Антигенсвязывающий участок антитела представляет собой щель размером примерно 3х1х1 нм (размер 5 или 6 углевод­ных единиц), но известно, что антигены способны связываться с большими или даже отдельными частями вариабельной облас­ти. Связывание основывается на тесном трехмерном контакте, так что слабые межмолекулярные силы преодолевают нормаль­ное отталкивание.

Ван-дер-Ваальса силы притягивают все молекулы через об­лако электронов, но действуют только на очень коротких рас­стояниях.

Водородные связи (Н-связи) (например, между -NH₂- и -ОН-группами) — другой вариант слабых сил.

Электростатическое притяжение молекул антигена и антите­ла, несущих оппозитные заряды, может быть достаточно сильным.

Гидрофобные области антигена и антитела притягиваются в жидкой среде. Возможно, это наиболее сильная связь в иммун­ном комплексе.

Аффинитет выражается константой равновесия (на рисунке слева вверху). Значение, например, 10³ л/моль считается низ­ким, а у высокоаффинных антител оно может достигать 10¹⁰ л/моль и выше, что на несколько порядков больше, чем в большинстве взаимодействий фермент-субстрат. На практике чаще измеряют авидность, поскольку антитела имеют как ми­нимум 2. активных участка и с моновалентными антигенами ан­тисыворотка может реагировать с аффиннитетом средней сте­пени. После антигенной стимуляции аффиннитет антител по­степенно повышается, особенно в результате клеточной селекции снижающимся количеством антигена и частично соматической мутации генов иммуноглобулинов. В большинстве случаев вы­сокоаффинные антитела гораздо эффективнее, но поскольку антитела с низким аффиннитетом тоже существуют, они могут иметь определённые преимущества (многоразовость, отсутствие толерантности).

ИММУННЫЕ КОМПЛЕКСЫ

При избытке антигена или антител образуются преимущественно мелкие (растворимые) комплексы. При почти одинаковых коли­чествах антигена и антител (зона эквивалентности) формиру­ются преципитаты (образования решётчатой структуры). В при­сутствии комплемента (т.е. в свежей сыворотке) образуются только растворимые комплексы: СЗ способен растворять круп­ные комплексы (рис. 34).

Блокирование киллерной активности, опосредованной Т-лим-фоцитами или антителами, иммунными комплексами при избыт­ке антигена или антител (соответственно) может стать причи­ной нео"вечаемости на опухоли или паразитарные заболевания.

Clq — первый компонент комплемента. Связывается с Fc-фраг-ментом антител в иммунном комплексе, и, возможно, это проис­ходит после конформационных изменений в молекуле Ig, хотя

некоторые исследователи считают достаточным условием на-груженность антигеном обоих активных участков (IgG). Свя­зывание Clq с иммунным комплексом вызывает активацию комплемента по классическому пути.

Воспаление. Продукты расщепления СЗ и С5, воздействуя на тучные клетки, нейтрофилы и др., вызывают повреждение сосу­дов, характерное для болезней, связанных с иммунными комп­лексами (рис.34).

Лизис (например, бактерий) требует полного каскада компо­нентов комплемента. Иногда комплекс С5,6,7 удаляется от пер­воначального участка связывания антитела, активирует С8 и С9 и вызывает лизис нормальных клеток (например, эритроци­тов) — процесс, известный как реактивный лизис.

Фагоцитоз. Чаще всего иммунные комплексы фагоцитируют-ся макрофагами, нейтрофилами, эозинофилами и др. Обычно классы и подклассы антител, соединяющиеся с Fc-рецепторами фагоцитов, связываются и с комплементом, давая более высо­кий эффект опсонизации. Действие через Fc- и СЗ-рецепторы происходит по разным механизмам. IgM, например, в большей степени связывает комплемент, чем взаимодействует с фагоци­тарными клетками. Большинство иммунных комплексов, цирку­лирующих в крови, связывается через рецепторы комплемента с эритроцитами (рис. 5), попадает с ними в печень или селезён­ку, где удаляется местными фагоцитарными клетками.

Цитотоксичность. Антитела, связанные с поверхностью клетки или микроорганизма, через Fc-рецепторы могут опосредовать киллинг, а не фагоцитоз. Макрофаги, моноциты, нейтрофилы, эози-нофилы и лимфоцитоподобные К-клетки способны осуществ­лять антителозависимую клеточно опосредованную цитоток-сичность (рис. 9). Данные о значении этого типа цитотоксич-ности in vivo противоречивы.

В-клеточная память. Фолликулярные дендритные клетки име­ют рецепторы к комплементу, которые позволяют им удержи­вать иммунные комплексы и представлять антиген В-лимфоци-там с высокоаффинными свойствами рецепторов, обеспечивая тем самым усиление антительного ответа.

Выявление растворимых комплексов

Иммунные комплексы осаждают ультрацентрифугированием или в градиентах плотности и преципитируют в полиэтиленгликоле (ПЭГ), а также на холоде (криопреципитация). Имея в своём составе иммуноглобулины, комплексы выявляются анти-Ig-aн-тителами (например, ревматоидный фактор). Для обнаружения иммунных комплексов часто используют чувствительную ре­акцию их связывания с Clq. Выявление компонента СЗ осно­вано на применении анти-СЗ-сывороток (иммуноконглютинин) и использовании клеток линии Raji с рецепторами комплемента. Некоторые комплексы не фиксируют комплемент, но преципи-тируются ПЭГ. Отдельные тесты могут выявлять также другие крупные молекулы. Поэтому для определения иммунных комп­лексов необходимо сочетание нескольких тестов.

45

20. КЛЕТОЧНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ

Многие варианты иммунного ответа опосредуются Т-лимфоцитами, проходят без участия В-лимфоцитов, проявляя при этом характерные для адаптивного иммунитета специфичность и память. Первоначально была выявлена их роль в иммунитете к возбудителю туберкулёза, а позже установлено, что они вов­лекаются в контактную чувствительность, отторжение транс­плантата, противовирусный и противоопухолевый иммунитет, хро­ническое воспаление и др. Во всех случаях речь идёт о клеточ­ном иммунитете. Этот вариант иммунитета проявляется в двух направлениях: генерации специфических цитотоксических Т-лимфоцитов против внутриклеточных вирусов (на рисунке слева) и стимуляции Т-лимфоцитами активности неспецифических кле­ток, таких как макрофаги, в отношении внутриклеточных бакте­рий и других паразитов (справа). Примером последнего типа

ответа является гиперчувствительность замедленного типа, оп­ределяемая в кожном тесте.

Клеточный иммунный ответ имеет много общего с гумо­ральным, а именно взаимодействие с участием Т-хелперов и представление антигена в ассоциации с молекулами ГКГС (рис. 13,14,17). Нежелательными последствиями клеточного им­мунитета могут быть повреждение тканей и отторжение транс­плантата (рис. 35,37).

Как и антительный ответ, клеточный иммунитет регулиру­ется различными супрессорными клетками и факторами (на ри­сунке не показаны), которые в норме, вероятно, ограничивают повреждающие побочные эффекты, но при некоторых заболева­ниях подавляют защитные свойства иммунной системы.

46

Вирусы. Не способны к длительному выживанию вне клеток хозяина, в которых они размножаются, покидают их, и в то же время многие из них разрушают клетку (подробно см. рис. 26).

ГКГС I — молекулы ГКГС класса I (А, В, С у человека, К, D, L у мыши; рис. 13) играют существенную роль в распознавании вирусных антигенов рецептором цитотоксических Т-лимфо-цитов. Молекулы CD8 также участвуют в этом процессе (рис. 14,17).

Тц — цитотоксический Т-лимфоцит (Т-киллер), в функцию ко­торого, в частности, входит распознавание и уничтожение инфи­цированных вирусом клеток. Их рецепторы распознают соб­ственные антигены ГКГС класса I плюс «не свой» вирусный антиген. Распознавание высокоспецифично, т.е. имеются раз­ные Т-лимфоциты для различных вирусов, которые отбираются и клонально пролиферируют подобно В-клетке (на рисунке этот этап не показан).

АПК — антигенпредставляющие клетки. Представляют соче­тание антигена вируса и молекулы ГКГС II Т-хелперу так же, как в антительном ответе, и секретируют ИЛ-1.

ИЛ-1 — интерлейкин-1 (м. м. 17 500). Белок, секретируемый АПК и макрофагами. Стимулирует Т-хелперы к продукции ИЛ-2 и пролиферации. ИЛ-1 ранее был известен как LAF — фактор, активирующий лимфоциты (интерлейкины; рис. 23).

Тх — Т-хелпер. Т-лимфоцит-хелпер для клеточного иммуните­та во многом сходен и, возможно, подобен Т-хелперу для анти­тельного ответа (см. Th1- и Th2-клетки; рис. 9). Вызывает про­лиферацию и дифференцировку цитотоксических Т-клеток в зрелые киллерные клетки главным образом с помощью секре-тируемого им ИЛ-2.

ИЛ-2 — интерлейкин-2 (м. м. 15 500). Гликопротеин, секрети­руемый Т-хелпером и значительно варьирующий у разных био­логических видов. Действует только на клетки, несущие соот­ветствующий рецептор. На Т-лимфоцитах рецепторы к ИЛ-2 появляются в процессе созревания. ИЛ-2 ранее был известен как фактор роста Т-лимфоцитов — TCGF (рис. 23).

Цитолитическое действие. После полного созревания ци-тотоксические Т-клетки способны лизировать любую клетку, на поверхности которой распознают сочетание антигена вируса и молекулы ГКГС класса I. Цитолитическое действие осуществ­ляется в два этапа: присоединение киллера к поверхности клет­ки-мишени с помощью антигенспецифического рецептора и пос­ледующий Ca²⁺-зависимый лизис её. Лизис происходит после отсоединения киллера, что позволяет одному киллеру лизиро­вать несколько клеток-мишеней. В процессе лизиса участвуют секретируемые лимфоцитом перфорины, которые являются не­большими порообразующими молекулами, сходными с литичес-ким комплексом конечных компонентов комплемента. Инте­ресно, что естественные клетки-киллеры (NK), несмотря на от­личие их распознающих механизмов, используют для лизиса мишеней те же способы, что и Т-киллеры (рис. 26). Кроме того, под влиянием клеток-киллеров запускаются механизмы апоп-тоза в клетке-мишени, что ведёт к её гибели.

Бактерии. Некоторые бактерии, простейшие, грибы и многие вирусы, будучи фагоцитированными макрофагами (МФ), избега­

ют обычного внутриклеточного киллинга (рис. 8) и выживают в фаголизосомах или в свободном состоянии в цитозоле. В отсут­ствие помощи от Т-лимфоцитов возможно развитие прогресси­рующей, не поддающейся лечению инфекции. Помощь Т-хелпе-ров (ТЫ) заключается в секреции ИФ-гамма и некоторых других факторов, активирующих макрофаги.

Цитокины. Большое семейство молекул, продуцируемых лимфоидными и миелоидными клетками с различным действием на макрофаги. Они неспецифичны по отношению к антигену, и ак­тивность некоторых из них подавляется естественными инги­биторами, ограничивающими их нежелательные эффекты. Ниже представлены некоторые из наиболее известных цитокинов (под­робнее см. рис. 23):

ИЛ-2 — см. выше.

МИФ — фактор, ингибирующий миграцию макрофагов, ограничи­вает их подвижность и концентрирует в окружении Т-лимфоцита.

МАФ — фактор, активирующий макрофаги, повышает многие их функции, включая внутриклеточный киллинг и секрецию раз­личных цитотоксических факторов, способных поражать мик­роорганизмы вне клетки.

Интерферон (иммунный или у) — крайне важная противовирус­ная и регуляторная молекула, возможно, главный компонент МАФ.

Лимфотоксин, возможно, важен в киллинге некоторых опухо­левых клеток (рис 30).

Фактор роста В-лимфоцитов (рис. 18).

КСФ — колониестимулирующий фактор. Стимулирует диф­ференциацию моноцитов и, возможно, секрецию ИЛ-1.

Гранулёма. Не подвергающиеся перевариванию материалы (например, туберкулёзная палочка, клеточные стенки стрепто­кокка, тальк) могут быть изолированы плотными скоплениями макрофагов. Там же часто содержатся Т-лимфоциты, эозииофи-лы (ЭО) и гигантские клетки, образованные слиянием несколь­ких макрофагов. О роли гранулём при хронических воспалени­ях см. рис. 35.

Память. Все Т-лимфоциты, вовлечённые в клеточный иммуни­тет, способны формировать клетки памяти, обеспечивая тем са­мым возможность иммунного ответа по вторичному типу (бо­лее эффективный и ускоренный ответ). В иммунных реакциях, где эффекторные функции выполняют макрофаги, память созда­ётся исключительно Т-хелперами.

ГЗТ — гиперчувствительность замедленного типа. Впервые этот тип реагирования описал Р. Кох в 1891 г. При подкожном введении туберкулина больным туберкулёзом на следующий день или позже в месте инъекции наблюдались покраснение и отёк. При наличии у больных антител соответствующая реак­ция развивается через несколько часов. Соответственно по­явились термины «гиперчувствительность замедленного типа» и «гиперчувствительность немедленного типа». ГЗТ зависит от Т-клеток памяти и реализуется в месте инъекции антигена, со­провождаясь повышенной сосудистой проницаемостью (спра­ва внизу). Таким образом, ГЗТ является моделью нормального клеточного иммунитета, а также удобным тестом на Т-клетки памяти.

47

21. ТОЛЕРАНТНОСТЬ

Эволюция распознающих механизмов, вызывающих уничто­жение чужеродного материала, могла происходить только одно­временно с совершенствованием механизмов, защищающих от повреждения «своих» тканей. Факторы естественной защиты, такие, как фагоцитоз, лизоцим, С-реактивный белок, активирован-ный по альтернативному пути комплемент и т.д., нормально ак-тиьны лишь против ограниченного спектра субстанций, включая микроорганизмы и «свои» уже повреждённые ткани. Механизмы адаптивного иммунитета, т.е. Т- и В-лимфоциты с их огромным напором рецепторов, явно нуждаются в ограничении активности тех рецепторов, которые способны распознавать «своё». Такая агрессивность не может быть обеспечена на генетическом уров­не. так как «свои» молекулы и рецепторы, способные их распоз­нать, наследуются совершенно отдельно. Например, у носителей группы крови А вырабатываются анти-В-антитела, и наоборот. Таким образом, АВ-ребёнок от А-отца и В-матери наследует спо­собность продуцировать анти-А- и анти-В-антитела, но для нор­мальной жизнедеятельности не должен производить ни одно из них, т.е. быть толерантным к А- и В-антигенам эритроцитов.

В иммунной системе аутореактивность (т.е. реактивность против «своего») сдерживается на нескольких уровнях. В ле­

вой части рисунка представлены три основных типа адаптивно­го ответа (рис. 18 и 20), в центре — механизмы, сдерживающие аутореактивность. Кроме клональной элиминации аутореактив-ных клонов, всегда считавшейся основной причиной неотвечае-мости иммунной системы на «свои» ткани, обнаружено множе­ство других регулирующих механизмов, нарушение любого из которых может привести к аутоиммунному ответу (рис. 36).

В определённых условиях (справа на рисунке) сдерживаю­щие механизмы могут быть запущены нормальным антиген­ным «не своим» материалом. Иммунная система воспринимает эти вещества как «свои» и не отвечает на них — состояние, названное толерантностью. Это может оказаться полезным при пересадке органов, но может привести к очень тяжёлым послед­ствиям при некоторых инфекциях. Толерантность подразуме­вает специфичность по отношению к тому антигену, который её вызвал, и в корне отличается от неспецифической неотвечаемо-сти, вызванной поражением иммунной системы в целом (рис. 38). В литературе толерантность часто ставят в прямую зависи­мость от клональной элиминации. К сожалению, в большин­стве случаев клональная элиминация слишком труднодоказуе­ма, чтобы говорить об этом с уверенностью.

48