Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

ЮЛ. Антигены

10.1.1. Общие представления

Онтогенез каждого макроорганизма про­ходит в непосредственном контакте с чуже­родными для него клетками, доклеточными формами жизни, а также отдельными моле­кулами биологического происхождения. Все эти объекты, будучи чужеродными, таят в себе огромную опасность: контакт с ними мо­жет нарушить гомеостаз, повлиять на течение биологических процессов и даже повлечь ги­бель макроорганизма. Поэтому чужеродные биологические объекты представляют собой эволюционно сформировавшийся ранний сигнал опасности для иммунной системы: они являются основным раздражителем и ко­нечной точкой приложения системы приоб­ретенного иммунитета. Совокупность таких объектов, как явления биологического мира, получила название антиген (от греч. anti — против и genos — создавать).

Антиген — это биополимер органичес­кой природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознается его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение.

Теоретически антигеном может быть мо­лекула любого органического вещества, как вредного для макроорганизма, так и безвред­ного. В частности, антигенами являются ком­поненты и продукты жизнедеятельности бак­терий, грибов, простейших, вирусных частиц, организмов животных и растений.

Антигены имеют самое разнообразное про­исхождение. В сущности, они являются про­дуктом природного биологического синтеза любого чужеродного организма. В ряде случа­ев антигены могут образовываться в собствен­ном организме при структурных изменениях

уже синтезированных молекул при биодегра­дации, нарушении их нормального биосинтеза (эпигенетическая мутация) или генетической мутации клеток. Кроме того, антигены могут быть получены искусственно в результате на­учной или производственной деятельности человека, в том числе путем направленного химического синтеза. Однако в любом случае молекулу антигена будет отличать генетичес­кая чужеродность по отношению к макроор­ганизму, в который она попала.

Антигены могут проникать в макроорга­низм самыми различными путями: через кож­ные покровы или слизистые, непосредствен­но во внутреннюю среду организма, минуя покровы, — или образовываясь внутри него. Антигены распознаются иммунокомпетент-ными клетками и вызывают каскад разнооб­разных иммунных реакций, направленных на их инактивацию, разрушение и удаление.

По современным представлениям, учение об антигенах является ключевым для понима­ния основ молекулярно-генетических меха­низмов иммунной защиты макроорганизма, а также принципов иммунотерапии и имму­нопрофилактики.

10.1.2. Свойства антигенов

Антигены обладают рядом характерных свойств: антигенностью, специфичностью и иммуногенностью.

10.1.2.1. Антигенность

Под антигенностью понимают потенциаль­ную способность молекулы антигена акти­вировать компоненты иммунной системы и специфически взаимодействовать с фактора­ми иммунитета (антитела, клон эффекторных лимфоцитов). Иными словами, антиген дол­жен выступать специфическим раздражителем по отношению к иммунокомпетентным клет­кам. При этом взаимодействие компоненты иммунной системы происходит не со всей

молекулой одновременно, а только с ее не­большим участком, который получил название «антигенная детерминанта», или «эпитоп».

Различают линейные, или секвенциальные, антигенные детерминанты (например, пер­вичная аминокислотная последовательность пептидной цепи) и поверхностные, или кон- формационные (расположенные на повер­хности молекулы антигена и возникшие в результате вторичной или более высокой кон-формации). Кроме того, существуют конце­вые эпитопы (расположенные на концевых участках молекулы антигена) и центральные. Определяют также «глубинные», или скрытые, антигенные детерминанты, которые проявля­ются при разрушении биополимера.

Размер антигенной детерминанты невелик, но может варьировать. Он определяется осо­бенностями антиген-рецепторной части фак­тора иммунитета, с одной стороны, и видом эпитопа — с другой. Например, антигенсвя-зывающий участок молекулы иммуноглобу­лина (как сывороточного, так и рецептора В-лимфоцита) способен распознать линей­ную антигенную детерминанту, образованную всего лишь 5 аминокислотными остатками. Конформационная детерминанта по сравне­нию с линейной несколько больше — для ее образования требуется 6—12 аминокислотных остатков. Рецепторный аппарат Т-лимфоци-тов ориентирован на иные по строению и раз­меру антигенные детерминанты. В частнос­ти, Т-киллеру для определения чужеродности требуется нанопептид, включенный в состав МНС I класса; Т-хелперу при распознавании «свой-чужой» необходим олигопептид разме­ром 12—25 аминокислотных остатков в комп­лексе с МНС II класса.

Структура и состав эпитопа имеют кри­тическое значение. Замена хотя бы одного структурного элемента молекулы приводит к образованию принципиально новой анти­генной детерминанты с иными свойствами. Нужно также отметить, что денатурация при­водит к полной или частичной потере анти­генных детерминант или появлению новых, при этом теряется специфичность антигена.

Так как молекулы большинства антигенов имеют довольно большие размеры, в их струк­туре определяется множество антигенных де-

терминант, которые распознаются разными по специфичности антителами и клонами лимфоцитов. Поэтому антигенность вещества зависит от наличия и числа антигенных детер­минант в структуре его молекулы.

Чужеродность является обязательным усло­вием для реализации антигенности. По этому критерию система приобретенного иммунитета дифференцирует потенциально опасные объ­екты биологического мира, синтезированные с чужеродной генетической матрицы. Понятие «чужеродность» относительное, так как имму-нокомпетентные клетки не способны напря­мую анализировать чужеродный генетический код. Они воспринимают лишь опосредованную информацию, которая, как в зеркале, отражена в молекулярной структуре вещества.

В норме иммунная система невосприим­чива к собственным биополимерам. Если на какой-либо биополимер в макроорганизме возникла реакция, то, соответственно, он приобрел черты чужеродности и перестал вос­приниматься иммунной системой как «свой». Подобное событие может возникнуть при некоторых патологических состояниях как результат нарушения регуляции иммунного ответа (см. «аутоантигены», «аутоантитела». «аутоиммунитет», «аутоиммунные болезни»).

Чужеродность находится в прямой зависи­мости от «эволюционного расстояния» между организмом-реципиентом и донором анти­генов. Чем дальше в филогенетическом раз­витии организмы отстоят друг от друга, тем большей чужеродностью и, следовательно, иммуногенностью обладают их антигены по отношению друг к другу. Это свойство ис­пользуют биологи и палеонтологи (при изуче­нии филогенеза, уточнении классификации и т.д.), судебно-медицинские эксперты и кри­миналисты (установление кровного родства, принадлежности улик, фальсификации пи­щевых продуктов и т. д.).

Чужеродность заметно проявляется даже между особями одного вида. Отмечено, что единичные замены аминокислот, составляю­щих основу внутривидового полиморфизма, эффективно распознаются антителами в се­рологических реакциях.

Вместе с тем антигенные детерминанты да­же генетически неродственных животных или

структурно различных биополимеров могут иметь определенное подобие. В этом случае их антигены оказываются способными специ­фически взаимодействовать с одними и теми же факторами иммунитета. Такие антигены получили название перекрестно реагирующих. Описанное явление характерно, например, для альбуминов, коллагенов, миоглобинов различ­ных видов животных. Обнаружено также сходс­тво антигенных детерминант стрептококка, сарколеммы миокарда и базальной мембраны почек, Treponema pallidum и липидной вытяжки из миокарда крупного рогатого скота, возбуди­теля чумы и эритроцитов человека О (I) группы крови. Явление, когда один микроб маскирует­ся антигенами другого микроба или макроорга­низма для «защиты» от факторов иммунитета, получило название антигенная мимикрия.

10.1.2.2. Иммуногенность

Иммуногенность — потенциальная способ­ность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфическую за­щитную реакцию. Степень иммуногенности зависит от ряда факторов, которые можно объединить в три группы:

1. Молекулярные особенности антигена;

2. Клиренс антигена в организме;

3. Реактивность макроорганизма.

К первой группе факторов отнесены природа, химический состав, молекулярный вес, струк­тура и некоторые другие характеристики.

Иммуногенность в значительной степени за­висит от природы антигена. Известно, что наибо­лее выраженными иммуногенными свойствами обладают белки и полисахариды, а нуклеино­вые кислоты и липиды, напротив, слабоимму-ногенны. В то же время их сополимеры: ЛПС, гликопротеиды, липопротеиды, — способны в достаточной мере активировать иммунную сис­тему и поэтому занимают промежуточное поло­жение по степени иммуногенности.

Определенное влияние на степень имму­ногенности оказывает химический состав мо­лекулы антигена. В частности, для иммуно­генности белков важно разнообразие их ами­нокислотного состава. Отмечено также, что сополимеры, состоящие из нескольких амино­кислот, иммуногеннее, чем из одной амино­кислоты. «Монотонные» полипептиды, пост-

роенные из одной аминокислоты, практически не активируют иммунную систему. Наличие в структуре молекулы белка ароматических ами­нокислот, таких как тирозин, триптофан, су­щественно повышает иммуногенность.

Важна также оптическая изомерия аминок-слот, составляющих молекулу белка. Пептиды, построенные из L-аминокислот, легко под­даются ферментативной деградации и вы-сокоиммуногенны. Полипептидная цепочка, построенная из правовращающих изомеров аминокислот, напротив, медленно расщеп­ляется ферментами макроорганизма и может проявлять лишь ограниченную иммуноген­ность при введении в очень малых дозах, так как высокие дозы таких соединений быстро приводят к развитию иммунологической то­лерантности (см. гл. 11, разд. 11.6).

Несмотря на кажущуюся равноценность ан­тигенных детерминант по иммуногенности, в их спектре существует определенная иерархия. Она проявляется тем, что эпитопы различают­ся по способности индуцировать иммунный ответ. Поэтому при иммунизации некоторым антигеном в полученном спектре антител будут преобладать иммуноглобулины, специфичные к отдельным антигенным детерминантам. Это явление получило название иммунодоминант- ности. По современным представлениям, им-мунодоминантность обусловлена различиями в сродстве эпитопов к антигенпрезентирую-щим комплексам гистосовместимости.

Большое значение имеет размер и молекулярная масса антигена. Несмотря на то, что белки хорошо стимулируют иммунную систему, небольшие по­липептидные молекулы с молекулярной массой менее 5 кДа, как правило, низкоиммуногенны. Минимальный расчетный размер олигопептида, способный индуцировать иммунный ответ, 6—12 аминокислотных остатков с молекулярной мас­сой около 450 Да. С увеличением размера пептида возрастает его иммуногенность. Теоретически су­ществует определенная зависимость между этими параметрами, однако на практике она не всегда выполняется из-за влияния посторонних факто­ров. Так, например, при равной молекулярной массе (около 70 кДа) альбумин является более сильным антигеном, чем гемоглобин.

Для полисахаридов сохраняются примерно те же зависимости, что и для пептидных анти-

генов. Например, практически не проявляет никакой иммуногенности декстран, который используют в клинике для трансфузионной терапии — его молекулярная масса составля­ет около 75 кДа. В то же время полисахарид с молекулярной массой 600 кДа достаточ­но хорошо индуцирует в организме человека иммунную реакцию. Примечательно, что на нуклеиновые кислоты описанные закономер­ности практически не распространяются.

На степень иммуногенности также оказыва­ет влияние пространственная структура анти­гена. Чрезвычайно важным оказалось наличие в структуре антигена ос-спирали, разветвлен­ных боковых цепей, а также высокой плотнос­ти идентичных по строению эпитопов.

Опытным путем было доказано, что вы­сокодисперсные коллоидные растворы ан­тигена плохо индуцируют иммунный ответ. Гораздо большей иммуногенностью обладают агрегаты молекул и корпускулярные антиге­ны — цельные клетки (эритроциты, бактерии и т. д.). Это связано с тем, что корпускулярные и высокоагрегированные антигены лучше фа­гоцитируются, чем отдельные молекулы.

Важность пространственной структуры ан­тигена подчеркивает и тот факт, что фибрил­лярный белок коллаген, имеющий большую молекулярную массу (около 330 кДа), обладает значительно меньшей иммуногенностью по сравнению с таким глобулярным белком, как альбумин, который почти в 5 раз его легче.

Оказалась также существенной стерическая стабильность молекулы антигена. При денату­рации коллагена до желатина вместе с конфор-мационной «жесткостью» структуры молекулы практически полностью исчезает и ее иммуно-генность. Поэтому растворы желатина широко используются для парентерального введения.

Еще одним важным условием иммуно­генности является растворимость антигена. Например, такие высокомолекулярные бел­ки, как кератин, меланин, натуральный шелк, как и другие высокополимерные соединения, не могут быть получены в виде коллоидно­го раствора в нормальном состоянии, и они не являются иммуногенами. Благодаря этому свойству конский волос, шелк, кетгут и дру­гие применяются в клинической практике для восстановления целостности органов и

тканей. Поэтому воспалительную реакцию в месте шва или репозиции не следует рас­сматривать как иммунологический конфликт, спровоцированный шовным материалом.

Вторая группа факторов связана с динамикой поступления антигена в организм и его выведе­ния. Так, хорошо известна зависимость имму­ногенности антигена от способа его введения. Это свойство обусловлено анатомо-топографически-ми особенностями строения и развития иммун­ной системы в местах аппликации антигена, а также биологической природой иммуногена и в обязательном порядке учитывается при вакци­нации или иммунизации. Например, учитывая тропизм антигена, вакцину против полиомиели­та вводят перорально, против сибирской язвы — накожно, БЦЖ — внутрикожно, АКДС — под­кожно, против столбняка — внутримышечно.

На иммунный ответ влияет количество пос­тупающего антигена: чем его больше, тем более выражен иммунный ответ. Однако пе­редозировка антигена вызывает обратную ре­акцию — иммунологическую толерантность. Между количеством антигена и силой иммун­ного ответа в определенном отрезке (интерва­ле) доз существует логарифмическая зависи­мость, выражаемая уравнением антигенности (А. А. Воробьев, А. В. Маркович):

lgH = alfa+ betalgD,

где al и be — коэффициенты, характеризую­щие соответственно природу антигена и им-мунореактивность макроорганизма; Н — сила иммунного ответа; D — количество антигена.

Третья группа объединяет факторы, опреде­ляющие зависимость иммуногенности от со­стояния макроорганизма. В этой связи на пер­вый план выступают наследственные факторы. Хорошо известно, что результат иммунизации в определенной мере связан с генотипом особи. Существуют чувствительные и нечувствительные к определенным антигенам роды и виды живот­ных, которых используют в лабораторной работе. Например, кролики и крысы практически не ре­агируют на некоторые бактериальные антигены, которые могут вызывать у морской свинки или мыши чрезвычайно бурный иммунный ответ.

Даже внутри вида можно выделить группы близкородственных особей (например, ин-

бредные линии животных), которые по-раз­ному будут отвечать на вводимый антиген. В ходе гибридологического исследования ус­тановлено, что сила иммунного ответа на простой антиген у мышей детерминируется одним геном и имеет доминантный модус на­следования. Иммунное реагирование на слож­ные по строению антигены имеет мультиген-ный контроль. Причем у мышей и морских свинок четко прослеживается ассоциация силы иммунного ответа с генами главного комплекса гистосовместимости. В популяции людей также известны значительные (в десят­ки и сотни раз) межиндивидуальные различия в чувствительности к вакцинам — выделяют иммунологически реактивных и иммунологи-чески инертных индивидуумов.

Однако, как показали исследования, наряду с генетической предрасположенностью нема­ловажное значение имеет также функциональ­ное состояние макроорганизма — его психо­эмоциональный и гормональный фон, интен­сивность обменных процессов и пр. От этого зависит различный уровень чувствительности к одному и тому же антигену, как у одного ин­дивидуума в разные возрастные периоды, так и популяционная гетерогенность в целом.

Таким образом,

Иммуногенность является важным свойс­твом антигена, которое необходимо учиты­вать не только в научных исследованиях. С иммуногенностью, а точнее с индивиду­альной реактивностью макроорганизма на

! введение антигена, связаны популяционные проблемы вакцинации. Ввиду сложности подбора индивидуальной дозы вакцинного

I препарата, применяют те дозы, способы и формы его введения, которые обеспечивают наибольший процент положительных реак­ций в популяции в целом. Считается, что для предотвращения или прекращения развития эпидемического процесса необходимо, что­бы иммунитетом в коллективе располагало 45 % привитых.

Иммуногенностью антигена можно уп­равлять, модифицируя перечисленные вы­ше факторы. Существуют группы веществ:

адъювантов и иммуномодуляторов, — кото­рые способны неспецифически усиливать это свойство антигена. Такой эффект широко используется при создании вакцин, в имму­нотерапии, иммунопрофилактике и научно-исследовательской работе.

10.1.2.3. Специфичность

Специфичностью называют способность ан­тигена индуцировать иммунный ответ к строго определенному эпитопу. Это свойство обуслов­лено особенностями формирования иммунно­го ответа — необходима комплементарность рецепторного аппарата иммунокомпетентных клеток к конкретной антигенной детерминанте. Поэтому специфичность антигена во многом определяется свойствами составляющих его эпитопов. Однако при этом следует учитывать условность границ эпитопов, их структурное разнообразие и гетерогенность клонов анти-генреактивных лимфоцитовой специфичности. В результате этого организм на антигенное раз­ дражение всегда отвечает поликлональными им­ мунным ответом. Подсчитано, что на отдельные антигенные детерминанты одновременно ре­агирует до ста различных клонов эффектор-ных лимфоцитов. Это обусловливает широкий спектр варьирования аффинности специфичес­ких иммуноглобулинов, и такие иммуноглобу­лины называют поликлональными.

10.1.3. Классификация антигенов • Основываясь на отдельных характерных свойствах, все многообразие антигенов может быть подразделено на несколько классифика­ционных групп:

• по происхождению,

• по природе,

• по молекулярной структуре,

• по степени иммуногенности,

• по степени чужеродности,

• по направленности активации и обеспе­ченности иммунного реагирования.

По происхождению различают экзоген­ные (возникшие вне организма) и эндоген­ные (возникшие внутри организма) антигены. Среди эндогенных особого внимания заслу­живают ауто- и неоантигены.

Аутогенные антигены (аутоантигены), или антигены собственного организма, — это

структурно неизмененные молекулы, синтези­руемые в организме в физиологических усло­виях. В норме аутоантигены не вызывают ре­акцию иммунной системы вследствие сформи­ровавшейся иммунологической толерантности (невосприимчивости) либо их недоступности для контакта с факторами иммунитета — это так называемые забарьерные антигены. При срыве толерантности или нарушении целост­ности биологических барьеров (наиболее час­тая причина — травма) компоненты иммунной системы начинают специфически реагировать на аутоантигены выработкой специфических факторов иммунитета (аутоантитела, клон ау-тореактивных лимфоцитов).

От аутоантигенов следует отличать неоан­ тигены, которые возникают в организме в результате мутаций. После модификации мо­лекулы приобретают черты чужеродности.

По природе: биополимеры белковой (протеиды) и небелковой природы (полиса­хариды, липиды, липополисахариды, нуклеи­новые кислоты и пр.).

По молекулярной структуре: глобуляр­ные (молекула имеет шаровидную форму) и фибриллярные (форма нити).

По степени иммуногенности: полно­ценные и неполноценные. Полноценные ан­тигены обладают выраженной антигеннос-тью и иммуногенностью — иммунная система чувствительного организма реагирует на их введение выработкой факторов иммунитета. Такие вещества, как правило, имеют доста­точно большую молекулярную массу (более 10 кДа), большой размер молекулы (частицы) в виде глобулы и хорошо взаимодействуют с факторами иммунитета.

Неполноценныеантигены, или гаптены (термин предложен К. Ландштейнером), напротив, не способны при введении в нормальных условиях индуцировать в организме иммунный ответ, так как обладают крайне низкой иммуногенностью. Однако свойство антигенности они не утратили, что позволяет им специфически взаимодейс­твовать с уже готовыми факторами иммунитета (антителами, лимфоцитами). Чаще всего гапте-нами являются низкомолекулярные соединения (молекулярная масса меньше 10 кДа).

При определенных условиях удается за­ставить иммунную систему макроорганизма

специфически реагировать на гаптен как на полноценный антиген и вырабатывать фак­торы иммунитета. Для этого необходимо ис­кусственно укрупнить молекулу гаптена — соединить ее прочной связью с достаточно большой белковой молекулой. Молекула бел­ка-носителя получила название шлеппер (от нем. schlepper — буксир). Синтезированный таким образом конъюгат будет обладать всеми свойствами полноценного антигена и вызы­вать при введении в организм выработку ан­тител или клона лимфоцитов, специфичных к гаптенной части комплекса. При этом спе­цифичность в составе молекулы конъюгата определяется гаптенной частью, а иммуно-генность — белком-носителем.

Используя для иммунизации конъюгаты, получают антитела к гормонам, лекарствен­ным препаратам и другим низкоиммуно-генным соединениям. Созданные на осно­ве антител к низкомолекулярным веществам диагностикумы, диагностические наборы и иммуносорбенты позволили значительно рас­ширить возможности и повысить эффектив­ность лабораторной диагностики и фармако­терапии, а также синтеза и выделения особо чистых биоорганических соединений.

По степени чужеродности: ксено-, ал­ло- и изоантигены. Ксеногенные антигены (или гетерологичные) — общие для организмов, стоящих на разных ступенях эволюционного развития, например, относящиеся к разным родам и видам. Впервые феномен общности ряда антигенов у животных различных видов был отмечен Д. Форсманом (1911). Ученый иммунизировал кролика суспензией органов морской свинки. Оказалось, что полученная в ходе эксперимента иммунная сыворотка бы­ла способна взаимодействовать не только с антигенами морской свинки, но также агглю­тинировать эритроциты барана. Позже было установлено, что морская свинка и баран име­ют ряд структурно сходных антигенных детер­минант, дающих перекрестное реагирование. В дальнейшем перечень подобных ксеногенных антигенов был расширен десятками и сотнями пар и даже триплетов, которые формировали между собой как теплокровные, так и холод­нокровные животные, растения и микробы. Все эти антигены получили обобщенное на-

звание антигены Форсмана. В настоящее время антигены Форсмана рассматривают в истори­ческом аспекте, а исследование гетероанти-генов широко применяется в судебно-меди­цинской экспертизе, палеонтологии и других областях медицины и естествознания.

Аллогенные антигены (или групповые) — об­щие для генетически неродственных орга­низмов, но относящихся к одному виду. На основании аллоантигенов общую популяцию организмов можно подразделить на отдельные группы. Примером таких антигенов у людей являются антигены групп крови (системы АВО и др.) и многие другие. Аллогенные ткани при трансплантации иммунологически несов­местимы — они отторгаются или лизируются реципиентом. Микробы на основании груп­повых антигенов могут быть подразделены на серогруппы. Это имеет большое значение для микробиологической диагностики (например, классификация сальмонелл Кауфмана—Уайта) и эпидемиологического прогнозирования.

Изогенные антигены (или индивидуаль­ные) — общие только для генетически иден­тичных организмов, например для однояйцо­вых близнецов, инбредных линий животных. Изотрансплантаты обладают практически полной иммунологической совместимостью и не отторгаются реципиентом при пересадке. Примером таких антигенов в популяции лю­дей являются антигены гистосовместимости, а у бактерий — типовые антигены, не дающие дальнейшего расщепления.

В пределах отдельного организма в опреде­ленных анатомо-морфологических образовани­ях (например, органах или тканях) обнаружива­ются специфичные для них антигены, которые в других органах и тканях больше не встреча­ются. Это, например, раковоэмбриональные антигены (альфа-фетопротеин, трансферрин). Такие антигены получили обобщенное назва­ние органо- и тканеспецифтеских.

Отдельным критерием классификации является направленность активации и обеспеченность иммунного реагирова­ния в ответ на внедрение антигена. В зависи­мости от физико-химических свойств вещест­ва, условий его внедрения, характера реакции и реактивности макроорганизма различают иммуногены, толерогены и аллергены.

Иммуногены при попадании в организм спо­собны индуцировать продуктивную реакцию иммунной системы, которая заканчивается выработкой факторов иммунитета (антите­ла, антигенореактивные клоны лимфоци­тов). В клинической практике иммуногены используют для иммунодиагностики, имму­нотерапии и иммунопрофилактики многих патологических состояний.

Толероген является полной противополож­ностью иммуногену. При взаимодействии с системой приобретенного иммунитета он вы­зывает включение альтернативных механиз­мов, приводящих к формированию иммуноло­гической толерантности или неотвечаемости на эпитопы данного толерогена (см. разд. 11.6). Толерогену, как правило, присуща мономер­ность, низкая молекулярная масса, высокая эпитопная плотность и высокая дисперсность (безагрегатность) коллоидных растворов. Толерогены используют для профилактики и лечения иммунологических конфликтов и ал­лергии путем наведения искусственной неот­вечаемости на отдельные антигены.

Аллерген также воздействует на систему приобретенного иммунитета. Однако, в отли­чие от иммуногена, производимый им эффект формирует патологическую реакцию организ­ма в виде гиперчувствительности немедлен­ного или замедленного типа (см. разд. 11.4). По своим свойствам аллерген не отличается от иммуногена. В клинической практике ал­лергены применяют для диагностики инфек­ционных и аллергических заболеваний.

Среди иммуногенов выделяют две груп­пы антигенов, различающихся по необходи­мости вовлечения Т-лимфоцитов в индук­цию иммунного ответа. Это — Т-зависимые и Т-независимые антигены. Иммунная реакция в ответ на введение Т-зависимого антиге­на реализуется при обязательном участии Т-лимфоцитов (Т-хелперов). К Т-зависи-мым относится большая часть известных ан­тигенов. В то же время для развития иммун­ного ответа на Т-независимые антигены не требуется привлечение Т-хелперов. Эти ан­тигены способны непосредственно стимули­ровать В-лимфоциты к антителопродукции, дифференцировке и пролиферации, а также вызывать иммунный ответ у бестимусных

животных. Т-независимые антигены имеют относительно простое строение. Это круп­ные молекулы с молекулярной массой более 10^³ кДа, они поливалентны и имеют моно­тонно повторяющиеся последовательности с многочисленными однотипными эпитопами. Т-независимые антигены обладают митоген-ным действием и способны индуцировать поликлональную реакцию. В качестве при­мера можно привести полимерную форму флагеллина (сократительный белок жгути­ков бактерий), Л ПС, туберкулин, сополиме­ры D-аминокислот и др.

От Т-независимых антигенов следует отличать суперантигены. Это условный термин, введенный для обозначения группы веществ, в основном, микробного происхождения, которые могут не­специфически вызывать поликлональную реак­цию. В организме в обход естественного процес-синга антигена цельная молекула суперантигена способна вмешиваться в кооперацию антигенп-резентирующей клетки и Т-хелпера и нарушать распознавание «свой-чужой». Установлено, что молекула суперантигена самостоятельно связы­вается с межклеточным комплексом «антиген гистосовместимости II класса — Т-клеточный рецептор» и формирует ложный сигнал распоз­навания чужеродной субстанции. В процесс не­специфической активации одновременно вовле­кается огромное количество Т-хелперов (до 20 % от общей массы и более), возникает гиперпро­дукция цитокинов, за которой следует поликло-нальная активация лимфоцитов, их массовая ги­бель вследствие апоптоза и развитие вторичного функционального иммунодефицита.

На сегодняшний день свойства суперанти­гена обнаружены у стафилококкового энте-ротоксина, белков вирусов Эпштейна—Барр, бешенства, ВИЧ и некоторых других микро­бных субстанций.

10.1.4. Антигены организма человека

Начало изучению аллоантигенных свойств тканей было положено К. Ландштайнером, который в 1900 г. открыл систему групповых антигенов эритроцитов (АВО). В организме человека выделяют множество разнообразных антигенов. Как биологические объекты, они нужны не только для полноценного развития и функционирования всего организма в целом,

но также несут важную информацию, столь необходимую для клинико-лабораторной диа­гностики при определении иммунологической совместимости органов и тканей в трансплан­тологии, а также в научных исследованиях.

С позиций клинической медицины наиболь­ший интерес и важность из числа группоспеци-фических (аллогенных) антигенов представляют антигены групп крови, среди индивидуально специфических (изогенны) — антигены гисто­совместимости, а в группе органо- и тканеспеци-фических — раковоэмбриональные антигены.

10.1.4.1. Антигены групп крови человека

Антигены групп крови человека легко опре­деляются на мембране эритроцитов, поэтому они получили название «эритроцитарные ан­ тигены». На сегодняшний день известно более 250 различных эритроцитарных антигенов.

Наиболее важное клиническое значение имеют антигены системы АВ0 и Rh (ре­зус-фактор): их необходимо учитывать при проведении гемотрансфузионной терапии, пересадке органов и тканей, предупреж ie нии и лечении иммуноконфликтныхослож-нений беременности и т. д.

Антигены системы АВО располагаются на на­ружной мембране всех клеток крови и тканей человека, но наиболее выражены на эритроци­тах. Кроме того, у большинства людей (80 %) эти антигены обнаруживаются в плазме крови, лимфе, секретах слизистых и других биоло­гических жидкостях. Антигены системы АВО синтезируются ядросодержащими предшест­венниками эритроцитов и многими другими клетками организма. Они свободно секретиру-ются в межклеточное пространство и поэтому могут появиться на мембране клетки либо как продукт клеточного биосинтеза, либо в резуль­тате сорбции из межклеточных жидкостей.

Антигены системы АВО представляют собой высокогликозилированные пептиды: 85 % при­ходится на углеводную часть и 15 % — на поли­пептидную. Пептидный компонент состоит из 15 аминокислотных остатков. Он постоянен для всех групп крови АВО и иммунологически инер­тен. Иммуногенность молекулы антигена систе­мы АВО определяется его углеводной частью.

В системе антигенов АВО выделяют три вари­анта антигенов, различающихся по строению углеводной части: Н, А и В. Базовой молекулой является антиген Н, специфичность которого определяют три углеводных остатка. Антиген А имеет в структуре дополнительный, четвертый углеводный остаток— N-ацетил-D-галактозу, а антиген В — D-галактозу Антигены системы АВО имеют независимое аллельное наследо­вание, что определяет наличие в популяции 4 групп крови: 0(1), А (II), В (III) и AB(IV). Кроме того, антигены А и В имеют несколько аллотипов (например, А1, A2, А3... или В1, В₂, В₃...), которые встречаются в популяции людей с различной частотой.

Определяют групповую принадлежность пациента по системе антигенов АВО в реак­ции агглютинации — эритроциты пациента тестируются специфическими групповыми антисыворотками. Однако, учитывая высо­кий популяционный полиморфизм данной антигенной системы, перед гемотрансфузией в обязательном порядке проводят биологи­ческую пробу на совместимость реципиента и препарата донорской крови. Ошибка в опре­делении групповой принадлежности и пере­ливание пациенту несовместимой по группе крови, как правило, приводит к развитию острого состояния — внутрисосудистого ге­молиза вплоть до гемолитического шока и гибели пациента.

Второй важнейшей системой эритроцитарньгх антигенов является система резус ( Rh ) — так на­зываемые резус-антигены или резус-факторы. Эти антигены синтезируются предшественниками эритроцитов и обнаруживаются главным образом на эритроцитах, так как они нерастворимы в био­логических жидкостях. По химической структуре резус-антиген представляет собой термолабиль­ный липопротеид. Выделяют 6 разновидностей этого антигена. Генетическая информация о его строении находится в многочисленных аллелях трех сцепленных между собой локусов (D/d, С/с, Е/е). В зависимости от наличия или отсутствия резус-антигена, в популяции людей различают две группы: резус-положительные и резус-отри­цательные индивидуумы.

Совпадение по резус-антигену важно не только при переливании крови, но также для течения и исхода беременности.

При беременности «резус-отрицательной» матери «резус-положительным» плодом мо­жет развиться «резус-конфликт». Это пато­логическое состояние связано с выработкой антирезусных антител, способных вызвать иммунологический конфликт: невынаши­вание беременности или желтуху новорож­денного (внутрисосудистый иммунный ли-зис эритроцитов).

Эпитопная плотность антигена на мембране эритроцитов невысока. Кроме того, его моле­кула недостаточно удобна для взаимодействия с антителами. Поэтому «резус-антигены» оп­ределяют на мембране эритроцитов в реакции непрямой агглютинации (реакция Кумбса).

10.1.4.2. Антигены гистосовместимости

На цитоплазматических мембранах практи­чески всех клеток макроорганизма обнаружива­ются антигены гистосовместимости. Большая часть из них относится к системе главного ком­ плекса гистосовместимости, или МНС (аббр. от англ. Main Hystocompatibility Complex ).

Антигены гистосовместимости играют ключевую роль в осуществлении специфичес­кого распознавания «свой-чужой» и индук­ции приобретенного иммунного ответа. Они определяют совместимость органов и тканей при трансплантации в пределах одного вида, генетическую рестрикцию (ограничение) им-мунного реагирования и другие эффекты.

Большая заслуга в изучении МНС, как яв­ления биологического мира, принадлежит Дж. Доссе, П. Догерти, П. Гореру, Г. Снеллу, Р. Цинкернагелю, Р. В. Петрову, ставшим ос­новоположниками иммуногенетики.

Впервые МНС был обнаружен в 60-х годах XX в. в опытах на генетически чистых (инбредных) линиях мышей при попытке межлинейной пе­ресадки опухолевых тканей (П. Горер, Г. Снелл). У мышей этот комплекс получил название Н-2 и был картирован в 17-й хромосоме.

У человека МНС был описан несколько позже в работах Дж. Доссе. Его обозначи­ли как HLA (аббр. от англ. Human Leukocyte Antigen ), так как он ассоциирован с лейкоци­тами. Биосинтез HLA определяется генами,

локализованными сразу в нескольких локусах короткого плеча 6-й хромосомы.

МНС имеет сложную структуру и высокую полиморфность. По химической природе анти­гены гистосовметимости представляют собой гликопротеиды, прочно связанные с цитоплаз-матической мембраной клеток. Их отдельные фрагменты имеют структурную гомологию с молекулами иммуноглобулинов и поэтому от­носятся к единому суперсемейству. Различают два основных класса молекул МНС. Условно принято, что МНС I класса индуцирует преиму­щественно клеточный иммунный ответ, а МНС II класса— гуморальный. Основные классы объединяют множество сходных по структуре антигенов, которые кодируются множеством аллельных генов. При этом на клетках индиви­дуума могут экспрессироваться не более двух разновидностей продуктов каждого гена МНС, что важно для поддержания популяционной гетерогенности и выживания как отдельной особи, так и всей популяции в целом.

МНС I класса состоит из двух нековалент-но связанных полипептидных цепей с разной молекулярной массой: тяжелой альфа-цепи и легкой бета-цепи (рис. 10.1). Альфа-цепь имеет внеклеточный участок с доменным строением (alfa1-, а2- и а3-домены), трансмембранный и цитоплазматический. Бета-цепь представляет собой бета-2-микроглобулин, который «нали­пает» на а3-домен после экспрессии альфа-це­пи на цитоплазматической мембране клетки.

Альфа-цепь обладает высокой сорбцион-ной способностью по отношению к пептидам Это свойство определяется all- и а2-домена-ми, формирующими так называемую «щель Бьоркмана» — гипервариабельный участок, ответственный за сорбцию и презентацию молекул антигена. «Щель Бьоркмана» МНС I класса вмещает нанопептид, который в та­ком виде легко выявляется специфическими антителами.

Процесс формирования комплекса «МНС I класса-антиген» протекает внутриклеточно непрерывно. В его состав включаются любые эндогенно синтезированные пептиды, в том числе вирусные. Комплекс изначально соби­рается в эндоплазматическом ретикулуме, куда при помощи особого белка, протеосомы, пере­носятся пептиды из цитоплазмы. Включенный в комплекс пептид придает структурную ус­тойчивость МНС I класса. В его отсутствие функцию стабилизатора выполняет шаперон (калнексин).

Для МНС I класса характерна высокая ско­рость биосинтеза — процесс завершается за 6 часов. Этот комплекс экспрессируются на поверхности практически всех клеток, кроме эритроцитов (в безъядерных клетках отсутс­твует биосинтез) и клеток ворсинчатого тро-фобласта («профилактика» отторжения пло­да). Плотность МНС I класса достигает 7000 молекул на клетку, и они покрывают около 1 % ее поверхности. Экспрессия молекул заметно усиливается под влиянием цитокинов, напри­мер gama-интерферона.

В настоящее время у человека различают более 200 различных вариантов HLA I класса. Они кодируются генами, картированными в трех основных сублокусах 6-й хромосомы и наследуются и проявляются независимо: HLA-A, HLA-B и HLA-C. Локус А объединяет более 60 вариантов, В — 130, а С — около 40.

Типирование индивидуума по HLA I класса проводится на лимфоцитах серологическими методами — в реакции микролимфоцитолиза со специфическими сыворотками. Для диагнос­тики используют поликлональные специфи­ческие антитела, обнаруживаемые в сыворотке крови многорожавших женщин, пациентов, получавших массивную гемотрансфузионную терапию, а также моноклональные.

Учитывая независимое наследование генов сублокусов, в популяции формируется беско­нечное множество неповторяющиеся комби­наций HLA I класса. Поэтому каждый человек строго уникален по набору антигенов гистосов-местимости, исключение составляют только однояйцовые близнецы, которые абсолютно похожи по набору генов. Основная биологи­ческая роль HLA I класса состоит в том, что они определяют биологическую индивидуаль­ность («биологический паспорт») и являются маркерами «своего» для иммунокомпетентных клеток. Заражение клетки вирусом или мутация изменяют структуру HLA I класса. Содержащая чужеродные или модифицированные пептиды молекула МНС I класса имеет нетипичную для данного организма структуру и является сиг­налом для активации Т-киллеров (СD8⁺-лим-фоциты). Клетки, отличающиеся по I классу, уничтожаются как чужеродные.

В структуре и функции МНС II класса есть ряд принципиальных отличий. Во-первых, они имеют более сложное строение. Комплекс об­разован двумя нековалентно связанными по­липептидными цепочками (альфа-цепь и бета-цепь), имеющими сходное доменное строение (рис. 10.1). Альфа-цепь имеет один глобуляр­ный участок, а бета-цепь — два. Обе цепи как трансмембранные пептиды состоят из трех участков — внеклеточного, трансмембранного и цитоплазматического.

Во-вторых, «щель Бьоркмана» в МНС II клас­са образована одновременно обеими цепочками. Она вмещает больший по размеру олигопептид (12—25 аминокислотных остатков), причем пос­ледний полностью «скрывается» внутри этой щели и в таком состоянии не обнаруживается специфическими антителами.

В-третьих, МНС II класса включает в себя пептид, захваченный из внеклеточной среды путем эндоцитоза, а не синтезированный са­мой клеткой.

В-четвертых, МНС II класса экспресси-руется на поверхности ограниченного числа клеток: дендритных, В-лимфоцитах, Т-хел-перах, активированных макрофагах, тучных, эпителиальных и эндотелиальных клетках. Обнаружение МНС II класса на нетипичных клетках расценивается в настоящее время как иммунопатология.

Биосинтез МНС II класса протекает в эн-доплазматическом ретикулуме, образующий­ся димерный комплекс затем встраивается в цитоплазматическую мембрану. До включе­ния в него пептида комплекс стабилизируется шапероном (калнексином). МНС II класса экспрессируется на мембране клетки в течение часа после эндоцитоза антигена. Экспрессия комплекса может быть усилена ga-интерферо-ном и снижена простагландином Е₂.

У мыши антиген гистосовместимости по­лучил название la-антиген, а у человека, по аналогии, — HLAII класса.

По имеющимся данным, человеческому организму свойственен чрезвычайно высо­кий полиморфизм HLA II класса, который в большей степени определяется особенностя­ми строения бета-цепи. В состав комплекса входят продукты трех основных локусов: HLA DR, DQ и DP. При этом локус DR объединяет около 300 аллельных форм, DQ — около 400, a DP — около 500.

Наличие и тип антигенов гистосовмес­тимости II класса определяют в серологи­ческих (микролимфоцитотоксический тест) и клеточных реакциях иммунитета (сме­шанная культура лимфоцитов, или СКЛ). Серологическое типирование МНС II класса производят на В-лимфоцитах с использо­ванием специфических антител, обнаружи­ваемых в сыворотке крови многорожавших женщин, пациентов, получавших массивную гемотрансфузионную терапию, а также син­тезированных методами генной инженерии. Тестирование в СКЛ позволяет выявить ми­норные компоненты МНС II класса, не опре­деляемые серологически. В последнее время все чаще применяют ПЦР.

Биологическая роль МНС II класса чрез­вычайно велика. Фактически этот комплекс участвует в индукции приобретенного им­мунного ответа. Фрагменты молекулы анти­гена экспрессируются на цитоплазматичес-кой мембране особой группы клеток, которая получила название антигенпрезентирующих клеток (АПК). Это еще более узкий круг сре­ди клеток, способных синтезировать МНС II класса. Наиболее активной АПК считается дендритная клетка, затем — В-лимфоцит и макрофаг. Структура МНС II класса с вклю-

ченным в него пептидом в комплексе с ко-факторными молекулами CD-антигенов вос­принимается и анализируется Т-хелперами (СD4⁺-лимфоциты). В случае принятия ре­шения о чужеродности включенного в МНС II класса пептида Т-хелпер начинает синтез соответствующих иммуноцитокинов, и вклю­чается механизм специфического иммунного реагирования. В итоге активируется проли­ферация и окончательная дифференцировка антигенспецифичных клонов лимфоцитов и формирование иммунной памяти.

Помимо описанных выше антигенов гисто-совместимости, идентифицирован III класс молекул МНС. Локус, содержащий кодирую­щие их гены, вклинивается между I и II клас­сом и разделяет их. К МНС III класса относят­ся некоторые компоненты комплемента (С2, С4), белки теплового шока, факторы некроза опухоли и др.

10.1.4.3. Опухольассоциированные антигены

Первые указания на наличие в опухолях специфических антигенов датируются 40-ми годами XX в. В 1948-1949 гг. Л. А. Зильбер, видный отечественный микробиолог и имму­нолог, при разработке вирусной теории рака доказал существование антигена, специфич­ного для опухолевой ткани. Позже, в 60-х годах XX в., Г. И. Абелев (в опытах на мышах) и Ю. С. Татаринов (при обследовании лю­дей) обнаружили в сыворотке крови больных первичным раком печени эмбриональный вариант сывороточного альбумина — альфа-фетопротеин. К настоящему моменту опу­хольассоциированные антигены обнаружены и охарактеризованы для многих опухолей, и были даже клонированы их гены. Однако не все опухоли содержат специфические мар­керные антигены, и не все маркеры обладают строгой тканевой специфичностью.

Опухольассоциированные антигены клас­сифицируют по локализации и генезу. По местонахождению различают сывороточные, секретируемые опухолевыми клетками в меж­клеточную среду, и мембранные. Последние по­лучили название опухолеспецифтеских транс­ плантационных антигенов, или TSTA (аббр. от англ. Tumor - specific transplantation antigen ).

В зависимости от природы выделяют вирус­ ные, эмбриональные, нормальные гиперэкспрес- сируемые и мутантные антигены, ассоции­руемые с опухолями. Вирусные опухольассо­циированные антигены, по сути, являются белками онковирусов. Эмбриональные анти­гены в норме синтезируются в зародышевом периоде. Это, например, альфа-фетопротеин (см. выше); нормальный протеин тестикул, MAGE 1, 2, 3 и др. — маркеры нормальных семенников, а также меланомы, рака молоч­ной железы и пр.; хорионический гонадотро-пин — в норме синтезируется в плаценте, а также при хориокарциноме и других опухо­лях. В меланоме в большом количестве синте­зируется нормальный фермент тирозиназа.

Из мутантных белков следует отметить характерный для многих опухолей протеин Ras — ГТФ-связывающий белок, участвую­щий в трансмембранном проведении сигнала. Маркерами рака молочной и поджелудочной желез, карцином кишечника являются моди­фицированные муцины (MUC 1, 2 и др.).

Из общих свойств опухольассоциированных антигенов необходимо отметить, что в боль­шинстве своем они представляют собой про­дукты экспрессии генов, в норме включаемых только в эмбриональном периоде. Они являют­ся слабыми иммуногенами, хотя в отдельных случаях могут индуцировать реакцию цитоток-сических Т-лимфоцитов (Т-киллеров) и рас­познаваться в составе молекул МНС (HLA) I класса. Направленные против опухольассоци­ированных антигенов специфические антитела, в сущности, не угнетают рост опухолей, а, на­оборот, вызывают иммунодепрессию.

10.1.4.4. CD-антигены

На мембране клеток обнаруживаются груп­повые антигены, объединяющие клетки, име­ющие сходные морфофункциональные харак­теристики или находящиеся на определенной стадии развития. Эти маркерные молекулы получили название антигенов кластеров диф-ференцировки клетки, или CD-антигенов (аббр. от англ. Cell Differentiation Antigens , или Claster Definition ). По структуре они пред­ставляют собой гликопротеиды, многие из которых относятся к суперсемейству имму­ноглобулинов.

CD-антигены используют для выявления отличий в группах клеток, из которых на­иболее широкое распространение получи­ли маркеры иммунокомпетентных клеток. Например, CD3 экспрессируется на попу­ляции Т-лимфопитов, CD4 характерен для субпопуляции Т-хелперов, a CD8 — ци-тотоксических Т-лимфоцитов Т-киллеров. CDlla обнаруживается на цитоплазмати-ческих мембранах моно- и гранулонитов, а CDllb — на естественных киллерах. CD19-22 являются маркерами В-лимфоцитов.

Список CD-маркеров довольно обшир­ный, он насчитывает около 200 вариантов. Основные CD-маркеры клеток, участвующих в иммунном ответе, представлены в табл. 10.1. Информация о структуре закодирована в раз­личных участках генома, а экспрессия зави­сит от стадии дифференцировки клетки и ее функционального состояния.

CD-антигены имеют диагностическое зна­чение в клинике иммунодефицитных состо­яний, а также в научно-исследовательской работе. Типирование CD-маркеров осущест­вляется в серологических реакциях с исполь­зованием моноклональных антител (реакция иммунофлюоресценции, цитотоксический тест и др.).

10.1.5. Антигены микробов

В структуре микробов определяется не­сколько типов антигенов. При этом анти­генный состав микроба во многом зависит от его эволюционного и таксономического положения. Принципиальные различия име­ют антигены бактерий, вирусов, грибов и простейших.

Вместе с тем микробные антигены могут быть общими для отдельных систематических категорий. Так, существуют антигены, харак­терные для целых семейств, родов и видов. Внутри видов могут быть выделены серо­логические группы (серогруппы), варианты (серовары) или типы (серотипы). Антигены микробов используют для получения вакцин и сывороток, необходимых для диагностики, профилактики и лечения инфекционных или аллергических заболеваний, а также в диа­гностических реакциях.

10.1.5.1. Антигены бактерий

В структуре бактериальной клетки разли­чают жгутиковые, соматические, капсуль-ные и некоторые другие антигены (рис. 10.2). Жгутиковые, или Н-антигены, локализуют­ся в локомоторном аппарате бактерий — их жгутиках. Они представляют собой эпитопы сократительного белка флагеллина. При на­гревании флагеллин денатурирует, и Н-ан-тиген теряет свою специфичность. Фенол не действует на этот антиген.

Соматический, или О-антиген, связан с клеточной стенкой бактерий. Его основу со­ставляют ЛПС. О-антиген проявляет термос­табильные свойства — он не разрушается при длительном кипячении. Однако соматичес­кий антиген подвержен действию альдегидов (например, формалина) и спиртов, которые нарушают его структуру.

Если проиммунизировать животное жи­выми бактериями, имеющими жгутики, то будут вырабатываться антитела, на­правленные одновременно против О- и Н-антигенов. Введение животному про­кипяченной культуры стимулирует био­синтез антител к соматическому антигену. Культура бактерий, обработанная фено-

лом, вызовет образование антител к жгу­тиковым антигенам.

Капсульные, или К-антигены, располагаются наповерхности клеточной стенки. Встречаются у бактерий, образующих капсулу. Как правило, К-антигены состоят из кислых полисахаридов (уроновые кислоты). В то же время у бациллы сибирской язвы этот антиген построен из по­липептидных цепей. По чувствительности к нагреванию различают три типа К-антигена: А, В, и L. Наибольшая термостабильность ха­рактерна для типа А, он не денатурирует даже при длительном кипячении. Тип В выдержи­вает непродолжительное нагревание (около 1 часа) до 60 °С. Тип L быстро разрушается при этой температуре. Поэтому частичное удале­ние К-антигена возможно путем длительного кипячения бактериальной культуры.

На поверхности возбудителя брюшного ти­фа и других энтеробактерий, которые облада­ют высокой вирулентностью, можно обнару­жить особый вариант капсульного антигена. Он получил название антигена вирулентнос­ ти, или Vi -антигена. Обнаружение этого ан­тигена или специфичных к нему антител име­ет большое диагностическое значение.

Антигенными свойствами обладают также бактериальные белковые токсины, ферменты и некоторые другие белки, которые секрети-руются бактериями в окружающую среду (на­пример, туберкулин). При взаимодействии со специфическими антителами токсины, фер­менты и другие биологически активные моле­кулы бактериального происхождения теряют свою активность. Столбнячный, дифтерий­ный и ботулинический токсины относятся к числу сильных полноценных антигенов, поэ­тому их используют для получения анатокси­нов для вакцинации людей.

В антигенном составе некоторых бактерий выделяется группа антигенов с сильно выра­женной иммуногенностью, чья биологическая активность играет ключевую роль в формиро­вании патогенности возбудителя. Связывание таких антигенов специфическими антителами практически полностью инактивирует виру­лентные свойства микроорганизма и обеспечи­вает иммунитет к нему. Описываемые антиге­ны получили название протективных. Впервые протективный антиген был обнаружен в гной-

ном отделяемом карбункула, вызванного ба­циллой сибирской язвы. Это вещество являет­ся субъединицей белкового токсина, которая ответственна за активацию других, собственно вирулентных субъединиц — так называемого отечного и летального факторов.

10.1.5.2. Антигены вирусов

В структуре вирусной частицы различают несколько групп антигенов: ядерные (или ко­ровью), капсидные (или оболочечные) и су- перкапсидные. На поверхности некоторых вирусных частиц встречаются особые V -ан-тигены— гемагглютинин и фермент нейра-минидаза. Антигены вирусов различаются по происхождению. Часть из них — вирусоспе-цифические. Информация об их строении картирована в нуклеиновой кислоте вируса. Другие антигены вирусов являются компо­нентами клетки хозяина (углеводы, липиды). они захватываются во внешнюю оболочку ви­руса при его рождении путем почкования.

Антигенный состав вириона зависит от стро­ения самой вирусной частицы. Антигенная специфичность простоорганизованных виру­сов связана с рибо- и дезоксирибонуклеопро-теинами. Эти вещества хорошо растворяются в воде и поэтому обозначаются как S-антиге-ны (от лат. solutio — раствор). У сложноорга-низованных вирусов часть антигена связана с нуклеокапсидом, а другая — локализуется во внешней оболочке — суперкапсиде.

Антигены многих вирусов отличаются вы­сокой степенью изменчивости. Это связано с постоянным мутационным процессом, кото­рый претерпевает генетический аппарат вирус­ной частицы. Примером могут служить вирус гриппа, вирусы иммунодефицитов человека.

10.1.6. Процессы, происходящие с антигеном в макроорганизме

Процесс проникновения антигена и его кон­такт с иммунной системой протекают поэтапно и имеют свою динамику во времени. При этом на каждом этапе появления и распространения в макроорганизме антиген сталкивается с мощ­ным противодействием развитой сети разнооб­разных факторов иммунитета (см. табл. 9.3.).

Существуют разнообразные пути проник­новения и распространения антигена в мак-

роорганизме. Они могут появляться внутри самого макроорганизма (эндогенное проис­хождение) или поступать извне (экзогенное происхождение). Экзогенное происхождение предполагает, что антиген может проникнуть в макроорганизм:

1) через дефекты кожных покровов и сли­зистых (как результат ранений, микротравм, укусов насекомых, расчесов и др.);

2) путем всасывания в желудочно-кишечном тракте (эндоцитоз эпителиальными клетками);

3) межклеточно (при незавершенном фа­гоцитозе, облигатном или факультативном внутриклеточном паразитировании микроб может разноситься по всему организму);

4) чресклеточно (так распространяются об-лигатные внутриклеточные паразиты, напри­мер, вирусы).

В организме антиген разносится лимфой (лимфогенный путь) и кровью (гематогенный путь) по различным органам и тканям. При этом он распределяется не хаотично — анти­ген чаще всего фильтруется в лимфатических узлах, а также в лимфоидной ткани печени, селезенки, легких и других органов, где всту­пает в контакт с разнообразными факторами иммунной защиты.

Ответная реакция этих факторов заключа­ется в инактивации и удалении (элиминации) антигена из макроорганизма. Первыми всту­пают в действие факторы врожденного им­мунитета, так как эта система, несмотря на ее многообразие и сложность отдельных ее ком­понентов, не требует длительного времени для активации. Если антиген не был инактивиро-ван или элиминирован в течение 4 ч, в ак­тивную работу включается система факторов приобретенного иммунитета. Эффективность их действия обеспечивается путем специфи­ческого распознавания «свой-чужой» и выра­ботки соответствующих факторов регуляции и иммунной защиты (специфические антите­ла, клоны антигенореактивных лимфоцитов).

Совокупный эффект всех звеньев и уровней иммунной защиты макроорганизма, незави­симо от степени их вовлечения в процесс, направлен на:

1) связывание и блокирование биологичес­ки активных участков молекулы антигена;

2) разрушение или отторжение антигена;

3) полную утилизацию, изоляцию (инкап­суляции) или выведение остатков антигена из макроорганизма.

В итоге достигается полное или частич­ное восстановление гомеостаза. Параллельно формируется иммунная память, толерант­ность или аллергия.

Иммунная система человека

Для осуществления специфической функ­ции надзора за генетическим постоянством внутренней среды, сохранения биологичес­кой и видовой индивидуальности в организме человека существует иммунная система. Эта система достаточно древняя, ее зачатки обна­ружены еще у круглоротых.

Принцип действия иммунной системы ос­нован на распознавании «свой-чужой», а также постоянной рециркуляции, воспроизведете и взаимодействии ее клеточных элементов.

10.2.1. Структурно-функциональные элементы иммунной системы

Иммунная система — это специализирован­ная, анатомически обособленная лимфоидная ткань. Она разбросана по всему организму в виде различных лимфоидных образований и отдельных клеток. Суммарная масса этой ткани составляет 1—2 % от массы тела. В ана­томическом плане иммунная система под­разделена на центральные и периферические органы. К центральным органам иммунитета относятся костный мозг и тимус (вилочковая железа), к периферическим — лимфатические узлы, скопления лимфоидной ткани (группо­вые фолликулы, миндалины), а также селе­зенку, печень, кровь и лимфу.

С функциональной точки зрения можно вы­делить следующие органы иммунной системы:

• воспроизводства и селекции клеток им­мунной системы (костный мозг, тимус);

• контроля внешней среды или экзогенной интервенции (лимфоидные системы кожи и слизистых);

• контроля генетического постоянства внутренней среды (селезенка, лимфатические узлы, печень, кровь, лимфа).

Основными функциональными клетками являются лимфоциты. Их число в организме достигает 10^¹². Кроме лимфоцитов, к числу функциональных клеток в составе лимфоидной ткани относят мононуклеарные и гранулярные лейкоциты, тучные и дендритные клетки. Часть клеток сосредоточена в отдельных органах им­мунной системы, другие — свободно перемеща­ются по всему организму. Схематическое строе­ние иммунной системы приведено на рис. 10.3.

10.2.1.1. Центральные органы иммунной системы

Центральными органами иммунной системы являются костный мозг и вилочковая железа (тимус). Это органы воспроизведения и се­лекции клеток иммунной системы. Здесь про­исходит лимфопоэз — рождение, размножение (пролиферация) и дифференцировка лимфо­цитов до стадии предшественников или зре­лых неиммунных (наивных) клеток, а также их

«обучение». Внутри тела человека эти органы имеют как бы центральное расположение.

У птиц к центральным органам иммунной системы относят сумку Фабрициуса ( bursa Fabricii ), локализованную в области клоаки. В этом органе происходит созревание и раз­множение популяции лимфоцитов — проду­центов антител, вследствие чего они получили название В-лимфоциты (см. разд. 10.2.1.3.1.1). У млекопитающих этого анатомического об­разования нет, и его функции в полной мере выполняет костный мозг. Однако традицион­ное название «В-лимфоциты» сохранилось.

Костный мозг локализуется в губчатом веществе костей (эпифизы трубчатых костей, грудина, реб­ра и др.). В костном мозге находятся полипотен-тные стволовые клетки, которые являются родо­начальницами всех форменных элементов крови и, соответственно, иммунокомпетентных клеток. В строме костного мозга происходит дифферен­цировка и размножение популяции В-лимфоци-тов, которые затем разносятся по всему организму кровотоком. Здесь же образуются предшествен­ники лимфоцитов, которые впоследствии мигри­руют в тимус, — это популяция Т-лимфоцитов. Фагоциты и некоторые дендритные клетки также образуются в костном мозге. В нем можно обна­ружить и плазматические клетки. Они образуются на периферии в результате терминальной диффе-ренцировки В-лимфоцитов, а затем мигрируют назад, в костный мозг.

Вилочковая железа, или тимус, или зобная же­ леза, располагается в верхней части загрудин-ного пространства. Этот орган отличает осо­бая динамика морфогенеза. Тимус появляется в период внутриутробного развития. К моменту рождения человека его масса составляет 10—15 г, окончательно он созревает к пятилетнему воз­расту, а максимального размера достигает к 10— 12 годам жизни (масса 30—40 г). После периода полового созревания начинается инволюция органа — происходит замещение лимфоидной ткани жировой и соединительной.

Тимус имеет дольчатое строение. В его структуре различают мозговой и корковый слои. В строме коркового слоя находится большое количество эпителиальных клеток коры, названных «клетки-няньки», которые своими отростками образуют мелкоячеистую сеть, где располагаются «созревающие» лим-

фоциты. В пограничном, корково-мозговом слое располагаются дендритные клетки ти­муса, а в мозговом — эпителиальные клетки мозгового слоя.

Предшественники Т-лимфоцитов, которые образовались из стволовой клетки в костном мозге, поступают в корковый слой тимуса. Здесь под влиянием тимических факторов они активно размножаются и дифференциру­ются (превращаются) в зрелые Т-лимфоциты, а также «учатся» распознавать чужеродные антигенные детерминанты.

Процесс «обучения» состоит из двух эта­пов, разделенных по месту и времени, и включает «положительную» и «отрицатель­ ную» селекцию. Критерием «обученности» является качество Т-клеточной антигенной рецепции (специфичность и аффинность) и жизнеспособность клетки.

«Положительная» селекция происходит в корковом слое при помощи эпителиальных клеток. Суть ее заключается в «поддержке» клонов Т-лимфоцитов, рецепторы которых эффективно связались с экспрессированны-ми на эпителиальных клетках собственными молекулами МНС, независимо от структуры инкорпорированных собственных олигопеп-тидов. Активировавшиеся в результате кон­такта клетки получают от эпителиоцитов ко­ры сигнал на выживание и размножение (рос­товые факторы тимуса), а нежизнеспособные или ареактивные клетки погибают.

«Отрицательную» селекцию осуществляют дендритные клетки в пограничной, корково-мозговой зоне тимуса. Ее основная цель — «выбраковка» аутореактивных клонов Т-лим­фоцитов. Клетки, позитивно реагирующие на комплекс МНС-аутологичный пептид, под­вергаются уничтожению путем индукции у них апоптоза.

Итоги селекционной работы в тимусе весь­ма драматичны: более 99 % Т-лимфоцитов не выдерживают испытаний и погибают. Лишь менее 1 % клеток превращается в зрелые не­иммунные формы, способные распознать в комплексе с аутологичными МНС только чу­жеродные биополимеры. Ежесуточно около 10⁶ зрелых «обученных» Т-лимфоцитов поки-

дают тимус с крово- и лимфотоком и мигри­руют в различные органы и ткани.

Созревание и «обучение» Т-лимфоцитов в тимусе имеют важное значение для формиро­вания иммунитета. Отмечено, что эссенциаль-ное отсутствие или недоразвитие тимуса ведет к резкому снижению эффективности иммунной защиты макроорганизма. Такое явление на­блюдается при врожденном дефекте развития вилочковой железы — аплазии или гипоплазии органа (см. разд. 12.4), ее хирургическом удале­нии или радиационном поражении в детском или юношеском возрасте. Между тем тимэк-томия у взрослых практически не приводит к серьезным дефектам в иммунитете.

10.2.1.2. Периферические органы иммунной системы

К периферическим органам иммунной систе­мы относят селезенку, аппендикс, печень, минда­ лины глоточного кольца, групповые лимфоидные фолликулы, лимфатические узлы, кровь, лимфу и др. В этих органах локализуются иммуноком-петентные клетки, которые непосредственно осуществляют иммунный надзор. Здесь также проходит иммуногенез — размножение и окон­чательная дифференцировка их предшествен­ников. В функциональном плане перифери­ческие органы иммунной системы могут быть подразделены на органы контроля жидких сред организма (лимфатические узлы, селезенка), контроля его кожных и слизистых покровов (лим­фатические фолликулы) и контроля внутренней среды (тканевые мигрирующие клетки).

Лимфатические узлы — мелкие округлые анатомические образования бобовидной фор­мы, которые располагаются по ходу лимфа­тических сосудов. Каждый участок тела имеет регионарные лимфоузлы. В общей сложности в организме человека насчитывается до 1000 лимфоузлов. Лимфатические узлы выполня­ют функцию биологического сита — через них фильтруется лимфа, происходящая из всех покровных тканей, задерживаются и концент­рируются антигены. Через лимфоузел прохо­дит в среднем около 10^⁹ лимфоцитов в час.

В строении лимфоузла различают корковое и мозговое вещество. Соединительно-тканны­ми трабекулами кора разделена на сектора. В ней выделяют поверхностный корковый слой

и паракортикальную зону. В секторах поверх­ностного коркового слоя расположены лим­фатические фолликулы с центрами размноже­ния В-лимфоцитов (герминативные центры). Здесь же обнаруживаются фолликулярные де­ндритные клетки, способствующие созреванию В-лимфоцитов. Паракортикальный слой — это зона Т-лимфоцитов и интердигитальных де­ндритных клеток, потомков клеток Лангерганса. Мозговое вещество образовано тяжами соеди­нительной ткани, между которыми располага­ются макрофаги и плазматические клетки.

В пределах лимфоузла происходит антиген­ная стимуляция иммунокомпетентных кле­ток и включается система специфического иммунного реагирования, направленная на обезвреживание антигена.

Селезенка — это орган, через который фильтруется вся кровь. Располагается в ле­вой подвздошной области и имеет дольчатое строение. Лимфоидная ткань образует белую пульпу В ее строении различают первичные лимфоидные фолликулы, которые окружают артерии по их ходу, и вторичные, располага­ющиеся на границах первичных фолликулов. Периартериальные лимфоидные скопления преимущественно заселены Т-лимфоцитами, а вторичные — В-лимфоцитами и плазма­тическими клетками. Кроме того, в строме селезенки обнаруживают фагоциты и ретику­лярные дендритные клетки.

В селезенке, как в сите, задерживаются антигены, оказавшиеся в кровотоке, сорби­рованные не эритроцитах и «состаривши­еся» эритроциты. Поэтому этот орган еще называют «кладбищем эритроцитов». Здесь происходит антигенная стимуляция имму­нокомпетентных клеток, развитие специфи­ческой иммунной реакции на антиген и его обезвреживание.

Печень играет особую роль в иммунной сис­теме. В ней находится более половины всех тканевых макрофагов и большая часть естес­твенных киллеров. Лимфоидные популяции печени обеспечивают толерантность к пи­щевым антигенам, а макрофаги утилизируют иммунные комплексы, в том числе сорбиро­ванные на «стареющих» эритроцитах.

Групповые лимфатические фолликулы (пейе-ровы бляшки) являются скоплением лимфо-

идной ткани в слизистой оболочке тонкой кишки. Такие образования также находятся в червеобразном отростке слепой кишки — аппендиксе. Кроме того, на всем протяже­нии желудочно-кишечного тракта, начиная с пищевода и кончая анальным отверстием, располагаются единичные лимфатические фолликулы. Они обеспечивают местный им­мунитет слизистой кишки и ее просвета и регулируют видовой и количественный состав ее микрофлоры.

Скопление лимфоидных элементов в виде миндалин глоточного кольца обеспечивает мес­тный иммунитет в носоглотке, ротовой полос­ти и верхних дыхательных путях, защищает их слизистые от внедрения микробов и других генетически чужеродных агентов воздушно-капельным или воздушно-пылевым путем и регулирует локальную нормофлору.

Лимфа — жидкая ткань организма, кото­рая содержится в лимфатических сосудах и узлах. Она включает в себя все соединения, поступающие из межтканевой жидкости. Основными и практически единственными клетками лимфы являются лимфоциты. В ее составе эти клетки осуществляют кругообо­рот в организме.

Кровь. В ней циркулируют предшественники и зрелые Т- и В-лимфоциты, полиморфно-ядерные лейкоциты, моноциты. Лимфоциты составляют 30 % от общего числа лейкоцитов. Одномоментно в крови присутствует менее 2 % от общего числа лимфоцитов.

10.2.1.3. Клеточные популяции иммунной системы

Специфическую функцию иммунной за­щиты непосредственно осуществляет много­численный пул клеток миелоидного и лимфо-идного ростков крови: лимфоциты, фагоциты и дендритные клетки. Это основные клетки иммунной системы. Кроме них в иммунный ответ может вовлекаться множество других клеточных популяций (эпителий, эндотелий, фибробласты и др.). Перечисленные клетки различаются не только морфологически, но и по своей функциональной направленности, по маркерам (специфические молекулярные метки), по рецепторному аппарату и продук­там биосинтеза. Тем не менее большую часть

клеток иммунной системы объединяет близ­кое генетическое родство — они имеют обще­го предшественника, полипотентную стволо­вую клетку костного мозга (рис. 10.4).

На поверхности цитоплазматической мем­браны клеток иммунной системы существуют особые молекулы, которые служат их мар­керами. С помощью специфических антител против этих молекул удалось разделить клет­ки на отдельные субпопуляции. В 1980-х годах была принята международная номенклатура мембранных маркеров лейкоцитов человека. Они получили название CD -антигены (аббр. от англ. Cluster of Differentiation , или Definition ). В настоящее время важнейшие субпопуляции клеток иммунной системы идентифицируют серологически при помощи моноклональных антител или в генетическом анализе.

По функциональной активности клетки-участники иммунного ответа подразделяют на регуляторные (индукторные), эффектор-ные и АПК. Регуляторные клетки управляют функционированием компонентов иммунной системы путем выработки медиаторов — им-

муноцитокинов и лигандов. Эти клетки оп­ределяют направление развития иммунного реагирования, его интенсивность и продол­жительность. Эффекторы являются непос­редственными исполнителями иммунной защиты. Они воздействуют на объект ли­бо непосредственно, либо путем биосинтеза биологически активных веществ со специ­фическим эффектом (антитела, токсические субстанции, медиаторы и пр.).

АПК выполняют несложную, но очень от­ветственную задачу. Они захватывают, про-цессируют (перерабатывают путем ограни­ченного протеолиза) и представляют антиген иммунокомпетентным клеткам (Т-хелперам) в составе комплекса с МНС II класса. АПК лишены специфичности в отношении самого антигена. За счет спонтанной сорбции моле­кула МНС II класса может включать в себя любые эндоцитированные олигопептиды, как свои собственные, так и чужие. Установлено, что большая часть комплексов МНС II класса содержит аутогенные молекулы и лишь малая доля — чужеродный материал.

Наличие на мембране МНС II класса яв­ляется обязательным, но не единственным признаком АПК. Для осуществления про­фессиональной деятельности необходима экспрессия ко-стимулирующих факторов (CD40, 80, 86), а также множества молекул адгезии.

Последние обеспечивают тесный, про­странственно стабильный и продолжитель­ный контакт АПК с Т-хелпером. Помимо МНС II класса АПК экспрессируют молекулы CD1. С их помощью клетки могут презента -ровать липосодержащие или полисахаридные антигены.

Наиболее типичными АП К, относящимися к разряду «профессиональных», являются (по активности) дендритные клетки костномоз­гового происхождения, В-лимфоциты и мак­рофаги. Дендритные клетки почти в 100 раз эффективнее макрофагов. Функцию «непро­фессиональных» АПК могут также выполнять некоторые другие клетки в состоянии актива­ции — это, в первую очередь, эпителиальные и эндотелиоциты.

Осуществление целенаправленной функ­ции по иммунной защите макроорганизма возможно благодаря наличию на клетках им­мунной системы специфических антигенных рецепторов (иммунорецепторов). По меха­низму рецепции они подразделяются на пря­мые и непрямые. Прямые иммунорецепторы непосредственно связываются с молекулой антигена. Так функционируют антигенспеци-фические рецепторы большинства субпопу­ляций лимфоцитов. Непрямые иммунорецеп­ торы взаимодействуют с молекулой антигена опосредованно — через Fc-фрагмент молеку­лы иммуноглобулина (см. разд. 11.1.2). Это так называемый Fc -рецептор (FcR).

Существуют особенности в механизме ре­цепции в зависимости от аффинности FcR. Высокоаффинный рецептор может связываться с интактными молекулами IgE или lgG4 и обра­зовывать рецепторный комплекс, в котором ан-тигенспецифическую ко-рецепторную функцию выполняет молекула иммуноглобулина. Такой рецептор есть у базофилов и тучных клеток. Низкоаффинный FcR «распознает» молекулы иммуноглобулина, уже образовавшие иммун-

ные комплексы. Это самый распространенный тип FcR, который обнаруживается на макро­фагах, естественных киллерах, эпителиальных, дендритных и множестве других клеток.

Иммунное реагирование основано на тес­ном взаимодействии различных клеточных популяций. Это достигается при помощи био­синтеза клетками иммунной системы широко­го спектра иммуноцитокинов. Подавляющее большинство клеток иммунной системы пос­тоянно перемещается во внутренних средах организма, широко используя возможности лимфатической и кровеносной систем, а так­же свои функциональные возможности.

Клеточно-элементныйсоставиммуннойсисте-мы постоянно возобновляется. Состарившиеся, выработавшие свой биологический ресурс, лож­но активированные, зараженные и генетичес­ки трансформированные клетки уничтожаются. Клеточный дефицит восполняется за счет деле­ния стволовых клеток.

10.2.1.3.1. Лимфоциты

Лимфоциты — подвижные мононуклеарные клетки. Они имеют определенные морфоло­гические особенности и отличаются онтоге­незом и функциональной принадлежностью. В зависимости от места созревания в орга­низме, эти клетки подразделяются на две ге­терогенные популяции Т- (тимус) и В- (бурса Фабрициуса, костный мозг) лимфоцитов.

Лимфоциты играют ключевую роль в обеспечении приобретенного (адаптивного) иммунитета. Они осуществляют специфи­ческое распознавание антигена, индукцию клеточного и гуморального иммунного от­ветов, различные формы иммунного реаги­рования.

В организме непрерывно идет рециркуля­ция и возобновление популяций лимфоцитов. С крово- и лимфотоком, а также за счет аме­боидной подвижности клетки активно мигри­руют между различными органами и тканями. Вместе с тем миграция и расселение лимфоци­тов в тканях не являются хаотическими про­цессами. Они имеют направленный характер и строго регулируются рядом факторов, в том числе обусловлены экспрессией на мембране

лимфоцитов, эндотелия сосудов и клеточных элементах стромы особых молекул адгезии (интегрины, селектины и пр.). Так, незрелые Т-лимфоциты активно мигрируют в тимус. Зрелые неиммунные («наивные») лимфоциты тропны к периферическим лимфоидным ор­ганам и тканям. При этом Т- и В-лимфоциты заселяют только «свои» области — это так называемый эффект «хоминговой рецепции» (от англ. home — дом). Зрелые иммунные (активированные) лимфоциты распознают эпителий в очаге воспаления. Клетки имму­нологической памяти всегда возвращаются в места своего происхождения.

Продолжительность жизни неиммунных клеток достаточно большая. У Т-лимфоцитов она достигает нескольких месяцев или лет, а у В-клеток — недель или месяцев. Дольше всех живут клетки иммунологической памяти (см. разд. 11.5) — до 10 лет и более. Однако активи­рованные или терминально дифференцирован­ные лимфоциты имеют короткую продолжи­тельность жизни (несколько суток). Клеточный дефицит постоянно восполняется за счет про-лиферативных процессов, как в центральных органах иммунной системы, так и в перифе­рических лимфоидных образованиях, и регу­лируется ростовыми факторами клеток самой иммунной системы. Численность лимфоидных популяций находится под жестким контролем. Состарившиеся, ложно активированные и ау-тореактивные (реагирующие на аутоантигены) лимфоциты подвергаются уничтожению путем индукции у них апоптоза.

Для выполнения специфической функции лимфоциты несут на своей поверхности пря­мые антигенные рецепторы. Поэтому лим­фоциты являются иммунокомпетентными клетками. Иммунорецептор В-лимфоцита (BCR— от англ. B-cell receptor) и особого ga de Т-лимфоцита распознают нативный эпи-топ, т. е. отличают собственно чужеродные субстанции. Иммунорецептор традиционного Т-лимфоцита (TCR — от англ. T-cell recep­tor) ориентирован на олигопептиды в составе МНС, т. е. распознают «измененное свое».

Антигенспецифические рецепторы лимфо­цитов имеют сложное молекулярное стро­ение, уникальное для каждой клетки. Они состоят из нескольких полипептидных субъ-

единиц, имеющих полигенное кодирование. Например, число генов, детерминирующих структуру V-области (вариабельный участок, ответственный за специфическое распознава­ние), в незрелой клетке достигает 100. При со­зревании лимфоцита в V-генах возникают пе­рестройки. В результате рекомбинационных процессов образуется бесконечно большое число вариантов антигенной специфичности рецептора, которое достигает 10¹², что сопос­тавимо с общей численностью лимфоидных популяций.

В итоге в организме постоянно содержатся лимфоциты с широким «репертуаром» специфи­ ческой направленности, готовые в любой момент ответить защитной реакцией на любой возмож­ ный антиген. Появляющиеся случайно клоны, реактивные к антигенам собственного организ­ма, элиминируются на ранних этапах развития. Поэтому различают «первичный» и «вторичный антигенраспознающий репертуар» лимфоидных популяций. «Первичный» — представляет со­бой совокупный набор рецепторных специ-фичностей, формирующийся при созревании лимфоцитов в какой-либо особи. «Вторичный, или клональный, репертуар» является совокуп­ностью вариантов рецептора после отбраковки аутореактивных клонов клеток.

Антигенспецифическая рецепция в лимфо­цитах имеет стандартные механизмы реали­зации. Полученный внеклеточной частью ре­цептора сигнал от взаимодействия с антигеном передается по трансмембранному участку на его внутриклеточную часть, которая уже акти­вирует некоторые внутриклеточные ферменты (тирозинкиназу, фосфорилазу и др.).

Для запуска продуктивной реакции лимфо­цита необходима суммация сигнала от его анти-генспецифических рецепторов, что достигается агрегацией последних. Кроме того, для стаби­лизации рецептор-лигандного взаимодействия и восприятия ко-стимулирующего сигнала тре­буются вспомогательные молекулы.

Среди лимфоцитов встречаются клетки без отличительных признаков Т- и В-лимфоци-тов. Они получили название нулевых клеток. В костном мозге на их долю приходится около 50 % всех лимфоцитов, а в крови — пример­но 5 %. Функциональная активность остается неясной.

10.2.1.3.1.1. В-лимфоциты

В-лимфоциты — это преимущественно эф-фекторные иммунокомпетентные клетки, на долю которых приходится около 15 % всей численности лимфоцитов. Выделяют две субпопуляции В-лимфоцитов: «обычные» В-клетки, не имеющие маркера CD5, и CD5⁺ В1-лимфоциты.

При электронной микроскопии В-лимфо­циты имеют шероховатую поверхность, на которой определяются маркеры CD 19—22 и некоторые другие. Функцию антигенспе-цифического рецептора (BCR) выполняют

особые мембранные формы иммуноглобули­нов. Клетки экспрессируют МНС II класса, ко-стимулирующие молекулы CD40, 80, 86, низкоаффинные FcR (к иммунным комплек­сам и нативным молекулам иммуноглобулина класса G), рецептор к эритроцитам мыши, иммуноцитокинам и др.

Зрелые В-лимфоциты и их потомки — плаз­матические клетки (плазмоциты) являются антителопродуцентами. Их основным продук­том являются иммуноглобулины. Кроме того, В-лимфоциты являются профессиональными АПК. Они участвуют в формировании гумо­рального иммунитета, В-клеточной иммуно­логической памяти и гиперчувствительности немедленного типа.

Дифференцировка и созревание В-лимфо-цитов (рис. 10.5) происходят сначала в кос­тном мозге, а затем в периферических орга­нах иммунной системы, куда они отселяют­ся на стадии предшественников. Потомками В-лимфоцитов являются клетки иммуноло­гической памяти и плазматические клетки. Основные морфологические признаки пос­ледних — обширная цитоплазма, развитый эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи с большим количеством рибосом. Активно синтезирующий плазмоцит живет недолго, не более 2—3 суток.

В1-лимфоциты считают филогенетически наиболее древней ветвью антителопродуци-рующих клеток. Предшественники этих кле­ток очень рано мигрируют в ткани слизистых, где автономно от центральных органов им­мунной системы поддерживают численность своей популяции. Клетки несут на своей мем­бране маркер CD5. Они синтезируют низко­аффинные IgA и IgM к полисахаридным и ли-пидным антигенам микробов и обеспечивают иммунную защиту слизистых от условно-па­тогенных бактерий.

Функциональной активностью В-лимфо­цитов управляют растворимые антигены и иммуноцитокины Т2-хелпера, макрофага и других клеток, например ИЛ-4, 5, 6.

10.2.1.3.1.2. Т-лимфоциты

Т-лимфоциты—это сложная по составу группа клеток, которая происходит от полипотентной стволовой клетки костного мозга, а созревает

и дифференцируется в тимусе из предшествен­ников (пре-Т-лимфоциты). На долю этих клеток приходится около 75 % всей лимфоидной по­пуляции. Отмечено, что на электроннограмме все Т-лимфоциты имеют гладкую поверхность, их общим маркером является CD3, а также ре­цептор к эритроцитам барана. В зависимости от строения Т-клеточного антигенного рецептора (TCR) и функциональной направленности со­общество Т-лимфоцитов может быть разделено на отдельные группы.

Различают два типа TCR: alfabeta и gamadelta. Первый тип — гетеродимер, который состоит из двух полипептидных цепей — а и (3; он характерен для традиционных Т-лимфоцитов, известных как Т-хелперы и Т-киллеры. Второй тип об­наруживается на поверхности особой популя­ции gamadeltaТ-лимфоцитов.

Профессионально Т-лимфоциты также разделяются на две субпопуляции: иммуно-регуляторы и эффекторы. Задачу регуляции иммунного ответа (в основном активирую­щую) выполняют Т-хелперы. Предполагалось существование Т-супрессоров, которым при­писывали функцию торможения развития иммунной реакции (супрессия). Однако до сих пор клетка морфологически не иденти­фицирована, хотя сам супрессорный эффект существует. Эффекторную функцию осущест­вляют цитотоксические лимфоциты: Т-кил­леры и естественные киллеры.

В организме Т-лимфоциты обеспечивают клеточные формы иммунного ответа (гипер­чувствительность замедленного типа, транс­плантационный иммунитет, противоопухо­левый иммунитет и т. д.), определяют силу и продолжительность иммунной реакции. Их созреванием, дифференцировкой и активнос­тью управляют цитокины.

10.2.1.3.1.2.1. Т-хелперы

Т-хелперы, или Т-помощники, — субпопу­ляция Т-лимфоцитов, которые выполняют регуляторную функцию. На долю этих кле­ток приходится около 75 % всей популяции Т-лимфоцитов. На наружной поверхности их цитоплазматической мембраны определяют­ся молекулы CD4, а также alfabetaTCR к антигену, представленному в комплексе с МНС II клас­са. При помощи специфического рецептора

Т-хелпер анализирует информацию, переда­ваемую ему АПК.

Рецепция антигена Т-хелпером, т. е. анализ его чужеродности, — это весьма сложный процесс, требующий высокой точности. Ему способствует множество факторов (рис. 10.6):

• Молекула CD3, комплексирующая с TCR;

• Ко-рецепторные молекулы CD4, имею­щие сродство к молекулярному комплексу МНС II класса;

• Молекулы адгезии, стабилизирующие межклеточный контакт;

• Рецепторы, взаимодействующие с ко-сти-мулирующими факторами АПК (CD28, 40L).

Продуктивная рецепция стимулирует Т-хелпер к продукции широкого спектра им-муноцитокинов, при помощи которых он уп­равляет биологической активностью множес­тва клеток, вовлеченных в иммунный ответ.

Установлена гетерогенность популяции Т-хелперов. Активированный CD4⁺ Т-лим-фоцит (Т0-хелпер) дифференцируется в од­ного из своих потомков: Т1- или Т2-хелпер (рис. 10.7). Эта дифференцировка является альтернативной, ее направление определяют цитокиновые стимулы. Т1- или Т2-хелпе-ры различаются лишь функционально — по спектру продуцируемых цитокинов.

Tl-хелпер образует ИЛ-2, -3, у-ИФН, фак­тор некроза опухолей (ФНО) и другие, необ­ходимые для развития клеточного иммунного ответа, гиперчувствительности замедленного типа, иммунного воспаления. Потребность в этой клетке определяет активированный макрофаг, естественный и Т-киллеры, синте­зирующие ИЛ-12 и у-ИФН.

Т2-хелпер продуцирует ИЛ-4,5,6,9,10,13 и др., которые поддерживают гуморальный иммунный ответ, а также гиперчувствительность немедленно­го типа. Дифференцировку в сторону Т2-хелпера потенцируют gamafeltaТ-клетки, базофилы, тучные клет­ки и эозинофилы, синтезирующие ИЛ-4 и 13.

В организме поддерживается баланс Т1-/ Т2-хелперов. Он необходим для развития адек-

ватного иммунного ответа. Сами клетки нахо­дятся в конкурентных взаимоотношениях, они оппозитно тормозят клональное развитие друг друга. Установлено, что в организме новорожден­ных преобладают Т2-хелперы. Нарушение засе­ления желудочно-кишечного тракта нормальной микрофлорой тормозит развитие субпопуляции Т1-хелперов и ведет к аллергизации организма.

10.2.1.3.1.2.2. Т-киллеры

Т-киллер — субпопуляция Т-лимфоцитов-эффекторов. На их долю приходится пример­но 25 % всей популяции Т-лимфоцитов. На поверхности цитоплазматической мембраны Т-киллера определяются молекулы CD8, а также alfabetaTCR к антигену в комплексе с МНС I класса, по которому «свои» клетки отличают­ся от «чужих». В рецепции принимают учас­тие молекула CD3, комплексирующая с TCR, и ко-рецепторные молекулы CD8, тропные к МНС I класса (рис. 10.8).

Т-киллер анализирует клетки собственного организма в поисках измененной, т. е. отличной от собственной, структуры комплекса анти­ген—МНС I класса. Мутантные клетки, клетки, пораженные вирусом, или клетки аллогенно-го трансплантата несут на своей поверхности такие признаки генетической чужеродности. Поэтому они являются мишенью Т-киллера.

Т-киллер устраняет клетки-мишени путем антителонезависимой клеточно-опосредо-ванной цитотоксичности (см. разд. 11.3.2), для чего синтезирует ряд токсических суб­станций: перфорин, гранзимы и гранулизин.

Перфорин — токсический белок, который син­тезируют цитотоксические лимфоциты — Т-кил­леры и естественные киллеры. Обладает неспе­цифическим действием. Вырабатывается только зрелыми активированными клетками, незрелые неиммунные клетки перфорин не синтезируют.

Перфорин образуется в виде растворимого белка-предшественника и накапливается в ци­топлазме в гранулах, которые сосредотачива­ются около TCR, связавшегося с клеткой-ми­шенью. «Ориентированность» по TCR необхо­дима для обеспечения локального, «адресного» эффекта — повреждения только пораженных или измененных клеток-мишеней.

Содержимое гранул высвобождается в уз­кую щель, образованную тесным контактом

цитотоксического лимфоцита и клетки-мише­ни. За счет гидрофобных участков перфорин встраивается в цитоплазматическую мембрану клетки-мишени, где в присутствии ионов Са²⁺ полимеризуется в трансмембранную пору диа­метром 16 нм. Образовавшийся дефект цитоп-лазматической мембраны подобно действию комплемента может вызвать осмотический ли­зис клетки-мишени (некроз) и/или обеспечить проникновение в нее гранзимов гранулизина.

Гранзимы — это обобщающее название серино-вых протеаз, синтезируемых зрелыми активирован-ными цитотоксическими лимфоцитами. Различают три типа гранзимов: А, В и С. После синтеза гранзи­мы накапливаются в гранулах подобно перфорину и вместе с ним выделяются из клетки в синаптичес-кую щель. В клетку-мишень проникают через поры, образованные перфорином.

Мишенью для гранзимов являются внут­риклеточные специальные ферменты, ини­циирующие апоптоз, которые обладают ши­рокой нуклеазной активностью, в том числе разрушают нуклеиновые кислоты внутрикле­точных паразитов. Таким образом, гранзимы индуцируют гибель клетки путем апоптоза и санацию организма от зараженных клеток.

Гранулизин — эффекторное вещество с фер­ментативной активностью, синтезируемое цитотоксическими лимфоцитами. Способно запускать в клетках-мишенях апоптоз, пов­реждая мембрану их митохондрий.

Т-киллер обладает огромным биологичес­ким потенциалом — его называют «серийным убийцей». За короткий срок он может уничто­жить несколько клеток-мишеней, затрачивая на каждую около 5 минут. Эффекторную фун­кцию Т-киллера стимулирует Т1-хелпер, хотя в ряде случаев его помощь не требуется.

Т-киллеры обеспечивают в организме ан-тителонезависимую клеточно-опосредован-ную цитотоксичность, формирование Т-кле-точной иммунологической памяти и гипер­чувствительности замедленного типа. Кроме того, активированный Т-киллер синтезирует ga-ИФН и ФНО, стимулирующие макрофаг и потенцирующие иммунное воспаление.

10.2.1.3.1.2.3. Естественные киллеры

Естественные, или нормальные, киллеры (NK-клетки — аббр. от англ. Natural Killer )

изначально были описаны как большие гра­нулярные лимфоциты, способные распознать в организме некоторые виды раковотранс-формированных клеткок и уничтожить их без предварительной подготовки. Этот факт обус­ловил название клеток. Рецепторный аппарат и механизм действия естественных киллеров (ЕК) долгое время оставались неясными.

Сейчас установлено, что ЕК имеют морфоло­гию малых лимфоцитов, на их долю приходится около 15 % всех лимфоцитов. Они происходят из общей лимфоидной клетки-предшественницы, мигрируют с кровотоком, но отсутствуют в лимфе. Обнаруживаются в печени, селезенке, слизистых, матке. По маркерам, местам типичной локализа­ции и эффекторным механизмам выделяют две субпопуляции ЕК: «кровяную» и «тканевую».

ЕК — главный защитник макроорганизма
от внутриклеточных паразитов. Он сраба­
тывает задолго до активации адаптивного
иммунитета. Вместе с тем биологические
возможности ЕК весьма ограниченны.____

«Кровяные» ЕК — это активно циркулиру­ющие в кровотоке клетки. Обнаруживаются в красной пульпе селезенки. Несут на себе маркер CD16⁺CD56^MaJI°, низкоаффинный FcR к иммуног­лобулину класса G, связанному в иммунный ком­плекс, и рецептор к МНС I класса. При цитокино-вой активации синтезирует, накапливая в гранулах, перфорин, гранзимы и гранулизин. Эффекторная функция «кровяных» ЕК в отношении «меченных» иммуноглобулинами клеток реализуется в антите-лозависимой клеточно-опосредованной цитоток-сичности (см. разд. 11.3.1). «Мишенями» являют­ся клетки, инфицированные внутриклеточными паразитами (бактерии, вирусы, простейшие), и аллогенные клетки трансплантата.

Рецептор к МНС I класса анализирует плот­ность экспрессии этого маркера на мембране клетки. Дефицит этих молекул, наблюдаю­щийся при раковой трансформации клеток, также потенцирует цитотоксичность ЕК.

« Тканевые» ЕК ведут более оседлый образ жизни и обнаруживаются в большом количестве в пече­ни и децидаульной оболочке беременной матки. Несут маркер CD 16~ CD56^MHогo и много Fas-лиганда. Реализуемый эффекгорный механизм — антитело-независимая клеточно-опосредованная цитоток-

сичность (см. разд. 11.3.2). Клетками-мишенями являются лимфоциты, активированные пищевы­ми антигенами или аллоантигенами плода.

Помимо цитотоксических функций, ЕК вырабатывают цитокины (ИЛ-5, -8, у-ИФН, ФНО, гранулоцит-моноцит-колониестимули-рующий фактор — ГМ-КСФ и др.), активи­рующие макрофагально-фагоцитарное звено, развитие иммунного ответа и иммунного воспа­ления. Эффекторная функция ЕК усиливается цитокинами (ИЛ-2, -4, -10, -12, у-ИФН и др.).

10.2.1.3.1.2.4. ga deТ-лимфоциты

Среди Т-лимфоцитов существует малочис­ленная популяция клеток с фенотипом, пре­имущественно CD4~ CD8~ , которые несут на своей поверхности особый TCR уб-типа. Это gadeТ-лимфоцшпы. Они практически полностью локализуются в эпидермисе и слизистой же­лудочно-кишечного тракта. Их общая числен­ность невелика — менее 1 % от общего пула Т-лимфоцитов, однако в покровных тканях может достигать 10%.

Антигенный рецептор gadeТ-лимфоцита схо­ден с BCR, его активный центр непосредс­твенно связывается с эпитопом антигена. В отличие от albe-типа, gadeSTCR не требует для рецепции процессинга антигена, а также его презентации в комплексе с молекулами МНС. Антигенные детерминанты могут быть пред­ставлены, например, молекулами CD1.

Иммунорецептор у8Т-лимфоцита обладает узким «репертуаром» специфичности. Клетки ориентированы на распознавание некоторых широко распространенных микробных ан­тигенов (липопротеинов, белков теплового шока, бактериальных суперантигенов и др.). Клетки принимают участие в удалении патоге­нов на ранних этапах противоинфекционной защиты.

убТ-лимфоциты могут быть как эффекторны-ми, цитотоксическими клетками, так и регуля­торами иммунореактивности. Они синтезируют цитокины, активирующие местный иммунитет и локальную воспалительную реакцию, в том числе усиливают образование Т2-хелперов. Кроме того, уб-клетки продуцируют ИЛ-7 и контролируют тем самым численность собственной популяции.

Установлено, что gadeТ-лимфоциты проис­ходят из автономного ростка в покровных

тканях, образованного стволовыми клетка­ми, мигрировавшими туда на ранних эта­пах эмбриогенеза. В созревании минуют ти­мус. Активируются клетками поврежденного эпителия ЖКТ и эпидермиса. Размножение gade-клеток усиливается под действием ИЛ-7.

10.2.1.3.2. Другие клетки иммунной системы

Помимо лимфоцитов, в развитии иммун­ного ответа участвует множество различных клеточных популяций, относящихся, в ос­новном, к миелоидному ростку. Особого вни­мания заслуживают гранулоциты, тучные и дендритные клетки.

Фагоциты (см. разд. 9.2.3.1) — самая мно­гочисленная фракция иммунокомпетентных клеток, гетерогенная по морфологическим свойствам. Обладают регуляторной и эффек-торной активностями. Вырабатывают им-муноцитокины, ферменты, ион-радикалы и другие биологически активные вещества, осуществляют вне- и внутриклеточный кил-линг и фагоцитоз. Макрофаги обеспечивают переработку и представление антигена Т-хел-перам.

Эозинофилы — гранулярные лейкоциты крови. Содержатся в крови, рыхлой соеди­нительной ткани. В большом количестве на­капливаются в очагах местных воспалений, вызванных гельминтами, и выполняют функ­цию киллеров (антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность).

Эозинофилы несут на мембране низкоаф­финные FcR к IgA или IgE, «распознающие» паразитов, «отмеченных» такими антителами. Активированная клетка выделяет ряд токсичес­ких субстанций, губительно действующих на гельминты:

• ферменты (эозинофильная пероксидаза и коллагеназа);

• белковые токсины (главный щелочной протеин, эозинофильный катионный белок и нейротоксин).

Эозинофилы также синтезируют цитокины (ИЛ-3, -5, -8, ГМ-КСФ и др.), стимулирую­щие клеточное звено иммунитета и образова­ние Т2-хелпера, и липидные медиаторы (лей-котриены, тромбоцитактивирующий фактор и др.), потенцирующие воспалительную реак­цию в месте внедрения гельминта.

Тучные клетки — немигрирующие морфоло­гические элементы неясного происхождения, располагающиеся оседло вдоль барьерных тканей (lamina propria слизистых оболочек, в подкожной соединительной ткани) и в соеди­нительной ткани кровеносных сосудов. По набору синтезируемых биологически актив­ных соединений и локализации выделяют две разновидности тучных клеток: клетки слизис­ тых оболочек и клетки соединительной ткани.

Базофилы — гранулоциты, происходящие от костномозговой стволовой клетки. Имеют общую клетку-предшественник с эозинофи-лами, дифференцировка которых альтерна­тивно определяется цитокинами. Постоянно мигрируют с кровотоком, привлекаются в очаг воспаления анафилотоксинами (СЗа, С4а и С5а) и задерживаются там при помощи соответствующих хоминговых рецепторов.

Базофил и тучная клетка синтезируют сход­ный набор биологически активных веществ. Они вырабатывают, накапливая в гранулах, вазоактивные амины (гистамин у человека и серотонин у грызунов), сульфатированные глюкозаминогликаны (хондроитинсульфат, гепарин), ферменты (сериновые протеазы и др.), а также а-ФНО. В межклеточное про­странство клетки синтезируют лейкотриены (С4, D4, Е4), простагландины (PGD₂, PGE₂), цитокины (ИЛ-3, -4, -5, -13 и ГМ-КСФ) и фактор активации тромбоцитов.

На поверхности базофил и тучная клетка несут высокоаффинный FcR, связывающий IgE и G4 и использующий их как ко-рецепторный фак­тор специфического взаимодействия с эпито-пом аллергена. Эти клетки также экспрессируют низкоаффинный FcR к IgG в составе иммунного комплекса, который тормозит биологическую активность клеток. Базофил и тучная клетка активируются аллергенами, анафилотоксинами, медиаторами активированных нейтрофилов, но-радреналином и другими веществами; ингиби-руются они иммунными комплексами.

Связывание аллергена с рецепторным комп­лексом вызывает дегрануляцию базофила и туч­ной клетки — залповый выброс биологически ак­тивных соединений, содержащихся в гранулах, в межклеточное пространство, которые вызывают развитие гиперчувствительности немедленного типа (аллергической реакции I типа).

Базофил и тучная клетка стимулируют кле­точное звено иммунитета. Вырабатываемые ими цитокины направляют дифференциров-ку Т-хелперов в сторону Т2-субпопуляции, а также усиливают эозинофилогенез.

Дендритные клетки — отростчатые клетки костномозгового происхождения, локализуют­ся в лимфоидных органах и барьерных тканях. Экспрессируют на своей поверхности МНС II класса и ко-стимулирующие факторы (CD40, 80,86). Способны поглощать путем эндоцитоза, перерабатывать (процессировать) и представ­лять (презентировать) антиген Т-хелперам в комплексе с МНС II класса. Является наиболее активной АПК. Из числа дендритных клеток хорошо известны клетки Лангерганса (в эпи­дермисе), интердигитальные клетки (в лимфа­тических узлах), дендритные клетки тимуса.

10.2.2. Организация функционирования иммунной ситемы

Как следует из представленного выше мате­риала, иммунная система имеет сложную орга­низацию. Для осуществления специфической функции, направленной на распознавание и уничтожение генетически чужеродных веществ, регуляцию функционирования компонентов им­мунной системы и поддержания генетического постоянства внутренней среды организма задейс­твовано множество различных клеточных популя­ций и растворимых факторов. Клетки постоянно циркулируют в организме, погибают в процессе жизнедеятельности и заною нарождаются.

В зависимости от конкретной потребности специфическая функция иммунной системы может быть активирована либо подавлена (суп-рессирована). Независимо от направленности (любое реагирование иммунной системы осу­ществляется при постоянном взаимодействии практически всех типов ее клеток, т. е. в услови-ях межклеточной кооперации. Раздражителями (активирующим сигналом) являются антиген, непосредственный межклеточный контакт и растворимые факторы (цитокины, продукты деградации клеток макроорганизма или мик­роба). В развитии любого иммунного реагиро­вания прослеживается каскад его последова­тельно сменяющихся этапов.

10.2.2.1. Взаимодействие клеток иммунной системы

Как было указано ранее, необходимым усло­вием функционирования иммунной системы является тесная межклеточная кооперация. Для связи между собой клетки используют раз­личные растворимые факторы, действующие дистантно, а также прямой контакт. Основу механизма межклеточной кооперации состав­ляет рецептор-лигандное взаимодействие.

Синтез растворимых факторов является одним из универсальных способов коммутации клеток иммунной системы между собой и с другими клетками всего организма. К таковым относятся цитокины, коих в настоящее время известно более 25. Цитокины представляют собой гетеро­генное семейство разнообразных по структуре и функции биологически активных молекул. Для них характерен ряд общих свойств:

• Как правило, цитокины не депонируются в клетке, а синтезируются после соответству­ющего стимула;

• Для восприятия цитокинового сигнала клетка экспрессирует соответствующий ре­цептор, который может взаимодействовать с несколькими различными цитокинами;

• Цитокины синтезируются клетками разных рос­тков, уровней и направлений дифференцировки;

• Субпопуляции клеток иммунной систе­мы различаются по спектру синтезируемых цитокинов и их рецепторов;

• Цитокины обладают универсальностью, множественностью эффектов и синергизмом;

• Цитокины могут воздействовать как на рядом расположенную клетку (паракринная регуляция), так и на сам продуцент (ауток-ринная регуляция);

• Цитокиновая регуляция носит каскадный характер: активация клетки одним цитокином вызывает синтез другого;

• В отличие от гормонов внутренней секре­ции, в подавляющем большинстве это коротко-шстантные медиаторы — их эффекты проявля­ются на месте выработки. Вместе с тем ряд про-воспалительных цитокинов (ИЛ-1, -6, а-ФНО и др.) может оказывать системное действие.

Цитокины можно классифицировать в за­висимости от их ведущей функциональной таправленности:

 

• Медиаторы доиммунного воспаления (ИЛ-1, -6, -12, а-ФНО и др);

• Медиаторы иммунного воспаления (ИЛ-5, -9, -10,gama-ИФН и др.);

• Регуляторы пролиферации и дифферен­цировки лимфоцитов (ИЛ-2, -4, -13, (3-транс-формирующий фактор роста (beta-ТФР) и др.);

• Факторы роста клеток, или колониестиму-лирующие факторы (ИЛ-3, -7, ГМ-КСФ и др.);

• Хемокины, или клеточные хемоаттрак-танты (ИЛ-8 и др.).

Краткая характеристика основных цитоки­нов приведена в табл. 10.2.

Прямое межклеточное взаимодействие ос­новано на рецепции структур, экспрессиро-ванных на мембране клетки-оппонента. Это достижимо при достаточной пространственно-временной стабильности адгезирования клеток. Такой способ коммутации используют АПК в общении с Т-хелперами при презентации антигена и Т-киллеры при анализе комплекса МНС I класса на клетке-мишени. Механизм действия ко-стимулирующих факторов (пары СD40-СD40-лиганд, CD28-CD80, 86) также требует непосредственного контакта.

Другим примером является взаимодействие естественных киллеров или высокодиффе-ренцированных Т-лимфоцитов (Т1-хелперов и Т-киллеров), экспрессирующих Fas-лиганд, с активированными лимфоцитами, образую­щими много Fas-рецептора (CD95). Контакт Fas-рецептора с соответствующим лигандом оказывается губительным для активирован­ного лимфоцита — в последнем включается механизм апоптотического уничтожения.

10.2.2.2. Активация иммунной системы

Активация иммунной системы подразумевает развитие продуктивной иммунной реакции в ответ на появление аллогенных факторов (антигенов) и продуктов деструкции тканей макроорганизма.

Это сложный многоступенчатый процесс,
требующий продолжительного периода вре­
мени для своей индукции — около 4 суток.
Критическим событием является невозмож­
ность элиминации антигена факторами не­
специфической резистентности в течение
указанного срока.

Пусковым механизмом адаптивного имму­нитета является распознавание «свой-чужой», которое осуществляют Т-лимфоциты при по­мощи своих прямых иммунорецепторов — TCR. В случае установления чужеродности биоорганической молекулы включается вто­рой этап реагирования — запускается интен­сивное тиражирование клона высокоспеци­фичных к антигену лимфоцитов-эффекторов, способных прервать аллогенную интервен­цию, а также накопление Т- и В-клеток им­мунологической памяти — гарантии будущего выживания. Это явление получило название экспансия клона. Параллельно, но несколько позже пролиферации стимулируется диффе-ренцировка иммунных лимфоцитов.

Таким образом, продуктивная активация иммунной системы связана с размножением и дифференцировкой антигенореактивных кло­нов иммунокомпетентных клеток. Антигену в этом процессе отведена роль индуктора и фактора клональной селекции. Механизмы основных этапов активации иммунной систе­мы рассмотрены ниже.

Активация Т-хелпера. В этом процессе (рис. 10.9) в обязательном порядке принимают учас­тие АПК, в роли которых в подавляющем боль­шинстве случаев выступают дендритные клетки, В-лимфоциты и макрофаги. АПКэндоцитирует молекулярный антиген (пептид), процессирует (ограниченный протеолиз) его во внутрикле­точных везикулах, встраивает образовавшийся олигопептид в молекулу МНС II класса и вы­ставляет полученный комплекс на наружной мембране. На поверхности АП К также экспрес-сируются ко-стимулирующие факторы — мо­лекулы CD40, 80, 86. Их мощным индуктором являются соединения, образующиеся на ранних этапах неспецифической антимикробной за­щиты (доиммунное воспаление), — продукты альтерации покровных тканей.

Т-хелпер при помощи молекул адгезии прочно соединяется с поверхностью АПК. Иммунорецептор Т-хелпера совместно с мо­лекулой CD3 при поддержке ко-рецепторной молекулы CD4 взаимодействует с комплек­сом антиген—МНС II класса и анализирует аутогенность его структуры. Продуктивность рецепции зависит от ко-стимулирующих воз­действий. Поэтому молекула CD28 Т-хелпера

связывается с CD80/86 АПК (афферентный сигнал), а СD40-лиганд — со своей парой CD40 (эфферентный сигнал).

В случае признания чужеродности комп­лекса антиген—МНС II класса (а точнее «не своего») Т-хелпер активируется. Он экспрес-сирует рецептор к ИЛ-2 и начинает синте­зировать ИЛ-2 и другие цитокины. Итогом активации Т-хелпера является его размно­жение и дифференцировка в одного из своих потомков — Т1- или Т2-хелпера (см. рис. 10.7). Параллельно стимулируются клетки-эффекторы. Любое изменение условий рецеп­ции абортирует активацию Т-хелпера и может индуцировать в нем апоптоз.

Активация В-лимфоцита. Для активации В-лимфоцита (рис. 10.10) необходима сумма-ция трех последовательных сигналов. Первый поступает от молекулы антигена через BCR. Оказавшись рядом с чужеродной молекулой, специфичный к ней В-лимфоцит связывается с эпитопом антигена при помощи своего им-мунорецептора.

Второй и третий сигналы формируются при контакте с активированным Т2-хелпером: интерлейкиновый стимул (ИЛ-4, -5, -6) и ко-стимулирующий — взаимодействие CD40 с СD40-лигандом передает В-лимфоциту аф­ферентный сигнал. Стабильность контакта двух клеток обеспечивают множественные связи молекул адгезии.

Активация инициирует размножение и диф-ференцировку специфичного к конкретному антигену В-лимфоцита (рис. 10.5). В ито­ге в пределах зародышевых (герминативных) центров лимфоидных фолликулов появляется клон специфических антителопродуцентов. Дифференцировка позволяет переключить биосинтез иммуноглобулинов с классов М и D на более экономные: G, А или Е (редко) — повысить аффинность синтезируемых анти­тел и образовать В-клетки иммунологической памяти. В случае терминальной дифференци-ровки появляется плазматическая клетка.

Активация В-лимфоцита — весьма тонкий процесс. Отсутствие хотя бы одного из стиму­лов (нарушение межклеточной кооперации, неспецифичность рецептора В-лимфоцита или элиминация антигена) блокирует разви­тие антительного иммунного ответа.

Активация Т-киллера. Т-киллер (клетки alfabeta-типа) постоянно мигрирует во внутренних средах организма в поисках клеток с призна­ками аллогенности — чужеродных, генети­чески трансформированных или зараженных. Критерием оценки является структура «био­логического паспорта» клетки, т. е. комплекса МНС I класса.

Исполнение надзорной функции требует скрупулезной точности, поэтому Т-киллер вступает в тесный и прочный контакт с по­тенциальной клеткой-мишенью, используя молекулы адгезии (рис. 10.11). Затем иммуно-рецептор Т-киллера (alfabeta3TCR) совместно с мо­лекулой CD3 при поддержке ко-рецепторной молекулы CD8 взаимодействует с антиген­ным комплексом МНС I класса и анализиру­ет его структуру. Обнаружение отклонений в пользу аллогенности активирует Т-киллер к экспрессии рецептора к ИЛ-2 и синтезу ИЛ-2 и специальных токсических субстанций (пер-форин, гранзимы, гранулизин). Последние вызывают гибель клетки-мишени (см. разд. 10.2.1.3.1.2.2). Аутогенный ИЛ-2 стимулирует пролиферацию Т-киллера и формирование Т-клеток иммунологической памяти.

Т-киллер может функционировать автоном­но — самостоятельно инициируя и поддержи­вая клонообразование. Однако это свойство реализуется редко. В подавляющем большинс-

тве случаев для адекватного развития клеточ­ной формы иммунного ответа требуются более мощные стимулы со стороны Т1-хелпера.

10.2.2.3. Супрессия иммунного ответа

Супрессия, или подавление иммунного от­ вета, является физиологической реакцией организма, которая в норме завершает им­мунный ответ. Иммуносупрессия развивается при устранении из организма антигенного раздражителя и направлена на торможение экспансии антигенспецифичных клонов лим­фоцитов. В отличие от иммунологической толерантности, супрессии подвергается уже инициированное иммунное реагирование. Различают три механизма иммуносупрессии:

• уничтожение клонов иммунокомпетент-ных клеток путем апоптоза,

• торможение активности иммунокомпе-тентных клеток цитокинами,

• элиминация антигенного стимула.
Апоптотической элиминации подвергаются

следующие группы клеток:

• терминально дифференцированные лим­фоциты, завершившие свою биологическую программу;

• активированные лимфоциты, не полу­чившие антигенного стимула;

• «изношенные» лимфоциты;

• аутореактивные клетки.

Факторами, инициирующими апоптоз, являют­ся глюкокортикоидные гормоны, Fas-лиганд, а-ФНО и другие иммуноцитокины, а также гранзимы. Апоптотическое уничтожение клеток-мишеней могут активировать Т-киллеры, естественные киллеры с фенотипом CD16CD56^MHOгоo и T1-хелперы.

Функциональная активность иммунокомпетентных клеток может быть ингибирована растворимыми фак­торами их конкурентов или потомков. Ведущая роль в этом явлении принадлежит иммуноцитокинам с множественными эффектами. Известно, например, что Т2-хелперы, gamadeltaТ-лимфоциты и тучные клетки при помощи ИЛ-4, -13 препятствуют дифференцировке Т0-хелпера в Т1-клетку. Последний, в свою очередь, может блокировать образование Т2-хелпера, синтези­руя пфьф-ИФН. Пролиферацию Т- и В-лимфоцитов огра­ничивает (beta-ТФР, который продуцируют терминально дифференцированные Т-хелперы. Уже упомянутые продукты Т2-хелпера (ИЛ-4, -13 и (3-ТФР) подавляют биологическую активность макрофагов.

Помимо цитокинов, супрессия гуморального звена иммунитета может быть вызвана иммуноглобулина­ми. Избыточные концентрации иммуноглобулина класса G, связываясь со специальными рецепторами на мембране В-лимфоцита, тормозит биосинтетичес­кую активность клетки и ее способность дифферен­цироваться в плазмоцит.

На мембране клеток были также обнаружены осо­бые «негативные» ко-рецепторы. Их раздражение также вызывает супрессорный эффект.

Развитие иммунного ответа можно приостановить, устранив из организма антиген. В природе это собы­тие наблюдается при полном освобождении организ­ма от патогена (стерильный иммунитет). На практике эффект достигается очищением организма плазмо-или лимфосорбцией, а также нейтрализацией антиге­на антителами, специфичными к высокоиммуноген-ным эпитопам.

10.2.2.4. Онтогенез клональной структуры иммунной системы

В развитии иммунной системы четко прослежи­ваются два этапа. Первый — антигеннезависимый. Он охватывает эмбриональный и ранний постна-тальный периоды развития и частично продолжает­ся всю жизнь. В течение этого периода образуются стволовые клетки ветвей поэза и широкое разно­образие антигенспецифичных клонов лимфоцитов. Предшественники gamadeltaТ- и В1 -лимфоцитов мигрируют в покровные ткани и формируют автономные лимфо-идные ростки.

Второй этап, антигензависимый, начинается сра­зу же после рождения особи и продолжается до ее гибели. В течение всей жизни идет «ознакомление» клеточных элементов иммунной системы с много­образием состава окружающего нас мира антиге­нов. По мере накопления биологического опыта, т. е. количества и качества продуктивных контактов с антигенами, происходит селекция и тиражирование отдельных клонов иммунокомпетентных клеток.

Особенно интенсивная экспансия клонов характерна для детского возраста. В течение первых 5 лет жизни иммунной системе ребен­ка приходится усваивать примерно 90 % био­логической информации. Еще 9 % восприни­мается до наступления пубертата, на взрослое состояние остается лишь около 1 %.

Совершенно очевидно, что иммунной системе ребенка приходится справляться с чудовищными нагрузками, которые, в основном, падают на гумо-

ральное звено иммунитета. В местах с повышенной плотностью населения и частыми межиндивидуаль­ными контактами (крупные города), где создают­ся условия для длительной персистенции высокой концентрации патогенов, дети часто болеют. Это закономерное явление, однако создается впечатле­ние о тотальном иммунодефиците, порожденном крайним экологическим неблагополучием. Между тем эволюционно заложенные механизмы иммун­ной защиты позволяют организму ребенка успешно справиться с трудным естественным испытанием на жизнеспособность и адекватно отреагировать на вакцинопрофилактику.

С возрастом возникают структурно-функциональ­ные изменения в иммунной системе. В отличие от детского организма, у взрослого до 50 % всего лимфо-идного пула представлено клонами клеток, прошед­ших антигенную стимуляцию. Накопление иммунной системой биологического опыта реализуется в образо­вании узкой «библиотеки» жизненно важных («акту­альных») клонов лимфоцитов, специфичных форми­рования популяции Т1-хелперов в пользу Т2-клеток. Избыточная к основным патогенам. Однако при этом в организме сохраняется широкий набор невостребо­ванных «наивных» клеток. Благодаря долгоживучести клеток иммунологической памяти «актуальные» кло­ны со временем становятся самодостаточными. Они приобретают способность к самоподдержанию и не­зависимость от центральных органов иммунной сис­темы. Функциональная нагрузка на тимус снижается, что проявляется его возрастной инволюцией.

Структура популяции Т-лимфоцитов также пре­терпевает возрастные изменения. Установлено, что в организме новорожденных преобладают Т2-хелпе-ры, необходимые для развития антительной защиты. Однако со временем перед организмом все острее встает проблема внутриклеточного паразитизма и различных инвазий. Кроме того, самостоятельная жизнедеятельность в условиях воздействия разнооб­разных факторов среды обитания требует надежного и хорошо организованного иммунологического над­зора за морфогенетическим постоянством клеточ­ных элементов организма. Поэтому после рождения начинает усиленно развиваться система адаптивного клеточного иммунитета, а вместе с ним — образова­ние клонов Т1-хелперов и Т-киллеров. Нарушение постнатальной колонизации желудочно-кишечного тракта тормозит процесс адекватного активность пос­ледних оборачивается аллергизацией детских орга­низмов.

Продуктивный иммунный ответ после своего за­вершения (нейтрализации и элиминации антигена из организма) также сопровождается изменениями клональной структуры антигенореактивных лимфо­цитов. В отсутствие активирующих стимулов клон инволюционирует. Невостребованные клетки со вре­менем погибают от старости, причем этот процесс начинается с наиболее дифференцированных лимфо­цитов-эффекторов. Продолжительность инволюции лимитирована численностью клона и проявляется постепенным угасанием иммунного ответа. Однако в организме длительно персистируют клетки иммуно­логической памяти.

Старческий период жизни имеет свои отличитель­ные черты. Доминирование в иммунной системе «ак­туальных» клонов антигенспецифичных лимфоцитов сочетается с нарастающей иммунодепрессией на фоне снижения общей реактивности. Несмотря на всю мощь иммунологической памяти, инфекции, вызванные да­же условно-патогенными микробами, зачастую прини­мают затяжной или угрожающий характер. Надзорная функция, как и иммунитет против внутриклеточных паразитов, также теряет эффективность. Клеточное зве­но иммунитета не справляется с нарастающим объемом злокачественно трансформированных клеток. Поэтому у пожилых людей часто встречаются новообразования.

Таблица 10.1. Основные CD-маркеры клеток, участвующих в иммунном ответе

 

CD-мар­кер	Тип клетки	Функция
CD1	Т-лимфоцит	Молекула МНС I класса, связанная с Р-микроглобулином, участвует в пред­ставлении антигена Осуществляет адгезию цитотоксических Т-лимфоцитов к клеткам-мишеням,
CD2	Т-лимфоцит	Т-лимфоцитов к эндотелию, тимоцитов к тимическим эпителиальным клет­кам
		Молекулы, ассоциированные с рецептором Т-лимфоцитов. Участвуют в про-
CD3	Т-лимфоцит	ведении сигнала от рецептора путем активации цитоплазматической тирозин- киназы. Маркер абсолютного большинства всех зрелых Т-лимфоцитов
CD4	Т-лимфоцит	Маркер Т-хелперов Ко-рецептор для Т-клеточного рецептора
CD5	Т- и В-лим­фоцит	Маркер В1-лимфоцитов
CD8	Т-лимфоцит	Маркер цитотоксических Т-лимфоцитов Ко-рецептор для Т-клеточного рецептора
CD11d	Лейкоциты	alfaD субъединица интегрина alpha, связанная с CD 18
CD14	Моноциты	Рецептор для ЛПС
CD 16	Естествен­ный киллер	Участвуют в антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности Является Fc-рецептором
CD 18	Лейкоциты	Интегрин р, вовлекаемый в процесс взаимодействия между клетками и клеток с матриксом
CD19	В-лимфоцит	Ко-рецептор для В-клеточного иммунорецептора
CD20	В-лимфоцит	Регулирует активацию В-клеток, формируя кальциевые каналы
CD21	Зрелые В-	Ко-рецептор для В-клеточного иммунорецептора
	лимфоииты	Рецептор для C3d компонента комплемента и вируса Эпштейна—Барр
		Маркер зрелых В-лимфоцитон
CD22	В-лимфоцит	Осуществляет адгезию В-клеток к эритроцитам, Т-клеткам, моноцитам и пей-трофилам
CD25	Т-лимфоцит	Маркер активированного лимфоцита Рецептор для ИЛ-2
CD28	Т-лимфоцит	Рецептор Т-хелпера для взаимодействия с костимулирующим фактором (CD80/86)AПK

 

CD-мар­кер	Тип клетки Активированные Т- и В-лимфоии-	Функция
CD30	ты, естественный киллер и моно­циты	Усиливает пролиферацию Т- и В-клеток после связывания с лигандом
CD40	В-лимфоиит	Участвует в В-клеточной активации, пролиферации и дифферениировке после связывания СВ40-лиганда
CD56	Естественный киллер	Активация цитотоксичности и иитокиновой продукции
CD64 CD94	Моноциты, мак­рофаги	Высокоаффинный рецептор для IgG (IgG3>lgGl>lgG4>>>lgG2)
	Естественный киллер	Ингибиция/активация цитотоксичности естественных киллеров
CD95	Разные клетки	Маркер апоптоза клетки

Таблица 10.2. Характеристика основных цитокинов

 

	Размер	моле-
Цитокин	кулы (ами­нокислотных		Клетка-продуцент	Рецептор	Биологический эффект
	остат	ков)			Локальный эффект: Активация Т-лимфоцитов и макрофагов
ИЛ-1 (В)	153		Макрофаг	CD 121	Системный эффект: Развитие симптомов септического шока (лихорад­ка и пр.)
ИЛ-2	133		Активированный Tl-хелпер	CD25, 122, 132	Потенцирует выживание клеток Стимулирует пролиферацию Т-, В-лимфоштгов и естественных киллеров
ИЛ-3	133		Т-лимфоцит	CD 123	Мулыиколониестимулируюший фактор
ИЛ-4	129		Т-лимфоцит, естественный киллер, тучная клетка	CD124, 132	Направляет дифференцировку ТО-хелпера в сто­рону Т2- клетки Активация В-лимфоцитов Переключение синтеза иммуноглобулинов на класс Е Противовоспалительное действие
ИЛ-5	115		Т2-хелпер, тучная клетка	CD 125	Активирует эозинофилы Стимулирует синтез иммуноглобулина класса Е Локальный эффект: Стимуляция пролиферации и дифференпировки
ИЛ -6	184		Т-лимфоцит, макрофаг	CD 126, 130	Т- и В-лимфоцитов Усиление биосинтеза иммуноглобулина класса А Системный эффект: Индукция лихорадки Стимуляция биосиотеза в печени белков острой фазы
ИЛ-7	152		Клетки костного	CD127,	Поддерживает размножение преТ-, преВ- и у8Т-
			мозга, gadeТ-лимфоши	132	лимфоцитов
ИЛ-9	125		Т2-хелпер	CD 132	Активация тучных клеток
ИЛ-10	160		Т2-хелпер, маро-фаг, В-лимфоцнт	IL-10R	Стимулирует переключение синтеза иммуногло­булинов на класс G4 Мощный ингибитор активности макрофага и Т-киллера

 

 

 

 

 

 

 

 

	Размер моле-
Цитокин	кулы (ами­нокислотных	Клетка-продуцент	Рецептор	Биологический эффект
ИЛ-11 ИЛ-12	остатков) 178
		Фибробласт	CD 130	Синергист ИЛ-3
	503	Макрофаг, В-лимфоцит	CD 132	Направляет дифференцировку ТО-хелпера в сто- рону Т1-клетки Стимулирует созревание Т-киллеров Активирует естественные киллеры
				Направляет дифференцировку ТО-хелпера в сто­рону Т2-клетки
ИЛ-13	132	Т2-хелпер	CD 132	Активация В-лимфоцитов Стимулирует переключение синтеза иммуногло­булинов на класс Е Противовоспалительное действие
ИЛ-15	114	Т-лимфоцит	CD122, 132	Стимулирует пролиферацию Т-лимфоцитов и естественных киллеров
		Т-лимфоцит,		Хсмоа п рактант для Т-хелперов, моноцитов,
ИЛ-16	130	тучная клетка,	CD4	эозинофилов
	150	эозинофил		Блокирует апоптоз в Т-лимфоцитах
ИЛ-17		CD4+ Т-лимфо-циты иммуноло­гической памяти	IL-17R	Стимулирует эпителиальные, эндотелиальные клетки и фибробласты к продукции цитокинов
			IL-lRrp
ИЛ-18	157	Активированный маркофаг	(го­молог CD121)	Индукция синтеза у-ИФН Т-лимфоцитами и естественными киллерами Активирует макрофаг и естественный киллер
у-ИФН	143	Т1-хелпер, Т-киллер, естественный киллер	CD119 CD116	Индуцирует экспрессию на клетках МНС I и II классов Потенцирует образование Т1-хелпера Стимулирует в В-лимфоцитах переключение биосинтеза изотипов иммуноглобулинов Обладает противовирусным действием
ГМ- КСФ	127	Т-лимфоцит, макрофаг		Поддержка ростка миелопоэза в костном мозге
Р-ТФР	112	Активированные Т-лимфоциты и моноциты	P-TGF-R	Мощный иммуносупрессор: ингибирует актива­цию Т-киллеров, макрофагов и гранулоцитов и пролиферацию лимфоцитов Стимулирует ангиогенез
		Активированные макрофаг, ней-		Локальный эффект: Создает очаг местного воспаления в покровных тканях при инфицировании Активирует биосинтез ИЛ-1, -6
ФНО- alfa	157	трофил, естест­венный киллер и тучная клетка	CD 120	Стимулирует синтез белков острой фазы Системный эффект: Индуцирует симптомы септического шока (ли­хорадка, коллапс, синдром диссеминированно-го внутрисосудистого свертывания и др.)
				Тормозит миграцию моноцитов из очага воспаления
МИФ	115	T -лимфоцит	MIF-R	Стимулирует дифференцировку моноцита в макрофаг Активирует макрофаг