Взаимодействие клеток. Трехклеточная система иммуногенеза

25.10.2015

Представления о необходимости клеточных взаимодействий, как о важнейшем этапе процесса индукции гуморального иммунитета, начали формироваться в конце 50-х - начале 60-х годов прошлого столетия. Этому способствовало накопление трех групп фактов.
Первая группа фактов была получена при изучении механизмов взаимодействия лимфоцит-макрофаг. Была установлена важная роль макрофагов в индукции выработки антител и доказано, что в процессе антителообразования участвует более чем одна клетка. Взаимодействие лимфоцит-макрофаг было существенной стадией в индукции антителогенеза.
> Показано, что процесс эндоцитоза антигена осуществляют макрофаги, тогда как антитела вырабатывают совершенно иные клетки — плазматические.
> Антигенный материал выявляется в поглотивших его макрофагах, но отсутствует в клетках, синтезирующих иммуноглобулины.
> Экстракты, выделенные из контактировавших с антигеном макрофагов, проявляли способность индуцировать образование антител у интактных или сенсибилизированных к данному антигену животных, а иммуногенность таких экстрактов в десятки раз превосходила иммуногенность нативного антигена. Более того, бесклеточный гомогенат макрофагов, которые контактировали с антигеном, индуцировал образование антител в культуре in vitro при его добавлении к клеткам лимфатических узлов неиммунных крыс.
> Способностью индуцировать выработку антител обладали не только макрофагальные экстракты, но и сами макрофаги иммунизированных животных. Однако функции эндоцитоза и индукции антителообразования макрофагов характеризовались разными параметрами. Так, облучение макрофагов в дозе 10 000 P не отменяло их способность фагоцитировать антиген, тогда как облучение в дозе 600 P полностью отменяло способность макрофагальных клеток индуцировать продукцию антител.
> Наблюдалось выраженное несоответствие между числом клеток, например селезенки, пересаженных ареактивным, в частности летально облученным, животным (культура клеток in vivo), и количеством вырабатываемых ими антител. Так, например, увеличение численности в 10 раз стимулированных антигеном пересаженных клеток сопровождалось 60-кратным увеличением титров антител в крови животных. Нелинейный прирост титров антител в ответ на увеличение численности продуцентов антител Челада назвал «эффектом премии». При замене эритроцитарных антигенов (эритроциты барана) бактериальными (непатогенные лептоспиры) 10-кратное увеличение количества трансплантируемых клеток сопровождалось 200-кратным увеличением титров антител.
> Формирование иммунного ответа в лимфоидной ткани экспериментальных животных сопровождалось образованием плазмоклеточных островков, состоящих из макрофагов, окруженных лимфоцитами и пиронинофильными клетками на разных стадиях дифференцировки и соединенных с ними через цитоплазматические мостики. Анализ выявленного факта продемонстрировал срастание мембран макрофагов с окружающими их клетками в зоне образования цитоплазматических мостиков, содержащих отдельные рибосомы, При этом лимфоциты формировали отростки, внедряющиеся в макрофаг, через несколько десятков минут отделялись от макрофагов, трансформировались и подвергались усиленному делению. А макрофаги меняли партнеров взаимодействия. Аналогичные результаты были зарегистрированы кинематографически и воспроизведены in vitro. Было доказано, что кластеры клеток, состоящие из окруженного лимфоцитами макрофага, играют существенную роль в процессе образования антител.
> В условиях иммунизаций животных конъюгатом гаптен-носитель была доказана важная роль носителя в продукции антител к гаптену. Это привело к формулированию эффекта “Carrier specificity” — «специфичности носителя». В ответ на иммунизацию комплексом гаптен-носитель активировались разные типы клеточных форм. Впоследствии эти клетки были определены как В- и T-лимфоциты соответственно.
> Исследование иммунного ответа в суспензионной культуре клеток селезенки in vitro на эритроцитарные антигены показало необходимость участия в этом процессе неразделенной взвеси селезеночных клеток. В тех случаях, когда спленоциты разделяли на прилипающие к пластику клетки и на неприлипающие и исследовали продукцию антител в каждой из выделенных фракций, иммунный ответ отсутствовал и развивался только в условиях их объединения.
В направлении исследований, посвященных взаимодействию лимфоцит-макрофаг, оригинальными были работы Фишмана и Адлера. Авторы индуцировали иммунный ответ с помощью макрофагальной РНК. Для этого помещали в диффузионные камеры, закрытые миллипоровыми фильтрами и непроницаемые для клеток, но не их продуктов, клетки лимфатических узлов интактных крыс в смеси с РНК, выделенной фенольным методом из макрофагов, контактировавших с бактериофагом Т2. Камеры имплантировали в брюшную полость интактных крыс или крыс, облученных в дозе 500 P и в их сыворотке определяли антитела, продуцируемые лимфоцитами в диффузионных камерах и нейтрализующие бактериофаг Т2. В обеих группах крыс-реципиентов наблюдали продукцию специфических антител; PHKa-за, помещенная в диффузионные камеры, отменяла процесс антителообразования. Эти исследования индуцировали огромное число работ по изучению роли макрофагальных нуклеиновых кислот в процессе выработки антител, однако непосредственно проблема роли клеточных взаимодействий в иммунном ответе оставалась фактически не исследованной.
Вторая группа фактов была добыта при изучении механизмов кооперации тимических и костномозговых клеток в антителообразовании, открытом Генри Кламаном и соавт. Авторы трансплантировали ареактивным мышам LAF1/J (облучены в дозе 750 Р) смесь, состоящую из сингенных клеток тимуса и костного мозга. Антиген (эритроциты барана) животным вводили внутривенно и через 4 дня в селезенке определяли титры антиэритроцитарных антител (гемолизинов). Иммунный ответ индуцировало введение стимулируемой антигеном смеси клеток, порознь пересаживаемые с антигеном клетки тимуса или костного мозга, иммунный ответ не развивали или индуцируемый ответ был незначительным. Более того, оказалось, что число антителопродуцентов в основной группе опыта существенно превышало их число при простом суммировании результатов контрольных групп. Был сделан вывод о том, что развитие иммунного ответа определяют межклеточные взаимодействия, а взаимодействие активируемых антигеном клеток тимуса и костного мозга носит характер синергизма.
Вскрытые факты были подтверждены Дэвисом и соавт. и Миллером и Митчеллом в оригинальных модельных системах с использованием неонатально тимэктомированных или тимэктомированных половозрелых мышей, летально облученных и защищенных клетками сингенного костного мозга; мышей с хромосомным маркером Т6Т6 и мышей, иммунизированных против тимических или костномозговых клеток. В использованных системах было доказано, что продуцентами антител являются В-лимфоциты костномозгового происхождения, а тимические Т-клетки выполняют вспомогательную функцию. В процессах кооперации принимают участие только сингенные клетки, аллогенные клеточные элементы не кооперируют.

Взаимодействие клеток. Трехклеточная система иммуногенеза

Несмотря на значимость полученных основополагающих фактов, механизмы развивающихся событий оставались по-прежнему неизвестными, поскольку никак не учитывали огромный накопленный к тому времени фактический материал по той огромной роли, которую играют макрофаги в процессах синтеза антител.
Третья группа фактов решила эту проблему. В 1969 году, независимо друг от друга, рядом авторов (RB. Петров — Россия, MG. Berenbaum — Англия, Т.М. Roitt и соавт. — Англия, М. Richter — Канада) была предложена трехклеточная схема кооперации иммуноцитов в иммунном ответе, включающая макрофаги, тимические (Т-лимфоциты) и костномозговые клетки (В-лимфоциты). Эта схема клеточной кооперации принята и в наши дни (рис. 9.2).
В этот же период времени лимфоциты тимуса I.М. Roitt и соавт. назвали Т-лимфоцитами, а бурсазависимые лимфоциты (не зависят от тимуса, происходят из фабрициевой сумки птиц) — В-лимфоцитами.