Апоптоз — программированная гибель клеток. Основой этой активной
формы гибели клетки является фрагментация ДНК с отделением фрагментов
клетки (апоптотических телец), содержащих хроматин и окруженных оболочкой.
Апоптоз развивается при поступлении сигналов (как правило, «неполных») извне
или вследствие реализации внутриклеточной программы гибели. Не сопровожда-
ется существенным повышением проницаемости клетки и ее распадом. Апоптоз
служит основой некоторых физиологических (например, селекции тимоцитов) и
патологических (например, развития цитопений) процессов.
Армирование — «вооружение»; термин, как правило, используется в отноше-
нии макрофагов, приобретающих специфичность благодаря фиксации на их по-
верхности антител вследствие взаимодействия их Fc-области с рецепторами
FcylR макрофагов.
Артюса феномен — реакция на повторное подкожное введение антигена,
проявляющаяся в развитии отека, геморрагического воспаления и некрозов.
В основе феномена лежит реакция на локальное формирование большого коли-
чества иммунных комплексов, образующихся при взаимодействии введенного
антигена с накопившимися антителами.
Атопия — наследственно обусловленная склонность к развитию иммунного
ответа в форме гиперчувствительности немедленного типа. Обусловлена повы-
шенной выработкой IgE-антител, особенностями распределения тучных клеток,
проницаемости тканевых барьеров и т.д.
580
Аутоагрессия — см. Аутоиммунитет.
Аутоантигены — макромолекулярные компоненты тканей, являющиеся ми-
шенями аутоантител. Причиной приобретения аутологичными субстанциями
антигенности могут быть нарушение тканевых барьеров, перекрестная реакция с
чужеродными (обычно микробными) антигенами, срыв аутотолерантности и др.
Природа, функции и локализация аутоантигенов в значительной степени опреде-
ляют характер поражения при аутоиммунных процессах. Аутоантигены могут быть
органоспецифическими или широко распространенными в тканях (чему соответ-
ствует органоспецифическая и системная формы аутоиммунных заболеваний).
Аутоантитела — антитела, специфичные в отношении молекул того организ-
ма, в котором они выработались. Фиксируясь на клетках организма, аутоантите-
ла, в основном относящиеся к изотипу IgG, могут вызывать их повреждение
(особенно в сочетании с комплементом и фагоцитами) или активацию и, таким
образом, служить фактором аутоиммунного поражения. В организме в низкой
концентрации присутствуют аутоантитела, реагирующие с различными антигена-
ми организма, которые не повреждают ткани и, возможно, выполняют регуля-
торные и транспортные функции. Обычно они относятся к изотипу IgM,
полиспецифичны, вырабатываются CD5+-B1 -лимфоцитами.
Аутоиммунитет, аутоиммунные процессы, аутоиммунные заболевания — про-
цессы и связанные с ними заболевания, основой которых является поражение
тканей, обусловленное последствиями взаимодействия аутоантител или аутоим-
мунных Т-лимфоцитов с аутоантигенами. Относятся к проявлениям иммунопа-
тологии. Являются следствием срыва или иных форм преодоления аутотолерант-
ности.
Аутологичный — определение, обозначающее происхождение клеток или
иного биологического материала из того же организма, в который он вводится,
пересаживается (например, аутологичные клетки). В том же смысле употребляет-
ся приставка «ауто-», например в термине «аутотрансплантация».
Аутотолерантность — состояние ареактивности факторов иммунной системы
в отношении собственных тканей организма. Является следствием элиминации
аутоспецифических клонов лимфоцитов в процессе отрицательной селекции
(прежде всего отрицательной селекции клеток Т-ряда в тимусе и в периферичес-
ком отделе иммунной системы).
Аффинность (аффинитет) — сродство антител к антигенам или иных факто-
ров к их лигандам. Обусловлено степенью пространственного соответствия взаи-
модействующих структур (в частности, активного центра антител и антигенного
эпитопа). Мерой афинности служит константа равновесия реакции их взаимо-
действия. В процессе иммунного ответа аффинность антител существенно воз-
растает вследствие резкого повышения частоты мутаций в V-гене иммуно-
глобулинов. Сродство антител и TCR к антигенным эпитопам имеет важное зна-
чение для реализации иммунной защиты как фактор, определяющий эффектив-
ность и специфичность распознавания «чужого». Для обозначения суммарного
сродства антител к различным эпитопам одного антигена и способности антител
устанавливать прочные связи с антигеном используют термин «авидность».
В-лимфоциты (тимуснезависимые лимфоциты, бурсазависимые лимфоци-
ты) — разновидность лимфоцитов; дифференцируются в костном мозгу [у птиц в
фабрициевой сумке (бурсе)]. Локализуются во всех периферических лимфоидных
органах, преимущественно в фолликулах. Слабо рециркулируют. Основой их
антигенраспознающих рецепторов служат молекулы мембранных иммуноглобу-
линов. При связывании антигена и действии дополнительных сигналов диффе-
ренцируются в плазматические клетки (см.) — продуценты антител. Кроме того,
выполняют функцию антигенпредставляющих клеток.
Бурса (фабрициева сумка) — лимфоэпителиальный орган в клоаке птиц, в
581
котором осуществляются дифференцировка и, вероятно, селекция клонов В-лим-
фоцитов (бурсазависимых лимфоцитов).
Вакцинация — процесс искусственной иммунизации, обычно антигенами
микроорганизмов, путем введения вакцин или узаконенная система мероприятий
по массовому применению вакцин у определенных контингентов населения
(обычно детей) с целью повышения устойчивости к инфекционным заболева-
ниям.
Вакцины — препараты, содержащие антигенный материал, которые исполь-
зуют для профилактики инфекционных заболеваний. В последнее время этот же
термин стали использовать для обозначения препаратов, предназначенных для
предупреждения развития опухолей, аллергии и других проявлений иммунопато-
логии. Принцип применения вакцин состоит в индукции иммунитета к возбуди-
телям инфекционных заболеваний или устойчивости к развитию патологии
путем введения препаратов, идентичных или родственных возбудителям заболе-
ваний (или аллергенам, опухолевым антигенам), но не вызывающих соответст-
вующей патологии. Для предотвращения инфекций используют вакцины на
основе живых ослабленных или убитых микроорганизмов, выделенных из них
иммуногенов в сочетании с адъювантами, специфической РНК микроорганиз-
мов, их генетического материала (в частности, модифицированного). Аллерго-
вакцины представляют собой препараты аллергенов, модифицированные или
вводимые таким образом, чтобы ослабить реагиновый ответ или проявления па-
тохимической фазы реакции. Опухолевые вакцины представляют собой клетки
опухоли, измененные с целью усиления их иммуногенности.
Вариабельные домены — см. Иммуноглобулины.
Вилочковая железа — см. Тимус.
ВИЧ (вирус иммунодефицита человека) — вирусы из группы лентивирусов.
Их оболочечный белок gpl20 обладает сродством к молекуле CD4, что определяет
тропность ВИЧ к Т-хелперам и другим клеткам, несущим CD4. Проводниками
вируса в клетки могут служить также некоторые типы рецепторов хемокинов.
Вызывает цитопатогенный эффект и апоптоз клеток-мишеней. Является причи-
ной смертельного заболевания — синдрома приобретенного иммунодефицита
(СПИД). Среди разновидностей ВИЧ наиболее часто причиной СПИД является
ВИЧ-1.
Гаптен — небольшая химическая группа, которая при связывании с белком-
носителем обусловливает специфичность антител, образующихся при иммуниза-
ции животных данным конъюгатом. Модель иммунодоминантных В-клеточных
эпитопов.
Гнбрндома — линия гибридных клеток, получаемых в результате слияния
антителообразующих клеток заданной специфичности и клеток миеломы, обыч-
но не секретирующих собственных антител и устойчивых к 8-азагуанину (послед-
нее свойство важно для отбора гибридных клеток). Сочетает бессмертие клеток
миеломы и специфичность антител, наследуемых от плазматических клеток.
После селекции и клонирования получают линии гибридом, продуцирующие мо-
ноклональные антитела.
Гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ) — реакция на аллергены,
развивающаяся через 1—3 сут после его воздействия. Вариант клеточного иммун-
ного ответа. Проявляется в уплотнении и развитии воспаления вследствие ин-
фильтрации Т-лимфоцитами и активированными ими макрофагами. Распрост-
раненный вариант — контактная гиперчувствительность — развивается в ответ на
действие лекарств, красителей и других низкомолекулярных веществ, способных
комплексироваться с собственными белками организма. При инфекционных
процессах (проказе, туберкулезе) ГЗТ часто сочетается с формированием грану-
лемы.
582
Гиперчувствительность немедленного типа (аллергия немедленного типа) —
аллергическая реакция, развивающаяся вскоре (в пределах нескольких минут)
после действия аллергена. Обусловлена выбросом активных субстанций при де-
грануляции тучных клеток в ответ на связывание аллергенов с фиксированными
на них реагиновыми IgE-антителами. Основные проявления гиперчувствитель-
ности немедленного типа обусловлены расширением сосудов, повышением их
проницаемости, раздражением нервных окончаний, вызывающим зуд, а также
бронхоспазмом. Типичные проявления — крапивница, вазомоторный насморк
или приступ бронхоспазма. Поздняя фаза гиперчувствительности немедленного
типа обусловлена продуктами эозинофилов и нейтрофилов.
Гистамин (5-р-имидазолилэтиламин) — один из медиаторов аллергических
реакций немедленного типа. Содержится в гранулах тучных клеток и быстро ос-
вобождается при их дегрануляции. Обусловливает расширение сосудов, повыше-
ние их проницаемости, зуд, в меньшей степени — спазм гладкой мускулатуры.
Гистосовместимость (тканевая совместимость) — основа успешной пересад-
ки тканей между представителями одного вида животных без последствий в виде
развития иммунологической реакции отторжения. Условие гистосовместимос-
ти — идентичность донора и реципиента по нескольким генетическим локусам
(Н-локусам), детерминирующим антигены гистосовместимости, в первую оче-
редь по главному комплексу гистосовместимости. В отсутствие гистосовместимос-
ти развивается иммунная реакция клеточного типа, приводящая к отторжению
трансплантата (см. Трансплантационный иммунитет).
Главный комплекс гистосовместимости (МНС — от англ. Major histocompati-
bility complex) — генетический участок, занимающий 2 сантиморгана и обнару-
женный в геноме всех видов высших животных. У человека обозначается как
HLA (от англ. Human leukocyte antigene), у мышей — Н-2 (от англ. Histocompati-
bility 2). Включает три группы генов — I, II и III классов. Большинство генов I и
II классов характеризуется чрезвычайно высокой полиморфностью (до несколь-
ких десятков аллельных форм). Это обусловливает их роль в тканевой несовмес-
тимости, что определило их название. Биологическая роль продуктов генов МНС
I и II классов состоит в презентации антигенных пептидов Т-лимфоцитам (см.
Главного комплекса гистосовместимости продукты). Часть генов МНС II класса
детерминирует уровень иммунного ответа (у мышей ген 1г-1), что реализуется
через разную эффективность презентации антигена Т-хелперам.
Главного комплекса гистосовместимости продукты (см. также Главный ком-
плекс гистосовместимости) — белковые продукты генов МНС. Продукты генов
МНС I и II классов презентируют (представляют) антигенный пептид Т-лимфо-
цитам. По способу распознавания антигенов в комплексе с молекулами МНС
этих двух типов различаются Т-хелперы и цитотоксические Т-лимфоциты. Коре-
цепторы CD4 и 8, которые они экспрессируют, обладают сродством к молекулам
МНС соответственно II и I классов. Благодаря этому при запуске иммунного от-
вета продукты МНС I класса презентируют антигенный пептид СП8+-Т-клеткам,
продукты МНС II класса — СП4+-Т-клеткам. Молекулы МНС I класса, несущие
антигенный пептид на поверхности клеток-мишеней, распознаются Т-киллерами
также в эффекторную фазу иммунного ответа. Поскольку процессы, связанные с
активацией Т-хелперов, служат ключевыми событиями иммунного ответа, а их
эффективность определяется аллельными формами молекул МНС II класса, со-
ответствующие гены были идентифицированы как гены иммунного ответа (1г-1).
Продукты МНС I класса предотвращают цитотоксическое действие NK-клеток в
отношении аутологичных мишеней.
Гормоны — продукты эндокринных желез, присутствующие в циркуляции в
физиологически активных концентрациях и оказывающие дистантное действие
на клетки-мишени. Многие гормоны влияют на иммунную систему и иммунные
583
процессы. Наиболее выраженным иммунотропным действием обладают гормоны
коры надпочечников — глюкокортикоиды, которые вызывают апоптоз лимфоци-
тов (особенно кортикальных тимоцитов). Преимущественно иммуносупрессив-
ным действием обладают половые гормоны, иммуностимулирующим — гормоны
щитовидной железы, гормон роста, инсулин.
Гормоны тимуса — пептиды, секретируемые эпителиальными клетками ти-
муса (в основном в его субкапсулярной и медуллярной зонах). Содержатся в сы-
воротке крови в пико- и нанограммовых концентрациях. К ним относятся
тимулин (нонапептид, связывающий Zn2+, вероятно, специфичный для тимуса),
сц-тимозин (28-членный пептидный фрагмент, образующийся в результате про-
цессинга а-протимозина — см. также Тимозины), тимопоэтины I и II (49-членные
полипептиды, участвующие в регуляции нейромышечной сигнализации). Эти
факторы родственны нейропептидам и находятся в тесном функциональном вза-
имодействии с другими гормонами, особенно с гормонами гипоталамуса, гипо-
физа, надпочечников и половых желез. Основная функция гормонов тимуса
состоит в завершении функционального созревания Т-лимфоцитов после их
эмиграции из тимуса, в частности в повышении способности секретировать ци-
токины.
Гранзнмы — сериновые протеиназы, которые выделяются Т-киллерами и
NK-клетками, проникают в клетку-мишень через перфориновые поры и, активи-
руя ядерные молекулы-мишени, запускают процесс апоптоза клетки.
Группы крови — характеристика антигенного спектра эритроцитов по нали-
чию на их поверхности продуктов аллельных генов, относящихся к различным
генетическим системам. В узком смысле понятие групп крови относят к системе
АВО. Существует 4 группы крови, для которых характерны: отсутствие антигенов
А и В (наличие антигена Н), наличие антигенов А, В или одновременно А и В
(соответственно группы крови I, II, III и IV). Важно, что в сыворотке крови
людей присутствуют естественные антитела к антигенам, отсутствующим на по-
верхности эритроцитов, что требует соблюдения определенных правил при пере-
ливании крови, которые предотвращают опасную для жизни агглютинацию
перелитых эритроцитов.
Дендритные клетки — отростчатые клетки, обычно миелоидного происхож-
дения, локализующиеся в лимфоидных органах и барьерных тканях. Основная
разновидность антигенпредставляющих клеток, ответственных за презентацию
антигенного пептида в комплексе с молекулами МНС II класса Т-хелперам. Ос-
новной тип дендритных клеток в лимфоидных органах — интердигитальные
клетки, в эпидермисе — клетки Лангерганса. Дендритные клетки тимуса ответст-
венны за осуществление отрицательной селекции тимоцитов. Дендритные клетки
зародышевых центров имеют иное происхождение (местное); они «хранят» анти-
ген и стимулируют В-лимфоциты, в частности В-клетки памяти.
Детерминанта антигенная — см. Эпитоп.
Дифференцировка — одна из реакций клеток, основой которой является ста-
бильное изменение спектра активированных и супрессированных генов. При
этом, как правило, из одного исходного типа клеток возникает два типа клеток,
отличающихся по фенотипу и функциям. Дифференцировка включается в ре-
зультате спонтанного осуществления генетической программы клетки или под
влиянием внешних агентов, в том числе специализированных дифференцировоч-
ных факторов.
Домены — относительно автономные в структурном и функциональном от-
ношении участки белковой молекулы. На основе структурного родства доменов
несущие их белки группируются в семейства (например, семейство С-лектинов,
суперсемейство иммуноглобулинов).
Естественные киллеры (NK-клетки) — лимфоциты, лишенные маркеров Т- и
584
В-клеток и свойственных им антигенраспознающих рецепторов. Осуществляют
быстрый цитолиз чужеродных пролиферирующих клеток на основе лектинового
распознавания. Имеют рецепторы, блокирующие цитолиз клеток, которые несут
аутологичные продукты МНС I класса. Являются важными факторами противо-
опухолевой и противовирусной защиты, особенно на ранних этапах иммунных
процессов.
Зародышевые центры — морфологические структуры, формирующиеся в лим-
фоидных фолликулах при иммунном ответе. Место, в котором реализуются усилен-
ный мутагенез V-генов иммуноглобулинов, селекция высокоаффинных клонов,
переключение изотипов, дифференцировка плазмоцитов и В-клеток памяти.
Идиотип — свойство молекул антител, обусловленное наличием идиотопа.
Взаимодействие антител, несущих идиотоп, с антиидиотипическими антителами,
считается одним из факторов специфической регуляции иммунного ответа. Со-
гласно концепции идиотипических сетей, иммунный ответ рассматривается как
реакция на сдвиг равновесия в системе идиотип—антиидиотип, направленная на
его восстановление.
Идиотоп — эпитоп, связанный с антигенраспознающим участком антител.
Изотип — разновидности иммуноглобулинов, связанные со структурой С-до-
менов их тяжелых (ц, 8, у, а, е) и легких (к, X) цепей. Иногда обозначается как
класс иммуноглобулина.
Иммунитет — состояние повышенной устойчивости к биологической агрес-
сии (в первую очередь к развитию заболеваний, вызываемых конкретными ин-
фекционными агентами). Обусловлено мобилизацией иммунных механизмов и
их готовностью к эффективному иммунному ответу против агрессивных агентов.
Иммунная система — система, объединяющая лимфоидные органы и диссе-
минированные клетки (лимфоциты, макрофаги и др.), которые участвуют в вы-
полнении иммунной защиты в основном в форме иммунного ответа.
Иммунные комплексы — молекулярные комплексы, образующиеся при взаи-
модействии антигенов и антител. Благодаря бивалентности большинства антител
и поливалентности антигенов в состав комплекса может входить несколько моле-
кул обоих типов. При достижении определенных размеров комплекс выпадает в
осадок (преципитирует). Нерастворимые комплексы подвергаются фагоцитозу,
растворимые — фильтруются через почки, а в условиях патологии могут отклады-
ваться на стенке сосудов и тканевых мембран, инициируя развитие воспаления.
Взаимодействие иммунных комплексов с клетками и мембранами обусловлено
присутствием на последних Fc-рецепторов. Избыточное накопление и отложение
иммунных комплексов могут служить основой иммунокомплексной патологии.
Иммунный надзор — функция иммунной системы, состоящая в контроле за
постоянством антигенной структуры клеток организма. Выявляемые изменения
антигенной структуры (например, вследствие мутаций) устраняются в результате
включения иммунных механизмов, в частности иммунного ответа.
Иммунный ответ — комплекс реакций на внедрение чужеродных агентов. Ос-
новой иммунного ответа является распознавание этих агентов, приводящее к ре-
акции направленной на их удаление, и сопровождающееся их запоминанием.
Иммунный ответ на первое поступление антигена в организм называют первич-
ным, ответ на повторное его поступление — вторичным; вторичный ответ разви-
вается быстрее и обеспечивает более эффективное удаление антигена и его
носителей.
Иммуноблоттинг — метод, основанный на выявлении индивидуальных бел-
ков в смесях путем переноса компонентов, разделенных методом электрофореза,
на целлюлозную основу с последующим проявлением мечеными антителами.
Иммуногенность — свойство молекулы антигена, обусловливающее его спо-
собность индуцировать иммунный ответ. При гуморальном иммунном ответе им-
муногенность определяется молекулярной массой и агрегатным состоянием
антигена, числом и разнообразием эпитопов, жесткостью структуры молекулы,
деградируемостью в данном организме. При клеточном иммунном ответе имму-
ногенность обусловлена эффективностью выщепления пептидов и их встраива-
ния в молекулы МНС, особенно II класса. Для белков существенна способность
иммуногена формировать а-спиральную структуру. Иммуногенность значитель-
но варьирует в зависимости от генотипа реагирующего организма.
Иммуноглобулины — класс молекул, выполняющих функции антител. Моле-
кула состоит как минимум из двух пар тяжелых и легких цепей определенной
структуры. N-концевой домен (V-домен) иммуноглобулинов обладает чрезвычай-
но высокой вариабельностью; комбинация V-доменов тяжелых и легких цепей
определяет специфичность иммуноглобулинов-антител. Остальные — констант-
ные — домены, общие для молекул иммуноглобулинов одного изотопа, обуслов-
ливают проявления биологической активности антител. Домены иммуноглобу-
линов являются прототипами для доменов многочисленных белков, участвующих
в выполнении иммунологических функций и относимых к суперсемейству имму-
ноглобулинов.
Иммунодефициты — заболевания, основой которых является подавление оп-
ределенных звеньев иммунной системы. Иммунодефицитные состояния — пато-
логические состояния, сопровождающие некоторые заболевания и заключаю-
щиеся в подавлении иммунных функций. В основе многих иммунодефицитов
(первичных) лежат наследственные дефекты (мутации) генов, кодирующих фак-
торы иммунной системы или ответственных за развитие ее клеток. В других слу-
чаях (вторичные иммунодефициты) причиной иммунодефицитов является воз-
действие эндогенных (стрессы, некоторые заболевания и др.) или экзогенных
(ионизирующая радиация, химические агенты, неблагоприятная экологическая
ситуация) факторов.
Иммунодиагностика — система диагностических приемов, включающая ис-
пользование лабораторных методов, которые основаны на иммунных реакциях,
тестировании клеток или молекул иммунной системы.
Иммунокоррекция — разновидность иммуномодуляции, состоящая в доведе-
нии до нормы исходно измененной активности иммунной системы или ее ком-
понентов. В оптимальном случае иммунокорригирующие средства не влияют на
нормально функционирующие компоненты иммунной системы и изменяют их
активность лишь в случае нарушений.
Иммунолигандный анализ — группа методов исследований, основанная на
количественном определении концентраций иммунологически значимых компо-
нентов смесей (антигенов, антител) на основе связывания или ингибирования
связывания с их лигандами (соответственно антителами и антигенами), мечен-
ными ферментами (иммуноферментный анализ) или радионуклидами (радиоим-
мунный анализ).
Иммунологическая память — механизм, обеспечивающий ускоренное и более
эффективное удаление из организма чужеродных агентов при их повторном по-
ступлении в организм. Основой иммунологической памяти являются клетки па-
мяти — разновидности Т- и В-лимфоцитов, формирующиеся при первичном
ответе, но не принимающие в нем участия. Их ускоренная мобилизация при вто-
ричном ответе служит основой его повышенной эффективности.
Иммунологическая толерантность — «терпимость» к внедрению чужеродных
агентов, в частности к пересадке трансплантатов несовместимых тканей. Осно-
вой естественной иммунологической толерантности являются процессы отрица-
тельной селекции аутореактивных клонов лимфоцитов. Искусственную иммуно-
логическую толерантность создают путем введения чужеродных антигенов (на-
пример, аллоантигенов, связанных с жизнеспособными клетками, особенно кро-
586
ветворными) до завершения формирования иммунной системы — во внутриут-
робном периоде или сразу после рождения, а также введения клеток, несущих
антиген, после разрушения собственной иммунной системы (путем облучения,
введения цитотоксических агентов, особенно в сочетании с тимэктомией), внут-
ривенных инъекций высоких или низких доз безагрегатных антигенов и т.д.
Иммуномодуляция — направленное воздействие (обычно лекарственными
средствами) на иммунную систему с целью повышения или снижения актив-
ности иммунных процессов. Иммуномодуляторы — лекарственные средства и
иные препараты, которые изменяют активность иммунной системы, повышая
или снижая ее (эффект иммуномодуляторов определяется не только их свой-
ствами, но и исходным состоянием иммунной системы). Использование им-
муномодуляторов является основой иммунотерапии. Однонаправленное воз-
действие на иммунную систему в сторону ее усиления — иммуностимуляция, в
сторону ослабления — иммуносупрессия: первая используется при лечении им-
мунодефицитных состояний, вторая — при иммунопатологии и транспланта-
ции аллогенных тканей.
Иммунопатология — поражение органов и тканей с участием иммунных ме-
ханизмов, служащее основой патогенеза ряда заболеваний, в первую очередь ау-
тоиммунных. В расширенном смысле под иммунопатологией подразумевают
любые заболевания, основой которых служит поражение иммунной системы.
При такой трактовке понятия «иммунопатология» выделяют 4 основных вариан-
та: иммунодефициты, аутоиммунные, аллергические и лимфопролиферативные
(или шире — иммунопролиферативные) процессы.
Иммуносорбенты — комплексы нерастворимых носителей (например, частиц
целлюлозы, сефарозы) с антигенами (или антителами), используемые для выде-
ления специфических антител (или соответственно антигенов) на основе проце-
дуры специфической сорбции — десорбции.
Иммуностимуляция — см. Иммуномодуляция.
Иммуносупрессия — см. Иммуномодуляция.
Иммунотерапия — методы лечения заболеваний, направленные на нормали-
зацию нарушений в иммунной системе и основанные на использовании иммуно-
тропных средств (см. Иммунокоррекция). Применяется преимущественно при
лечении иммунопатологии и иных заболеваний, в патогенезе которых существен-
ное значение имеют нарушения, затрагивающие систему иммунитета.
Иммунотоксины — препараты, соединяющие свойства токсинов и способ-
ность к целевой доставке к определенным клеткам или органам. Обычно пред-
ставляют собой конъюгат токсинов (чаще цепи растительных токсинов,
обусловливающей токсическое действие) и специфических антител или их фраг-
ментов. Антитела обусловливают доставку иммунотоксина, токсин — разрушение
клетки-мишени (например, опухолевой).
Иммуноферментный анализ — см. Иммунолигандный анализ.
Иммунофиллины — (пептидил-пропил)-трансизомеразы, способные связы-
ваться с циклоспорином А и субстанцией FK506 и приобретающие при этом
сродство к кальциневрину. Связывание с кальциневрином лишает его способнос-
ти дефосфорилировать компонент NT-ATc транскрипционного фактора NF-AT,
что препятствует экспрессии гена ИЛ-2. На этом эффекте основано иммуносу-
прессивное действие циклоспорина А и субстанции FK506.
Иммунофлюоресценция — феномен, основанный на визуализации клеток
(или иного материала), несущих антигены, с помощью антител, меченных флюо-
рохромами. Феномен положен в основу иммунофлюоресцентного микроскопи-
ческого анализа и метода проточной цитофлюорометрии.
Иммуноэлектрофорез — метод анализа антигенных смесей, основанный на
последовательном электрофоретическом разделении компонентов и иммунодиф-
£узии с использованием антител заданной специфичности. Результаты иммуно-
электрофореза выражаются в формировании характерных дуг преципитации.
Интегрины — молекулы адгезии, экспрессируемые на поверхности клеток, в
гом числе относящихся к иммунной системе, и связанные с цитоскелетом. Гете-
родимеры; отличаются комбинацией нескольких вариантов а- и P-цепей. Груп-
повые названия интегринов определяются типом р-цепи (Pi-, Р2-интегрины и
г.д.). Обеспечивают прочные контакты клеток иммунной системы при их функ-
циональных взаимодействиях, а также в процессе миграции через стенку сосудов.
Рецепторами для интегринов служат молекулы, относящиеся к суперсемейству
иммуноглобулинов (ICAM, VCAM). Обусловливают двустороннюю передачу сиг-
налов в клетку и из нее.
Интердигитальные клетки — см. Дендритные клетки.
Интерлейкины — основная разновидность цитокинов. Белки, продуцируе-
мые активированными клетками иммунной системы и ответственные за комму-
никации между разновидностями лейкоцитов. Наиболее типичный эффект —
индукция пролиферации (факторы роста). Действуют на клетки через мембран-
ные рецепторы (см. Рецепторы цитокинов). Число известных интерлейкинов при-
ближается к 20. Некоторые интерлейкины используют в качестве иммуно-
модуляторов, а ИЛ-2 — как противоопухолевое средство.
Интерфероны — разновидность цитокинов. Их общее свойство — способ-
ность неспецифически индуцировать резистентность клетки к последующему ин-
фицированию вирусом (явление интерференции). Обладают также антипролифе-
ративным, дифференцировочным и иммунорегуляторным действием. Известно
несколько разновидностей интерферонов — а (несколько вариантов), р, у, т, т.
Используют в иммунотерапии вирусных заболеваний и злокачественных опу-
холей.
Киназы — ферменты, катализирующие фосфорилирование молекул; как пра-
вило, это обусловливает переход этих ферментов в функционально активную
форму. Киназам принадлежит основная роль в передаче внутриклеточных сигна-
лов, в частности сигналов от мембранных рецепторов клеток иммунной системы
к регуляторным участкам генов. В зависимости от молекул-мишеней различают
протеинкиназы (например, протеинкиназы А, С и т.д.) и липидные киназы (на-
пример, фосфатидилинозитол-3-киназа). В зависимости от того, какие амино-
кислотные остатки фосфорилируют протеинкиназы, последние разделяют на
тирозиновые и серин-треониновые киназы. Примером первых могут служить
протеинкиназы Lek, Fyn, Lyn, Btk, связанные с антигенраспознающими рецепто-
рами лимфоцитов, вторых — протеинкиназа С, МАР-киназы. Многие протеин-
киназы являются продуктами протоонкогенов и при перемещении в необычное
генетическое окружение обусловливают малигнизацию клетки.
Кислородный взрыв — серия превращений, происходящих в фагоцитарных
клетках с участием атома кислорода с чрезвычайно большой скоростью (доли се-
кунды, что обусловило название «взрыв»). Это приводит к образованию продук-
тов частичного восстановления кислорода (супероксид-анион, синглетный кис-
лород), свободных радикалов (супероксид-радикал) и перекисей (перекись водо-
рода, перекиси липидов) — продуктов, обладающих высокой бактерицидной ак-
тивностью.
Классический путь активации комплемента — см. Комплемент.
Кластеры дифференцировки (CD) — обозначения мембранных маркеров кле-
ток костномозгового происхождения (буквы CD с номером; CD — от англ, claster
designation), основанные на выявлении маркеров с помощью группы (кластера)
моноклональных антител, реагирующих с одним и тем же или разными эпитопа-
ми одной и той же молекулы.
Клетки памяти — лимфоциты В- или Т-типа, образующиеся в процессе им-
<JG>JG>
мунного ответа. Непосредственно не участвуют в реализации иммунного ответа,
но при последующем поступлении антигена обеспечивают ускоренную и усилен-
ную реализацию вторичного иммунного ответа.
Клон — потомство одной клетки. В функционировании популяций лимфо-
цитов решающая роль принадлежит их клональной структуре, поскольку на кон-
кретный антиген реагируют лишь клетки тех клонов, которые несут рецептор,
обладающий сродством к этому антигену. Таким образом, специфичность им-
мунного ответа определяется специфичностью рецепторов вовлекаемых в него
клонов. Клональная структура популяций лимфоцитов определяется в период
формирования антигенспецифических рецепторов и затем корригируется в ре-
зультате процесса селекции клонов.
Колониестимулирующие факторы (КСФ) — разновидность цитокинов с пре-
имущественным действием на гемопоэз. Служат факторами выживаемости и
роста кроветворных предшественников, обусловливают формирование колоний
кроветворных клеток in vitro. Основные типы КСФ — ГМ-КСФ, Г-КСФ, М-КСФ,
фактор стволовых клеток; фактически к ним могут быть отнесены ИЛ-3, 7 и 11.
Комплемент — система белковых факторов, каскадно активируемых в усло-
виях внедрения в организм чужеродных агентов. Различают альтернативный и
классический пути активации комплемента. Первый состоит в стабилизации и
амплификации спонтанного гидролиза СЗ-компонента комплемента, второй — в
серии реакций, запускаемых в результате связывания с фиксированными на мем-
бране иммунными комплексами факторов группы С1. Оба пути приводят к обра-
зованию СЗ/С5-конвертаз и реализации общего заключительного этапа, состоя-
щего в формировании комплекса С5-9, который атакует мембрану. Результатом
активации комплемента являются опсонизация или лизис клеток-мишеней и
формирование активных низкомолекулярных фрагментов факторов компле-
мента.
Комплементарность — дополнительность (пространственная, по заряду,
электронной структуре и т.д.), являющаяся основой взаимного сродства молекул.
Комплементарность служит, в частности, основой иммунологической специфич-
ности, соответствия эпитопов активным центрам антигенсвязывающих рецепто-
ров и антител.
Корецепторы — молекулы, участвующие в распознавании Т-клеточным ре-
цептором комплекса антигенных пептидов с продуктами МНС. Роль корецептора
Т-хелперов выполняет молекула CD4, Т-киллеров — CD8. Их роль в данном слу-
чае состоит в повышении аффинности распознающего комплекса к распознавае-
мым структурам, поскольку CD4 обладает сродством к молекулам МНС II
класса, a CD8 — I класса.
Костимуляция — действие сигналов, усиливающих и дополняющих основной
сигнал. В случае активации лимфоцитов костимуляция состоит в усилении сиг-
нала, поступающего через антигенраспознающие рецепторы TCR и BCR, и до-
стигается путем взаимодействия костимулирующих молекул с их лигандами.
В случае Т-лимфоцитов роль первых выполняет CD28, роль вторых — CD80 и
CD86 антигенпрезентирующих клеток (АПК). В случае В-лимфоцитов костиму-
лирующей молекулой служит CD40 В-клетки, а ее лигандом — CD154 Т-хелпера.
Только при сочетании основного и косгимулирующего сигналов достигается ак-
тивация лимфоцитов; в отсутствие костимуляции клетки подвергаются апоптозу
или формируется их анергия.
Костный мозг — основное место кроветворения во взрослом организме.
В нем осуществляется формирование практически всех клеток иммунной систе-
мы: в результате миелопоэза образуются моноциты, нейтрофилы, эозинофилы,
базофилы, а также дендритные и тучные клетки, в результате лимфопоэза —
В-лимфоциты и юные формы клеток Т-ряда, которые затем мигрируют в тимус
589
и там созревают. Гемопоэз контролируется микроокружением кроветворных кле-
ток и цитокинами, в том числе колониестимулирующими факторами.
Ксеногенный, ксено---определение и приставка используется для обозна-
чения происхождения биологического материала (в основном клеток, тканей) от
представителей другого вида, например ксенотрансплантация, ксеногенные
лимфоциты и т.д.
Лангерганса клетки (белые отростчатые эпидермоциты) — разновидность
дендритных клеток, отростчатые клетки эпидермиса кожи, обладающие высокой
способностью связывать и обрабатывать антиген, но низкой способностью пре-
зентировать его Т-хелперам. Обусловливают ранний этап восприятия антигенно-
го стимула. После связывания антигена активированные клетки Лангерганса
мигрируют через лимфу в регионарные лимфатические узлы, в которых превра-
щаются в интердигитальные клетки и активируют Т-хелперы.
Лейкозы — злокачественные процессы, в основе которых лежит бескон-
трольная пролиферация малигнизированных миелоидных (миелолейкозы) и лим-
фоидных (лимфолейкозы) клеток. В иммунопатологии они трактуются как
иммунопролиферативные процессы.
Лейкотриены — продукты метаболизма арахидоновой кислоты (эйкозанои-
ды), образующиеся при действии липооксигеназы. Относятся к основным факто-
рам аллергических реакций. Выделяются через 5—20 мин после активации
тучных клеток. Лейкотриены D4, С4 и Е4 обусловливают спазм гладкой мускула-
туры, обладают хемотаксическим действием.
Лектины — белки, способные специфически взаимодействовать с определен-
ными углеводными группами. Лектины, присутствующие в организме животных,
играют роль предшественников антител (например, маннозосвязывающий
белок), обусловливают адгезию клеток (селектины) и т.д. Растительные лектины
используют в лабораторных исследованиях в качестве митогенов, а также реаген-
тов для определения групп крови.
Лнганд — обозначение для субстанций, связывающихся с рецепторами и
другими молекулами с определенной степенью специфичности, называемой
сродством (например, конкретный антиген служит лигандом соответствующих
мембранных рецепторов лимфоцитов, а также растворимых антител).
Лизис иммунный — разрушение клеток путем повреждения их мембраны (т.е.
индукция некроза клеток) с участием иммунных механизмов. Две основные
формы иммунного лизиса реализуются при гуморальном иммунном ответе под
влиянием антител с участием комплемента и при клеточном иммунном ответе —
под влиянием Т-киллеров и NK-клеток с участием перфорина. Во втором случае
одновременно включается механизм апоптоза.
Лимфа — биологическая жидкость, дренирующая ткани. Поступает в регио-
нарные лимфатические узлы (афферентная лимфа). Лимфа, оттекающая от лим-
фатических узлов (эфферентная лимфа), содержит лимфоциты, покинувшие
орган; они доставляются лимфой в кровь. Лимфа играет роль в доставке антиге-
нов из тканей в лимфатические узлы, а также в рециркуляции лимфоцитов.
Лимфатические узлы — основной тип периферических лимфоидных орга-
нов. Контролирует проникновение в организм чужеродных субстанций по ре-
гиональному принципу. Первичные фолликулы лимфатических узлов служат
«средоточением» В-лимфоцитов, паракортикальные зоны — Т-лимфоцитов.
В лимфатические узлы доставляется из соответствующего региона тела анти-
ген (обычно дендритными клетками) и осуществляется индуктивная фаза им-
мунного ответа.
Лимфовдные органы — органы иммунной системы; название обусловлено
тем, что основным типом клеток в них являются лимфоциты. Различают цент-
ральные (первичные) лимфоидные органы, в которых происходит дифференци-
590
ровка лимфоцитов, и периферические (вторичные) лимфоидные органы, где осу-
ществляются иммунные процессы. К первым относятся тимус и бурса (у птиц),
ко вторым — лимфатические узлы, селезенка, иногда также лимфоидные образо-
вания, входящие в состав других органов — групповые лимфатические фоллику-
лы (пейеровы бляшки), миндалины, аппендикс.
Лимфокинактивированные киллеры (ЛАК-клетки) — цитотоксические клет-
ки, образующиеся при действии ИЛ-2 и других цитокинов на естественные кил-
леры. При этом значительно усиливается их цитотоксический потенциал и
расширяется специфичность. Первоначально получены in vitro при культивиро-
вании мононуклеаров крови опухоленосителей в присутствии ИЛ-2. При возвра-
щении в организм обеспечивают лечебный противоопухолевый эффект. В со-
четании с введением ИЛ-2 ЛАК-клетки применяют при иммунотерапии злокаче-
ственных опухолей.
Лимфокины — цитокины, вырабатываемые лимфоцитами. Условность тер-
мина связана с тем, что цитокины обычно образуются клетками нескольких
типов. К лимфокинам относятся в первую очередь продукты Т-хелперов — ИЛ-
2—5, 9, 10, 13 и 14, лимфотоксины и интерферон у.
Лимфомы — злокачественные опухоли, основой которых служит бескон-
трольная пролиферация и блок дифференцировки малигнизированных лимфо-
цитов. Различают лимфомы В-клеточного (в том числе фолликулярные) и
Т-клеточного (обычно кожные — синдром Сезари, грибовидный микоз) типов.
Отдельную группу лимфом составляет лимфогранулематоз, при котором злокаче-
ственные клетки (клетки Ходжкина), возможно, являются малигнизированными
формами антигенпрезентирующих клеток. Лимфомы представляют собой разно-
видности лимфопролиферативных заболеваний.
Лимфопоэз — процесс дифференцировки лимфоцитов из стволовых крове-
творных клеток через стадию общего лимфоидного предшественника. Формиро-
вание В-лимфоцитов происходит в костном мозгу, Т-лимфоцитов — в тимусе.
Основной этап дифференцировки лимфоцитов состоит в формировании рецеп-
тора для антигена, природа которого различна для Т- и В-лимфоцитов. Дальней-
шее разделение на субпопуляции обусловливается избирательной экспрессией
ряда ключевых молекул (в случае Т-лимфоцитов — корецепторов CD4 и CD8, ко-
торые определяют тип распознавания антигена). Заключительные события функ-
ционального созревания лимфоцитов происходят в периферическом отделе
иммунной системы (в случае Т-лимфоцитов под влиянием гормонов тимуса).
Лимфопролиферативные заболевания — группа злокачественных заболева-
ний, основой которых является малигнизация и бесконтрольная пролиферация
лимфоцитов. К ним относятся лимфолейкозы и лимфомы.
Лимфотоксины — разновидности факторов некроза опухоли (ФНО), имею-
щие с ним общие рецепторы. Вырабатываются Т-лимфоцитами: а-лимфоток-
син — в растворимой, р-лимфотоксин — в мембраносвязанной форме. Образуют
гетеродимеры. Вызывают апоптоз клеток-мишеней и ряд эффектов, свойствен-
ных ФНОа. Необходимы для формирования зародышевых центров.
Лимфоциты — округлые клетки со слаборазвитой цитоплазмой, несущие на
своей поверхности рецепторы, которые распознают антиген. Ответственны за
осуществление антигенспецифической составляющей иммунного ответа. Связы-
вание лимфоцитом антигена в сочетании с дополнительными сигналами вызы-
вает дифференцировку в эффекторные иммунные клетки (см. Т-лимфоциты,
В-лимфоциты).
Макрофаги — крупные клетки, прилипающие к субстрату; дифференциру-
ются из моноцитов при их миграции в ткани; основные функции макрофагов со-
стоят в фагоцитозе, выработке цитокинов (в основном провоспалительных) и
других субстанций, важных для развития воспаления и иммунного ответа, и пре-
591
зентации антигенных пептидов Т-хелперов [антигенпредставляющие (антигенпре-
зентирующие) клетки].
Маркер клеток — признак, молекула (обычно антиген или фермент), нали-
чие которого (обычно на поверхности клетки) позволяет идентифицировать ее и
отличить от других клеток. Антигенные маркеры клеток иммунной системы объ-
единены в кластеры дифференцировки.
Матрикс межклеточный — комплекс молекул, вырабатываемых стромальны-
ми клетками и макрофагами, составляющий непосредственное окружение клеток
(в частности, клеток иммунной системы) в органах. Взаимодействия лимфоцитов
и моноцитов/макрофагов с матриксом важны для их миграции. Основные моле-
кулы матрикса, с которыми взаимодействуют клетки иммунной системы, — фиб-
ронектин, ламинин, коллаген. Роль рецепторов для них выполняют рринтегрины.
Миелома (множественная миелома) — злокачественная опухоль, растущая из
плазматических клеток и поражающая костную ткань. Клетки миеломы секрети-
руют моноклональные иммуноглобулины, для которых иногда удается устано-
вить специфичность (обычно к распространенным антигенам бактерий). Эти
антитела не имеют защитной функции.
Микроокружение — термин, используемый для обозначения комплекса фак-
торов, окружающих те или иные специализированные клетки (кроветворные,
лимфоидные и т.д.) в органах и важных для обеспечения развития и функциони-
рования специализированных клеток, в частности лимфоцитов. Включают стро-
мальные и иные клетки, выполняющие механическую роль и служащие источ-
ником контактных сигналов, их гуморальные продукты (цитокины, пептидные
факторы и т.д.), а также межклеточный матрикс.
Миндалины — лимфоэпителиальные образования в глоточной и небной об-
ластях. Содержат фолликулы, в которых преобладают В-лимфоциты; в простран-
ствах, прилегающих к эпителию, преобладают Т-лимфоциты. Участвуют в
реакциях на микробную инвазию, осуществляемую в верхнем отделе пищевари-
тельного и дыхательного трактов; возможно, участвуют в посггимусной диффе-
ренцировке Т-лимфоцитов.
Митогены — белки (часто лектины или бактериальные продукты), способ-
ные активировать лимфоциты и вызывать их пролиферацию (митогенез) по
поликлональному принципу благодаря многоточечному взаимодействию с мем-
браной клетки. Митогены могут избирательно действовать на Т-клетки (фитоге-
магглютинин, конканавалин А), В-клетки (бактериальный липополисахарид) или
вызывать Т-зависимую активацию В-лимфоцитов (митоген лаконоса). В послед-
ние годы в качестве митогенов широко используют моноклональные антитела к
мембранным антигенам.
Монокины — цитокины, вырабатываемые моноцитами и макрофагами. Ис-
пользование термина ограничено в связи с тем, что продукты указанных клеток
обычно могут вырабатываться также клетками других типов. К монокинам с оп-
ределенной степенью условности могут быть отнесены ИЛ-1, 6, 12 и 15, ФНОа,
хемокины.
Моноклональные антитела — антитела, однородные по всем показателям
(включая специфичность), которые секретируются одним клоном антителообра-
зующих клеток. В искусственных условиях продуцируются клетками гибридом.
В настоящее время создан огромный набор моноклональных антител практичес-
ки ко всем значимым эпитопам. Благодаря технологии гибридом антитела в их
моноклональном варианте стали соответствовать стандартам, применяемым к
индивидуальным химическим веществам.
Моноциты — крупные клетки миелоидного ряда. Циркулируют в крови, вы-
рабатывают ряд цитокинов, обладают фагоцитарной активностью. При попада-
нии в ткани дифференцируются в макрофаги и дендритные клетки.
592
Нейтрофилы — клетки крови миелоидного ряда, имеющие дольчатое ядро и
нейтральную зернистость. Часть нейтрофилов кратковременно присутствует в
тканях. Обладают высокими мобильностью, фагоцитарной активностью и бакте-
рицидным потенциалом. Основные эффекторные клетки на ранних этапах ин-
фекционной агрессии.
NK-клетки — см. Естественные киллеры.
Опсонизация — связывание антител, компонентов комплемента, острофаз-
ных белков с поверхностью клеток-мишеней, облегчающее их фагоцитоз вслед-
ствие взаимодействия Fc-рецепторов с Fc-порцией антител и рецепторов для
других указанных белков — с этими белками, фиксированными на поверхности
клеток.
Опухолеассоциированные антигены — антигены, свойственные опухолевым
клеткам и в норме отсутствующие или слабо экспрессированные на нормальных
тканях взрослого организма. Часто в качестве этих антигенов выступают эмбрио-
нальные белки (онкофетальные антигены), экспрессия Которых в норме подавля-
ется на определенных стадиях онтогенеза. Различают антигенные маркеры
опухолей, присутствующие в сыворотке крови (например, а-фетопротеин), опу-
холеассоциированные трансплантационные, органоспецифические, реже — уни-
кальные опухолевые антигены. Распознавание опухолевых антигенов клетками
иммунной системы затруднено маскировкой антигенов или презентирующих их
молекул МНС и другими механизмами избегания опухолевыми клетками дейст-
вия иммунных механизмов.
Острофазные белки — группа белков, вырабатываемых гепатоцитами, синтез
которых существенно возрастает под влиянием провоспалительных цитокинов,
особенно ИЛ-6. К ним относятся С-реактивный белок, фибриноген, маннозасвя-
зывающий белок, сывороточный амилоид. Часть из них выполняет функции оп-
сонинов, хемотаксических факторов, активирует комплемент по альтернатив-
ному и классическому пути, регулируют выработку цитокинов.
Память иммунологическая — см. Иммунологическая память.
Пейеровы бляшки {групповые лимфатические фолликулы) — лимфоидные об-
разования в стенке тонкой кишки, по структуре и некоторым функциям родст-
венные лимфатическим узлам. Через слой эпителиальных клеток (М-клеток) в
пейеровы бляшки (в их купол) проникают антигенные продукты из просвета
кишки. В фолликулах и окружающем их пространстве осуществляются воспри-
ятие антигена дендритными клетками и начальные этапы индукции специфичес-
кого иммунного ответа.
Пентраксины — острофазные (С-реактивный белок и сывороточный амило-
ид) и ряд других белков, объединенные структурным и функциональным сходст-
вом: их молекулы содержат 5 характерных субъединиц. Взаимодействуют с
фосфолипидами грамположительных микроорганизмов, опсонизируя их. Служат
хемоаттрактантами для нейтрофилов. Активируют комплемент. Регулируют вы-
работку цитокинов и другие проявления иммунных процессов.
Первичные иммунодефициты — см. Иммунодефициты.
Переключение изотипов — процесс, реализуемый на уровне генов и состоя-
щий в последовательном вовлечении различных С-генов в транскрипцию имму-
ноглобулиновых генов. Переключение зависит от связывания молекулы CD40 на
поверхности В-клетки и регулируется цитокинами. Порядок подключения С-ге-
нов соответствует последовательности их расположения в хромосоме.
Перфорин — белок (гомолог компонента комплемента С9), являющийся
ключевым фактором клеточно-опосредованного цитолиза. Выделяется активиро-
ванными киллерами Т- или NK-типа. Проникает в мембрану клеток-мишеней
благодаря сродству к фосфохолину и при участии Са2+ формирует в ней поры,
через которые в клетку попадают гранзимы, запускающие апоптоз.
593
Поликлональный ответ — разновидность иммунного ответа, состоящая в во-
влечении в иммунный процесс лимфоцитов различных клонов. Обычно является
результатом действия поликлональных стимуляторов, к которым относятся мно-
гие бактериальные продукты, полиэлектролиты и др. Поликлональный ответ не-
эффективен из-за отсутствия специфичности и создает опасность включения
аутоиммунных процессов.
Поллиноз (сенная лихорадка) — разновидность аллергии к пыльце растений,
имеющая сезонный характер и проявляющаяся в вазомоторных реакциях слизис-
тых оболочек (ринитах, конъюнктивитах) и/или бронхоспазме.
Презентация (представление) антигена — способ «передачи» антигена Т-лим-
фоцитам, состоящий в предварительном расщеплении антигена внутри антиген-
презентирующей клетки (АПК), связывании образующихся пептидов со специ-
альными участками молекул МНС и экспрессии образующегося конъюгата на
поверхности АПК.
Преципитация — выпадение в осадок. Иммунная преципитация — формиро-
вание нерастворимых комплексов при взаимодействии растворимых антигенов и
антител. Преципитаты, образующиеся in vivo, поглощаются и разрушаются фаго-
цитами. При патологии возможно отложение преципитатов на клетках, сосуди-
стой стенке, тканевых мембранах (см. Иммунные комплексы). Реакция преципита-
ции in vitro широко используется в лабораторных исследованиях и является ос-
новой иммуноэлектрофореза, иммуноблоттинга, реакций иммунодиффузии и др.
Пролиферация — одна из основных форм реакций лимфоцитов, заключается
в размножении клеток путем деления. Предпосылки пролиферации лимфоцитов
создаются в результате активации этих клеток, при которой индуцируются выра-
ботка факторов роста и экспрессия их рецепторов. Переход от активации к про-
лиферации лимфоцитов соответствует переходу из фазы G]a в фазу
клеточного цикла. Альтернативой пролиферации служат апоптоз и дифференци-
ровка клеток, которые иногда автоматически реализуются по завершении цикла
клеточных делений.
Пропердин — сывороточный фактор, компонент альтернативного пути акти-
вации комплемента (фактор Р), стабилизирующий конвертазу СЗЬВЬ и защи-
щающий ее от действия фактора Н. Тем самым пропердин способствует
активации комплемента.
Простагландины — продукты метаболизма арахидоновой кислоты, осущест-
вляющегося при участии циклооксигеназы (эйкозаноиды). Простагландины D2,
Е2, F2a и 12 обладают сосудорасширяющим и хемотаксическим действием. Игра-
ют вспомогательную роль при реализации аллергических реакций немедленного
типа. Простагландин Е2, продуцируемый макрофагами, имеет значение в имму-
норегуляции, выступая преимущественно в качестве супрессирующего фактора.
Протеинкиназы — см. Киназы.
Протеинфосфатазы — ферменты, ответственные за дефосфорилирование
белков. Участвуют в регуляции активационного процесса, подавляя активность
фосфорилированных сигнальных белков или повышая ее при гиперфосфорили-
ровании. Примером сигнальных протеинфосфатаз лимфоцитов является цито-
плазматический домен молекулы CD45.
Проточная цитофлюорометрия — метод исследований, особенно часто при-
меняемый при изучении мембранных антигенов клеток. Основан на лазерной ре-
гистрации флюоресцирующих клеток при протекании по капиллярному каналу
прибора клеток, обработанных моноклональными антителами, которые помече-
ны флюорохромами. Метод применяют также для оценки клеточного цикла,
апоптоза и т.д. При определенном режиме работы проточного цитофлюориметра
осуществляется препаративное выделение (сортировка) меченых клеток.
Реагины — антитела, вызывающие аллергические реакции немедленного
594
типа благодаря своей способности фиксироваться на тучных клетках и вызывать
их дегрануляцию при связывании с аллергеном. Свойствами реагинов обладают
антитела изотипа IgE, что связано с присутствием на поверхности тучных клеток
высокоаффинных рецепторов для их Fc-фрагмента.
Радиация ионизирующая — один из факторов, повреждающих иммунную
систему и подавляющих иммунную защиту. В основе его действия лежат повреж-
дение делящихся клеток и индукция апоптоза покоящихся лимфоцитов. Радиаци-
онный иммунодефицит — одна из форм вторичных иммунодефицитных состояний.
Радиоиммунный анализ — см. Иммунолигандный анализ.
Реакция «трансплантат против хозяина» (РТПХ) — иммунная реакция кле-
точного типа, развивающаяся при трансплантации Т-лимфоцитов в условиях
тканевой несовместимости донора и реципиента (обычно при его ареактивнос-
ти). Является осложнением лечения облученных пациентов пересадками аллоген-
ного костного мозга (ее называют также гомологичной, или вторичной, бо-
лезнью). Обусловлена иммунным ответом трансплантированных Т-клеток против
антигенов МНС хозяина. Острая форма РТПХ сопровождается поражением лим-
фоидных органов (особенно тимуса) и в первую очередь АПК, экспрессирующих
молекулы МНС II класса. Хроническая (форма РТПХ проявляется в поражении ки-
шечника, кожи, печени.
Реаранжировка V-генов — перестройка генетической области, включающей
зародышевые V-гены, D- и J-сегменты. Перестройка состоит в изъятии части ге-
нетического материала и воссоединении (в значительной степени случайном) со-
хранившихся фрагментов. Обычно сопровождается подстройкой незакодирован-
ных в геноме N-фрагментов благодаря активации терминальной дезоксинуклео-
тидилтрансферазы. Процесс реаранжировки обусловливает формирование 3-го
гипервариабельного участка «зрелых» V-генов иммуноглобулинов и TCR и обу-
словливает их высокую вариабельность.
Резус-конфликт — ситуация, возникающая при беременности матери, эрит-
роциты которой не экспрессируют антиген D системы групп крови резус (резус-
отрицательной матери), резус-положительным плодом. При первой беремен-
ности такого рода происходят сенсибилизация матери антигеном D и образова-
ние анти-В-антител. При повторных беременностях накопившиеся антитела
проникают в организм плода и вызывают повреждение его клеток, что проявля-
ется в гемолитической желтухе или более тяжелом повреждении тканей, иногда
приводящем к выкидышу. Предотвращается введением матери антител к D-анти-
гену, блокирующих иммунный процесс в организме матери.
Рекомбиназы — ферменты, катализирующие процесс реаранжировки V-ге-
нов антигенраспознающих рецепторов. Детерминируются генами RAG-1 и RAG-2,
активация которых предшествует процессу реаранжировки. Мутации этих генов
являются основой некоторых форм тяжелого комбинированного иммунодефи-
цита.
Рецепторы — молекулы, расположенные, как правило, на поверхности клет-
ки или внутри нее. Специфически связывают субстанции (лиганды), играют оп-
ределенную роль в функционировании клетки как источники внешних сигналов
(например, гормоны, цитокины, в случае лимфоцитов — антиген). Результатом
связывания лигандов с рецепторами является зарождение сигнала, который затем
передается в клетку и приводит к активации индуцибельных генов. Обычно усло-
вием запуска сигнала через мембранные рецепторы служат их перекрестное свя-
зывание и погружение образующихся комплексов внутрь клетки.
Рецепторы для антигенов — ключевые структуры поверхности лимфоцитов,
определяющие распознавание ими антигенных эпитопов и специфичность им-
мунного ответа. Представлены на поверхности клетки, являясь трансмембранны-
ми белками. Рецепторы В-лимфоцитов (BCR) содержат в своем составе молекулу
595
иммуноглобулина и две молекулы CD79. Рецепторы Т-лимфоцитов. TCR имеют
две гетеродимерные формы — ар и у5, Обе формы соединены в клеточной мем-
бране с комплексом CD3. Антигенраспознающая часть рецептора содержится в
наружной части молекул иммуноглобулинов и димеров ар и уЗ. Остальные ком-
поненты рецепторов обусловливают передачу сигнала в клетку благодаря взаимо-
действию их цитоплазматической части с протеинкиназами. Все молекулы
рецепторов, расположенные на поверхности конкретного лимфоцита и клона
лимфоцитов, идентичны по специфичности.
Рецепторы для цитокинов — мембранные молекулы, обладающие сродством
к цитокинам и передающие внутрь клетки сигнал о взаимодействии с ними. По
структуре их разделяют на 4 основных типа: цитокиновые (гемопоэтиновые), им-
муноглобулиноподобные, рецепторы для интерферонов и рецепторы для фактора
некроза опухоли. Их цитоплазматическая часть связана с адапторными белками
и протеинкиназами (обычно относящимися к семейству Yak), которые обуслов-
ливают передачу сигнала в клетку.
Рециркуляция — непрерывное перемещение клеток (это относится прежде
всего к лимфоцитам) из тканей в лимфо- и кровоток с последующим возвраще-
нием в ткани. Для иммунной системы это способ интеграции всех ее отделов.
Селектины — лектины С-типа, локализующиеся на поверхности клеток и
выполняющие роль молекул адгезии. Их лигандами служат углеводные компо-
ненты мембранных гликопротеинов. Селектинам принадлежит основная роль на
начальных этапах миграции лейкоцитов через сосудистую стенку, когда они обу-
словливают слабую адгезию и «качение» лимфоцитов вдоль стенки сосуда. Из-
вестны Е-, Р- и L-селектины, локализующиеся соответственно на эндотели-
альных клетках, тромбоцитах и лейкоцитах.
Селекция клонов — процессы избирательного поддержания (положительная
селекция) или устранения (отрицательная селекция) клонов лимфоцитов, приво-
дящие к коррекции первичного антигенраспознающего репертуара (поддержание
клонов, которые распознают пептиды в составе «своих» молекул МНС, и устра-
нение полностью аутореактивных клонов). Селекция клонов Т-клеток осущест-
вляется в основном в тимусе, селекция клонов В-клеток — в костном мозгу.
Селекция В-лимфоцитов происходит также в зародышевых центрах при иммун-
ном ответе; ее результатом являются отбор высокоаффинных клонов и выбраков-
ка аутоспецифических клонов, возникших в результате усиленного мутагенеза
V-генов иммуноглобулинов.
Селезенка — периферический лимфоидный орган, контролирующий поступ-
ление антигена гематогенным путем. Лишена лимфатического дренажа. Лимфо-
идные структуры связаны с белой пульпой, где содержатся В- и Т-зависимые
зоны (соответственно фолликулы и параартериальные муфты), участки, в кото-
рых плазматические клетки секретируют антитела (краевая зона). При иммунном
ответе плазматические клетки сосредоточиваются также в красной пульпе.
Серотерапия — использование с лечебной целью сывороток, содержащих
антитела к возбудителям инфекций или их продуктам. Примером серотерапии
является применение антисывороток, содержащих антитела к дифтерийному или
столбнячному токсину. В настоящее время вместо цельных сывороток использу-
ют очищенные препараты иммуноглобулинов-антител. Эти лечебные препараты
вводят также при иммунодефицитах гуморального типа для того, чтобы в орга-
низм пациента поступили естественные и иммунные антитела.
Специфичность — свойство антигенов, обусловленное структурой распозна-
ющих участков антител и рецепторов для антигенов. Специфичность связана с
небольшими участками молекулы антигена — эпитопами (детерминантами), ко-
торые комплементарны активным центрам антигенраспознающих рецепторов.
Исходное распознавание этих участков предсуществующими рецепторами опре-
596
деляет рекрутирование в иммунный ответ клеток-носителей этих рецепторов и
формирование эффекторных факторов (антител, цитотоксических Т-лимфоци-
тов), характеризующихся той же специфичностью. Таким образом, специфич-
ность иммунного ответа есть результат амплификации (умножения) антигенрас-
познающих структур, отобранных антигеном.
СПИД — синдром приобретенного иммунодефицита (AIDS — aquired immu-
nodeficiency syndrome) — фатальное заболевание, относящееся к приобретенным
иммунодефицитам. Его основой является поражение иммунной системы ленти-
вирусами ВИЧ (вирус иммунодефицита человека). Из-за сродства белка оболоч-
ки ВИЧ gp 120 к мембранной молекуле CD4 клетками-мишенями для этого
вируса служат CD4+-лимфоциты, а также клетки, несущие небольшие количества
СЕЙ на поверхности (макрофаги, дендритные клетки, некоторые клетки нервной
системы). Клетки погибают как в результате прямого цитопатогенного действия
вируса, так и вследствие апоптоза этих клеток. Смерть больных наступает от оп-
портунистических инфекций, опухолей (саркома Капоши, лимфомы), поражения
нервной системы и желудочно-кишечного тракта.
Суперантигены — молекулы, взаимодействующие с продуктами МНС II
класса вне антигенсвязываюшей щели и распознаваемые Т-лимфоцитами. Их
специфичность определяется сродством к p-цепям TCR, относящимся к опреде-
ленным семействам. В ответ на суперантигены вовлекается большая группа кло-
нов Т-клеток, которые при этом часто подвергаются апоптозу. Суперантигены
служат одним из факторов, снижающих эффективность иммунной защиты про-
тив инфекционных агентов.
Суперсемейства — группы молекул, родственных по структуре (в целом или
отдельных доменов). Как правило, структурное родство сочетается со сходством
функций. Наиболее известный пример — суперсемейство иммуноглобулинов, к
которому принадлежит значительная часть иммунологически значимых молекул.
Супрессорные клетки — клетки иммунной системы, подавляющие иммунный
ответ. Различают антигенспецифические и неспецифические супрессоры. Свой-
ствами последних могут обладать макрофаги главным образом благодаря выделе-
нию ими простагландина Е. Специфические супрессоры — это лимфоциты,
обычно Т-класса. Ранее считалось, что Т-супрессорами являются исключительно
CD8+-Т-клетки. В настоящее время известно, что супрессорную функцию могут
выполнять также СВ4+-клетки (примером служит взаимное подавление актив-
ности Thl- и ТИ2-клеток). Медиаторами супрессорной функции могут быть ци-
токины, а также специфические супрессорные факторы, по-видимому, представ-
ляющие собой растворимые формы TCR или их полипептидных цепей. Супрес-
сорные клетки играют определенную роль в предотвращении аутоагрессии (вето-
клетки), в прекращении и обратном развитии иммунного ответа, в определении
пути развития иммунных процессов в сторону гуморального или клеточного ответа.
Сывороточная болезнь — проявление иммунокомплексной патологии. Разви-
вается в ответ на повторное внутривенное введение антигена, например при се-
ротерапии. Проявления сывороточной болезни — лихорадка, системные васкули-
ты, артриты, нефрит.
Т-киллеры — см. цитотоксические Т-лимфоциты.
Т-лимфоциты (тимусзависимые лимфоциты) — разновидность лимфоцитов;
проходят основные этапы дифференцировки в тимусе. Специфический компо-
нент их антигенраспознающего рецептора представляет собой гетеродимер TCR,
состоящий из цепей аир или у и 5. Эти клетки распознают антигенный пептид
в составе молекул МНС, после чего при условии действия костимулирующих
сигналов дифференцируются в Т-хелперы или цитотоксические Т-лимфоциты,
служащие эффекторными факторами клеточного иммунитета.
Тимозины — пептидные факторы (более 10), содержащиеся в экстрактах ти-
597
Муса и служащие кофакторами дифференцировки клеток Т-ряда. По электрофо-
ретической подвижности разделены на а-, ₽- и у-тимозины. Наиболее полно изу-
чен сц-тимозин, присутствующий в циркуляции и представляющий собой
N-концевую часть молекулы а-протимозина (см. Гормоны тимуса). Составляют
основу иммуномодулирующих препаратов (тимозина-V, тимоптина, тактивина).
Тимопоэтнп — см. Гормоны тимуса.
Тимулин — см. Гормоны тимуса.
Тимус (вилочковая железа) — центральный орган иммунной системы, ответ-
ственный за развитие Т-лимфоцитов. Каркас тимуса образован не только соеди-
нительнотканной стромой, но и эпителиальными клетками, с которыми связано
выполнение основных функций органа. Тимус служит источником пептидных
гормонов, присутствующих в кровотоке. В тимус мигрируют лимфоидные пред-
шественники, дифференцирующиеся в Т-лимфоциты и, вероятно, в дендритные
клетки. Здесь происходят реаранжировка генов TCR, экспрессия рецепторов на
тимоцитах, селекция их клонов, в результате которой формируется антигенрас-
познающий репертуар Т-лимфоцитов. Кроме того, Т-клетки в тимусе дифферен-
цируются на функциональные субпопуляции. Под влиянием гормонов тимуса
Т-клетки завершают свое развитие в периферическом отделе иммунной системы.
Токсины бактериальные — факторы, обусловливающие патогенные эффекты
микроорганизмов. Могут быть связаны с клеткой (эндотоксины) или выделяться
в растворимой форме (экзотоксины). Важны для взаимодействия микробных
клеток с иммунной системой. Эндотоксины, особенно липополисахаридные, вы-
ступают в роли поликлональных стимуляторов (митогенов). Экзотоксины часто
являются суперантигенами, вызывают апоптоз клеток-мишеней.
Трансплантационный иммунитет — иммунная реакция на трансплантацию
чужеродных тканей (алло- и ксенотрансплантацию), обычно завершающаяся от-
торжением этих тканей. В ее основе лежит преимущественно реакция Т-лимфо-
цитов, причем разрушение пересаженных клеток обусловливают цитотокси-
ческие Т-лимфоциты. Особенно выраженная реакция на аллотрансплантат воз-
никает при различиях между донором и реципиентом по главному комплексу гис-
тосовместимости (МНС). Иммунная реакция на трансплантат может быть
ослаблена, а при отсутствии различий по МНС преодолена при условии приме-
нения иммуносупрессоров, а в эксперименте — при наличии иммунологической то-
лерантности. Пересадка аллогенного костного мозга или лимфоидной ткани
может сопровождаться развитием реакции «трансплантат против хозяина».
Трансформирующие факторы роста — разновидность цитокинов. Обычно по-
давляют пролиферацию клеток, иногда вызывают экспрессию трансформирован-
ного фенотипа. Для иммунной системы значим трансформирующий фактор
роста р, выступающий в качестве супрессорного фактора, который отменяет эф-
фекты других цитокинов. Определенную роль играет в сдерживании аутоиммун-
ных процессов.
Тучные клетки — тканевые клетки, содержащие базофильную зернистость.
На их поверхности имеются высокоаффинные рецепторы для IgE. Перекрестное
связывание аллергеном фиксированных на них IgE вызывает дегрануляцию туч-
ных клеток с выбросом гистамина, гепарина, протеаз, с последующей секрецией
эйкозаноидов и цитокинов, что определяет развитие ранней фазы аллергических
реакций немедленного типа.
Т-хелперы — разновидность Т-лимфоцитов. Экспрессируют корецептор
CD4, участвующий в распознавании продуктов МНС II класса. Функция Т-хел-
перов состоит в выработке цитокинов и костимуляции эффекторных В-лимфо-
цитов путем контактных взаимодействий и действия цитокинов, а также
цитотоксических Т-лимфоцитов в результате действия ИЛ-2. Из двух разновид-
ностей Т-хелперов ТЫ-клетки ответственны за стимуляцию Т-клеточного, Th2-
598
клетки — гуморального иммунного ответа. Различия между ними обусловлены
разными наборами продуцируемых ими цитокинов. Дифференцировка Т-хелпе-
ров на субпопуляции контролируется цитокинами. Между ними существуют от-
ношения взаимного антагонизма. Хелперы ТЫ- и ТЬ2-типов ответственны за
иммунную защиту от разных патогенов и обусловливают иммунное повреждение
при различных заболеваниях.
Фагоцитоз — один из основных механизмов иммунной защиты от биологи-
ческой агрессии, проявляющийся в поглощении и переваривании корпускуляр-
ных частиц, в том числе микроорганизмов, погибших эндогенных клеток.
Наиболее выраженной фагоцитарной активностью обладают нейтрофилы, моно-
циты и макрофаги. Предпосылкой для фагоцитоза служит сближение фагоцита и
его объекта на основе хемотаксиса. Поглощение частиц не обязательно сопро-
вождается их перевариванием. В случае отсутствия последнего (незавершенный
фагоцитоз) микроорганизм может размножаться внутри фагоцита.
Факторы некроза опухоли — разновидность цитокинов: собственно фактор
некроза опухоли (ФНО), или ФНОа, и лимфотоксины, или ФНОр. ФНОа, про-
дуцируемый макрофагами и другими клетками, является одним из основных про-
воспалительных цитокинов. Он обусловливает проявления токсического шока и
кахексии, имеет два рецептора, один из которых передает сигналы к индукции
апоптоза. С этим, а также с другими эффектами ФНОа связано его противоопу-
холевое действие.
Фолликул лимфоидный — округлая гистологическая структура в лимфоидных
органах, с которой связано развитие гуморального иммунного ответа. Каркас
фолликулов образуют фолликулярные дендритные клетки. До контакта с антиге-
ном в фолликуле (называемом первичным) содержатся лимфоциты только В-типа.
В процессе иммунного ответа в фолликул мигрируют Т-лимфоциты, и в фолли-
куле образуются зародышевые центры, такой фолликул называется вторичным.
Хемокины — разновидность цитокинов, ответственных за хемотаксис клеток
иммунной системы. Обычно это относительно низкомолекулярные пептиды,
продуцируемые макрофагами, стромальными и другими клетками; а-хемокины
являются хемоаттрактантами для нейтрофилов, р-хемокины — для моноци-
тов/макрофагов, в меньшей степени лимфоцитов. Играют важную роль в разви-
тии воспаления и иммунного ответа.
Хемотаксис — направленное движение клеток, обусловленное действием хе-
мотаксических агентов (чаще всего химических веществ, например, хемокинов и
других пептидов). Является необходимым компонентом фагоцитарной реакции,
проникновения клеток в очаг воспаления и др.
Хоминг («домашний инстинкт») — способность рециркулирующих лимфоци-
тов возвращаться преимущественно в лимфоидные органы. Обусловлен наличи-
ем в последних высокого эндотелия, клетки которого экспрессируют рецепторы
«молекул хоминга» (их функцию выполняют селектины и другие молекулы ад-
гезии).
Циклоспорин А — иммуносупрессивное средство, проявляющее действие
только в отношении активированных лимфоцитов. Применяется для предотвра-
щения реакции отторжения трансплантатов и лечения аутоиммунопатологии. Его
действие основано на прерывании внутриклеточного активационного сигнала: он
формирует комплекс с циклофиллином, относящимся к группе иммунофилли-
нов; комплекс связывается с кальциневрином, что препятствует образованию
транскрипционного фактора NF-АТ и активации гена ИЛ-2.
Цитокины — белковые продукты преимущественно активированных клеток
иммунной системы, лишенные специфичности в отношении антигенов и обу-
словливающие межклеточные коммуникации при гемопоэзе, воспалении, им-
мунном ответе и межсистемных взаимодействиях. Как правило, являются
con
близкодействующими факторами. Их концентрация в кровотоке ниже эффектив-
ного порога. Активностью цитокинов обусловлена пролиферативная экспансия
клеток иммунной системы, вовлеченных в иммунный ответ. Цитокины действу-
ют на основе рецепторного механизма. К цитокинам относятся интерлейкины,
интерфероны, хемокины, факторы некроза опухоли, колониестимулирующие факто-
ры. Они составляют систему (цитокиновую сеть), характеризующуюся сильным
взаимодействием компонентов и избыточностью (одна и та же функция обеспе-
чивается разными цитокинами). Некоторые цитокины используют в качестве им-
мунотерапевтических средств.
Цитотоксические Т-лимфоциты (Т-киллеры) — разновидность Т-лимфоци-
тов. Экспрессируют корецептор CD8, участвующий в распознавании продуктов
МНС I класса. При иммунном ответе предшественники Т-киллеров дифферен-
цируются в эффекторные цитотоксические Т-клетки, вызывающие гибель кле-
ток-мишеней в результате контактных взаимодействий. В реализации цитоток-
сического эффекта Т-киллеров участвуют перфорин, гранзимы, Fas-рецепторы,
факторы некроза опухоли.
Чужеродность — свойство антигенов, заключающееся в том, что молекулы
данного типа должны отсутствовать во внутренней среде организма. Требование
чужеродности является отражением элиминации аутореактивных клонов Т-лим-
фоцитов в процессе отрицательной селекции. Это требование не абсолютно, по-
скольку в организме в блокированной форме существуют аутореактивные клоны
лимфоцитов. В случае Т-клсточного ответа обязательным условием антигенности
пептидов является их комплексирование с аутологичными молекулами МНС.
Эйкозаноиды — активные продукты метаболизма арахидоновой кислоты, иг-
рающие определенную роль в развитии аллергии, воспаления и в иммунорегуля-
ции (см. лейкотриены, простагландины).
Эндотелий (эндотелиальные клетки) — разновидность плоского эпителия,
формирующего стенку капилляров и мелких сосудов. Взаимодействие эндотели-
альных клеток с лейкоцитами обусловливает их проникновение в ткани. Под
влиянием бактериальных продуктов и цитокинов эндотелиальные клетки активи-
руются, становясь более высокими (кубовидный эндотелий), экспрессируют мо-
лекулы адгезии и секретируют цитокины. Тем самым эти клетки определяют
ранние события воспаления и иммунных процессов.
Эозинофилы — клетки миелоидного ряда, содержащиеся в крови и тканях;
имеют дольчатое ядро и крупные ацидофильные гранулы. Содержат основной
белок, выделение которого обусловливает осуществление внеклеточного киллин-
га клеток, в частности паразитов. Являются эффекторами поздней фазы гипер-
чувствительности немедленного типа и антипаразитарной защиты.
Эпитоп (антигенная детерминанта) — часть молекулы антигена, обычно ха-
рактеризующаяся структурной индивидуальностью, которая обусловливает спе-
цифичность антител и эффекторных Т-клеток, образующихся в процессе
иммунного ответа. Структура эпитопа комплементарна активному центру анти-
тел или Т-клеточному рецептору. Спектр эпитопов, распознаваемых В- и Т-клет-
кам и, различен. Эпитопы, распознаваемые В-клетками, бывают линейными
(соответствующими непрерывному отрезку полимерной молекулы) и конформа-
ционными (определяемыми укладкой молекулы с участием пространственно раз-
деленных мономеров, например, аминокислотных остатков). Эпитопы Т-клеток
всегда имеют линейную структуру и представляют собой фрагменты белков,
встраивающиеся в специальную полость молекул МНС.
Нобелевские премии
в области иммунологии
1901 — Э.Беринг (E.Behring) — за открытие антитоксических антител и разра-
ботку серотерапии.
1905 — Р.Кох (RKoch) — за исследования в области туберкулеза.
1908 — И.И.Мечников, П.Эрлих (Р.Ehrlich) — за вклад в развитие теории
иммунитета.
1913 — Ш.Рише (C.Richet) — за открытие анафилаксии.
1919 — Ж. Борде (J. Bordet) — за изучение системы комплемента.
1930 — К.Ландштейнер (K.Landsteiner) — за открытие групп крови.
1960 — Ф.М.Бернет (F.M.Bernet), П.Б.Медавар (P.Medawar) — за изучение
иммунологической толерантности.
1972 — Р.Портер (R.Porter), Д.Эдельман (G.Edelman) — за изучение структуры
иммуноглобулинов.
1980 — Дж.Снелл (G.Snell), Ж.Доссе (J.Dausset), Б.Бенацераф (B.Benacerraf) — за
исследование генетики главного комплекса гистосовместимости.
1984 — Н.Йерне (N.Jerne) — за разработку учения об идиотипической сети;
Ц.Мильштейн (C.Milstein), Дж.Келер (G.Kahler) — за создание
гибридомной технологии для получения моноклональных антител.
1987 — С.Тонегава (S.Tonegawa) — за исследование соматической рекомбинации
генов иммуноглобулинов как основы формирования разнообразия
антигенраспознающих рецепторов лимфоцитов.
1997 — Р.Цинкернагель (R.Zinkemagel), П.Догерти (P.Dogherty) — за открытие
роли молекул МНС в презентации антигена.
Рекомендуемая литература
Белки иммунной системы (под ред. В.Т.Иванова). — М.: Институт био-
органической химии РАН, 1997.
Вершигора А.Е. Общая иммунология. — Киев: Выща школа, 1990.
Галактионов В.Г Иммунология. — М.: Изд-во МГУ им. М.В.Ломоносова,
1998.
Галактионов В.Г. Очерки эволюционной иммунологии. — М.: Наука, 1995.
Гущин И.С. Аллергическое воспаление и его фармакологический кон-
троль. — М.: Фармарус Принт, 1998.
Кетлинский С.А., Симбирцев А. С., Воробьев А.А. Эндогенные иммуномоду-
ляторы. — СПб.: Гиппократ, 1992.
Клиническая иммунология (под ред. Е.И.Соколова). — М.: Медицина,
1998.
Медуницын Н.В. Вакцинология. — М.: Триада-Х, 1999.
Петров Р.В. Иммунология. — М.: Медицина, 1987.
Петров Р.В., Хаитов Р.М. Искусственные антигены и вакцины. — М.:
Медицина, 1988.
Ройт А. Основы иммунологии. — М.: Мир, 1991.
Ульянкина Т.П. Зарождение иммунологии. — М.: Наука, 1994.
Хаитов Р.М., Игнатьева ГА. СПИД. — М.: Народная Академия культуры
и общечеловеческих ценностей, 1992.
Хаитов Р.М., Пинегин Б.В., Истамов Х.И. Экологическая иммунология. —
М.: Изд-во ВНИРО, 1995.
Ярилин А.А., Пинчук В.Г, Гриневич Ю.А. Структура тимуса и дифферен-
цировка Т-лимфоцитов. — Киев: Наукова думка, 1991.
Janeway С.А., Travers Р. Immunobiology. The Immune system in Health and
Disease (3d ed.). Cunent biology Limited / Garland Publishing Inc. — 1997.
Roitt I. Essential Immunology (9th ed.). — Blackwell Science. — 1997.
Оглавление
Предисловие ........................................................ 5
Введение............................................................ 8
1. Структура и организация иммунной системы........................ 17
1.1. Клетки иммунной системы....................................... 17
1.1.1. Лимфоциты.............................................. 17
1.1.1.1. В-лимфоциты .................................... 20
1.1.1.2. Т-лимфоциты .................................... 31
1.1.1.3. NK-клетки (естественные киллеры)................ 51
1.1.2. Антигенпредставляюшие и фагоцитирующие клетки.......... 54
1.1.2.1. Моноциты и макрофаги............................ 54
1.1.2.2. Дендритные клетки............................... 60
1.1.2.3. Нейтрофилы...................................... 64
1.1.2.4. Эозинофилы...................................... 66
1.1.2.5. Базофилы и тучные клетки........................ 67
1.1.2.6. Тромбоциты...................................... 69
1.1.3. Стромальные клетки...................................... 70
1.2. Структурная организация иммунной системы..................... 72
1.2.1. Костный мозг........................................... 74
1.2.2. Тимус (вилочковая железа) ............................. 75
1.2.3. Периферические лимфоидные органы....................... 88
1.2.3.1. Лимфатические узлы.............................. 88
1.2.3.2. Селезенка....................................... 90
1.2.3.3. Лимфоидные ткань и структуры, связанные со слизис-
тыми оболочками.......................................... 91
1.2.3.4. Лимфоидная ткань, связанная с кожей............. 96
1.2.3.5. Кровь и лимфа................................... 99
1.2.4. Рециркуляция лимфоцитов .............................. 100
1.2.4.1. Молекулы адгезии............................... 101
1.2.4.2. Преодоление сосудистого барьера и миграция лимфо-
цитов в ткань........................................... 107
1.2.4.3. Рециркуляция лимфоцитов и взаимодействие со стромой
лимфоидных органов...................................... 109
2. Факторы естественного иммунитета.............................. 111
2.1. Клеточные факторы первой линии иммунной защиты.............. 111
2.1.1. Вовлечение и активация клеток—эффекторов естественного
иммунитета.................................................. 112
2.1.2. Фагоцитоз............................................. 120
2.1.2.1. Хемотаксис..................................... 121
2.1.2.2. Адгезия фагоцитов к объекту фагоцитоза......... 124
2.1.2.3. Активация фагоцитов при адгезии и распластывании . . 126
603
2.1.2.4. Погружение частицы............................... 127
2.1.2.5. Формирование фаголизосомы ....................... 127
2.1.2.6. Лизис и расщепление фагоцитированных клеток .... 128
2.1.3. Секреторная активность фагоцитов........................ 129
2.1.4. Киллерная активность фагоцитов.......................... 134
2.2. Функционирование естественных киллеров........................ 136
2.3. Гуморальные факторы естественного иммунитета.................. 144
2.3.1. Система комплемента..................................... 145
2.3.1.1. Классическая активация комплемента .............. 147
2.3.1.2. Альтернативная активация комплемента............. 151
2.3.1.3. Атака клеточной мембраны......................... 153
2.3.1.4. Роль комплементзависимых процессов в иммунной защите 154
2.3.2. Медиаторы воспаления.................................... 156
2.3.2.1. Воспалительные цитокины.......................... 156
2.3.2.2. Белки острой фазы................................ 161
2.3.2.3. Другие медиаторы воспаления. Эйкозаноиды......... 163
3. Молекулярные и клеточные основы адаптивного иммунитета.......... 169
3.1. Антигенраспознающие молекулы.................................. 169
3.1.1. Иммуноглобулины (антитела).............................. 169
3.1.1.1. Сывороточные иммуноглобулины—антитела............ 169
3.1.1.2. Мембранные иммуноглобулины как основа рецептора
В-клеток для антигена...................................... 179
3.1.1.3. Fc-рецепторы .................................... 181
3.1.2. Антигенраспознающий рецепторный комплекс Т-лимфоцитов
TCR-CD3...................................................... 184
3.1.3. Формирование разнообразия антигенраспознающих молекул
лимфоцитов................................................... 191
3.2. Антигены и их взаимодействие с антителами..................... 196
3.2.1. Антигены................................................ 196
3.2.1.1. Чужеродность .................................... 196
3.2.1.2. Иммуногенность................................... 198
3.2.1.3. Тимуснезависимые антигены........................ 201
3.2.1.4. Толерогенность................................... 202
3.2.1.5. Специфичность ................................... 203
3.2.2.Взаимодействие антигенов и антител....................... 208
3.3. Антигены и Т-клетки........................................... 212
3.3.1. Главный комплекс гистосовместимости (МНС) и его продукты 213
3.3.1.1. Генетика МНС..................................... 213
3.3.1.2. Распределение в тканях и структурах молекул МНС . . . 215
3.3.1.3. Антигенные пептиды в составе молекул МНС......... 220
3.3.2 Процессинг и презентация антигенов Т-клеткам............. 221
3.3.2.1. Комплексирование антигенных пептидов с молекулами
МНС I класса............................................ 221
3.3.2.2. Комплексирование антигенных пептидов с молекулами
МНС II класса........................................... 223
3.3.2.3. Особенности антигенов, распознаваемых Т-клетками 227
3.4. Молекулярные основы межклеточных взаимодействий в иммунной
системе.......................................................... 230
3.4.1. Контактные взаимодействия клеток иммунной системы .... 230
3.4.2. Интегрины............................................... 237
3.4.3. Цитокины................................................ 237
604
3.4.3.1. Интерлейкины...................................... 247
/ 3.4.3.2. Факторы некроза опухолей.......................... 259
' 3.4.3.3. Колониестимулирующие факторы ..................... 262
3.4.3.4. Интерфероны ...................................... 263
3.4.3.5. Трансформирующий фактор роста р................... 266
3.4.3.6. Рецепторы для цитокинов........................... 267
3.4.3.7. Эффекты цитокинов на уровне организма ............ 269
3.5. Активация лимфоцитов и связанные с ней процессы............... 278
3.5.1. Активация и пролиферация лимфоцитов..................... 279
3.5.1.1. Запуск сигнала. Активация тирозинкиназ, связанных
с рецептором............................................ 281
3.5.1.2. Дальнейшая передача сигнала и формирование
транскрипционных факторов.................................. 283
3.5.1.3. Сигналы, включаемые через корецепторы............. 287
3.5.1.4. Маркеры активации................................. 289
3.5.1.5. Сигнализация, запускаемая цитокинами.............. 290
3.5.1.6. Продвижение по клеточному циклу................... 293
3.5.2. Дифференцировка лимфоцитов.............................. 295
3.5.2.1. Дифференцировка антителопродуцентов и В-клеток памяти 296
3.5.2.2. Дифференцировка Т-хелперов....................... 301
3.5.2.3. Дифференцировка цитотоксических Т-лимфоцитов и
Т-клеток памяти......................................... 303
3.5.3. Апоптоз................................................. 308
4. Иммунный ответ ................................................. 315
4.1. Основные проявления и механизмы иммунного ответа.............. 316
4.1.1. Пусковые этапы и механизмы иммунного ответа............. 316
4.1.1.1. Доставка и первичное восприятие антигена......... 317
4.1.1.2. Неспецифическая реакция лимфоидных органов.
Улавливание клеток специфических клонов................. 319
4.1.1.3. Стимуляция лимфоцитов специфических клонов. Выбор
между гуморальным и клеточным ответом................... 320
4.1.2. Гуморальный иммунный ответ.............................. 323
4.1.2.1. Взаимодействие В-клеток с Т-хелперами и последующая
реакция В-лимфоцитов ................................... 323
4.1.2.2. Продуктивная фаза антителообразования............ 330
4.1.2.3. Гуморальный иммунный ответ в слизистых оболочках 334
4.1.2.4. Моноклональные антитела........................... 335
4.1.3. Клеточный иммунный ответ................................ 339
4.1.3.1. Основные события цитотоксического иммунного ответа 339
4.1.3.2. Гиперчувствительность замедленного типа........... 341
4.1.4. Иммунологическая память и вторичный иммунный ответ . . . 347
4.1.4.1. Клетки памяти..................................... 347
4.1.4.2. Вторичный иммунный ответ.......................... 349
4.1.5. Эффекторные реакции адаптивного иммунитета.............. 352
4.1.5.1. Нейтрализация как самостоятельный эффекторный
механизм и этап других реакций.......................... 352
4.1.5.2. Эффекторные механизмы, основанные на фагоцитозе 354
4.1.5.3. Комплементзависимый цитолиз ..................... 356
4.1.5.4. Эффекторные механизмы, основанные на клеточно-
опосредованном цитолизе................................. 357
4.1.5.5. Т-клеточный цитолиз.............................. 358
4.1.5.6. ТЬ2-зависимые клеточные эффекторные реакции .... 360
605
4.2. Контроль иммунного ответа.................................... 362
4.2.1. Контроль состояния иммунной системы..................... 362
4.2.1.1. Генетический контроль иммунного ответа........... 362
4.2.1.2. Гормональный, нервный и цитокиновый контроль
иммунной системы.......................................... 367
4.2.2. Регуляция иммунного ответа.............................. 371
4.2.2.1. Роль антигена и антител в регуляции иммунного ответа.
Изотипическая регуляция гуморального иммунного ответа 372
4.2.2.2. Идиотипическая регуляция иммунного ответа........ 376
4.2.2.3. Супрессорные клетки и регуляция иммунного ответа 377
4.3. Проявления иммунной защиты................................... 382
4.3.1. Противоинфекционный иммунитет........................... 382
4.3.1.1. Особенности инфекционных агентов как иммуногенов . 383
4.3.1.2. Особенности иммунного ответа при инфекциях.... 390
4.3.1.3. Протективный иммунитет к инфекциям .............. 399
4.3.1.4. Вакцинация против инфекций....................... 403
4.3.2. Противоопухолевый иммунитет............................. 408
4.3.2.1. Концептуальные аспекты........................... 408
4.3.2.2. Антигены, ассоциированные с опухолями............ 410
4.3.2.3. Механизмы избегания опухолями иммунного надзора 412
4.3.2.4. Подходы к активизации иммунной защиты от опухолей 417
4.3.3. Иммунные реакции на несовместимые ткани ................ 421
4.3.3.1. Трансплантационный иммунитет и связанные с ним
реакции................................................ 422
4.3.3.2. Трансплантация костного мозга и ее осложнения .... 426
4.3.3.3. Пересадки органов и тканей в клинике. Подходы к
преодолению трансплантационной реакции ................ 427
4.3.3.4. Переливание крови................................ 429
4.3.4. Иммунологическая толерантность.......................... 432
4.3.4.1. Искусственная иммунологическая толерантность .... 432
4.3.4.2. Аутотолерантность и ее механизмы................. 434
5. Патология иммунной системы..................................... 440
5.1. Иммунодефициты............................................... 440
5.1.1. Первичные иммунодефициты................................ 440
5.1.1.1. Генетика первичных иммунодефицитов............... 441
5.1.1.2. Природа иммунологических нарушений при первичных
иммунодефицитных состояниях............................ 447
5.1.1.3. Клинико-иммунологические проявления при первичных
иммунодефицитах........................................ 457
5.1.1.4. Иммунная защита при наследственных иммунодефицитах 459
5.1.2. Вторичные иммунодефициты................................ 462
5.1.2.1. Соотношение роли наследственности и индукторных
возлейспшй /14'5
5.2.1.1. Аллергены....................
/ 5.2.1.2. IgE-реагины.................
I 5.2.1.3. Патохимическая стадия аллергических
5.2.1.4. Патофизиологическая стадия аллергич
5.2.1.5. Принципы терапии и предупреждения
процессов. Специфическая десенсиби)
5.2.2. Гиперчувствительность, связанная с нереагин
5.2.3. Гиперчувствительность замедленного типа .
5.3. Аутоиммунные процессы....................
5.3.1. Аутоиммунные заболевания и аутотолерантно
5.3.1.1. Концепция аутотолерантности . . .
5.3.1.2. Основные типы аутоиммунных заболе!
5.3.2. Механизмы индукции и проявления аутоимм?
5.3.2.1. Роль наследственных факторов . . .
5.3.2.2. Механизмы включения аутоиммунных
5.3.2.3. Иммунологические механизмы аутоим
и общие принципы их терапии . . .
5.4. Лимфопролиферативные процессы ...........
5.4.1. Лимфоидные клетки при лимфопролифератив
соответствие нормальным прототипам . . .
5.4.2. Генетические перестройки при лимфопролифе!
5.4.3. Иммунные функции при лимфопролифератш
5.5. Принципы иммунодиагностики и иммунотерапии
5.5.1. Основы современной иммунодиагностики .
5.5.2. Принципы иммунотерапии.............
5.5.2.1. Иммуномодуляторы преимущественно
или корригирующего действия . . .
5.5.2.2. Адъюванты....................
5.5.2.3. Иммунодепрессанты............
Послесловие ..................................
Приложения ...................................
I. CD-классификация мембранных молекул клеток кост
хождения......................................
II. Иммунологические термины и их расшифровка . .
Рекомендуемая литература.....................
Учебник
Основы иммунологии
Александр Александрович Ярилин
Зав. редакцией Т.П. Осокина
Научный редактор Е.А.Гоголина
Художественный редактор С.М.Лымина
Технический редактор Н.М.Гаранкина
Корректор М.П. Молокова
ЛР № 010215 от 29.04.97. Сдано в набор 30.12.98. Подписа-
но к печати 20.04.99. Формат бумаги 70 х 100‘/16. Бумага
офс. № 1. Гарнитура тайме. Печать офсетная. Усл.печ.л.
49,40. Усл.кр.-отт. 49,40. Уч.-изд.л. 44,18. Тираж 10000 экз.
Заказ № 1092
Ордена Трудового Красного Знамени
издательство «Медицина».
101000, Москва, Петроверигский пер., 6/8.
Оригинал-макет изготовлен в АО ИНПОЛ.
125130, Москва, Старопетровский пр.,11.
Отпечатано с оригинал-макета
в ОАО «Можайский полиграфический комбинат».
143200, г.Можайск, ул.Мира, 93.
ISBN 5-225-02755-5