Механизмы взаимодействия клеток в реакциях гуморального иммунитета

25.10.2015

В соответствии с современной концепцией трехклеточной кооперации в индукции иммунного ответа гуморального типа участвуют антигенпредставляющие клетки, Т-хелперы и В-лимфоциты. Взаимодействие этих клеток сопровождается широким спектром иммунологических реакций, в целом определяющих защитные функции системы иммунитета в поддержании генетического гомеостаза. Процессы клеточных взаимодействий опосредуются через молекулярные структуры поверхности иммуноцитов, именуемых в целом молекулами адгезии. Однако молекулы адгезии важны не только в процессах формирования иммунного ответа. Значимость их существенно большая. Молекулы адгезии играют важнейшую роль в процессах миграции клеток, их рециркуляции, хоминга, во всех проявлениях реакций иммунитета, требующих направленного движения клеток и их взаимодействия с другими клеточными формами.
Молекулы адгезии
Молекулы адгезии характеризуются как специализированные молекулы клеточной поверхности, избирательно взаимодействующие с мембранными структурами других клеток, эндотелием сосудов или с межклеточным матриксом. Оставляя в стороне взаимодействие молекул адгезии с межклеточным матриксом (ламинин, фибронектин, протеогликаны и др.), остановимся на адгезивной функции клеточных мембран, определяемой четырьмя основными семействами адгезивных мембранных белков — селектинов, интегринов, иммуноглобулиноподобных белков и кадгеринов.
Селектины. Семейство селектинов включает три компонента — E-(CD62E), L-(CD62L) и Р-селектины (CD62P), соответственно от Endothelial, Leucocytic и Plateled, т.е. преимущественно экспрессируемые на клетках эндотелия, лейкоцитах и тромбоцитах. Анализ распределения селектинов показал, что L-селектины преимущественно локализуются на лимфоцитах и нейтрофилах, обнаруживаются также на эозинофилах и клетках системы мононуклеарных фагоцитов — моноцитах и макрофагах; Р-селектин — на тромбоцитах, клетках эндотелия и на нейтрофилах; Е-селектин — на клетках эндотелия. Селектины характеризуются как лектины С-типа, мономеры, домены которых проявляют разные свойства. N-концевой домен селектинов имеет свойства лектинов, т.е. обладает сродством к моносахаридам олигосахаридных цепей и связывает, например, О-сцепленные сульфатированные олигосахариды, содержащие сиаловую кислоту и фукозу. Вследствие этого лигандами для селектинов являются углеводные компоненты клеточной поверхности, связываемые в присутствии Ca2+. Другой внеклеточный домен селектинов, следующий за пектиновым доменом в направлении от N- к С-концу, по структуре подобен эпидермальному фактору роста. За ним следует ряд повторяющихся доменов, гомологичных доменам белков (Н, DAF и мембранный кофакторный белок), контролирующих систему комплемента. Количество таких доменов в разных молекулах селектинов различно, по их количеству и различается структура селектинов, в Е-селектине их 5, в L-селектине — 2, в Р-селектине — 9.
Лигандами для L-селектинов являются сульфатированные гликозаминогликаны на разных белках, включая молекулы GlyCAM-1 (Glycosilated cell adhesion molecule-1), CD34 (один из основных маркеров гемопоэтических стволовых клеток), PSG-1 (P-selectin glycoprotein-1) и MAdCAM-1 (Mucosal addressin cell adhesion molecule-1). Лигандами для E- и Р-селектинов являются сиалированные гликаны Lewis, ассоциированные с белком CD15. Р-селектин связывает также молекулу PSGL-1 (P-selectin glycoprotein ligand-1). Муциноподобные молекулы со сродством к селектинам, выполняющие функции лигандов, именуются адресатами. Реализация взаимодействия селектинов с адрессинами на высоком эндотелии посткапиллярных венул лимфоидной ткани играет важную роль на начальных этапах процесса диапедеза лейкоцитов и их накопления в очаге воспаления. Основные молекулы селектинов и адресатов, экспрессируемые на клетках системы иммунитета, показаны в табл. 9.1.

Механизмы взаимодействия клеток в реакциях гуморального иммунитета

Интегрины представляют собой эволюционно консервативное семейство молекул адгезии, экспрессирующихся на многих клетках, включая лейкоциты, и являющихся трансмембранными гетеродимерами, состоящими из поли-пептидных α- и β-цепей, связанных с актином цитоскелета, непосредственно или через его белковые компоненты — α-актин, винкулин или талин. Многие интегрины связывают белки внеклеточного матрикса (коллаген, ламинин, фибронектин). В связи с этим название «интегрины» определяют их функции, интегрирующие молекулярные структуры вне клетки с цитоскелетом внутри клетки. Среди различных молекул адгезии семейство интегринов составляет основную группу.
У млекопитающих известно 8 β-цепей и 18 a-цепей, нековалентные связи которых в разных комбинациях образуют, по меньшей мере, 24 интегрина, пронизывающих мембрану Взаимодействие внеклеточного I-домена (от Inserted domain), имеющегося у всех β-цепей интегринов и части их α-цепей, с N-концевым доменом (β-propeller) α-цепей удерживает вместе интегриновый димер на клеточной мембране. Оба домена (I-domain и β-propeiler) участвуют в связывании лигандов. С помощью трансмембранного сегмента интегрины заякорены в клеточной мембране, их цитоплазматический хвост гомологичных цепей характеризуется межвидовой консервативностью, играет значимую роль в передаче сигнала в клетку, участвует в эффективной сборке гетеродимера.
В зависимости от общей β-цепи, ассоциированной с разными α-цепями, интегрины образуют ряд подсемейств. Наиболее изучены подсемейства интегринов β1 и β2, преимущественно экспрессирующиеся на клеточной мембране иммуноцитов. В целом β1-интегрины так же, как и интегрины β4, связывают молекулы внеклеточного матрикса, β2-интегрины обеспечивают связывание лейкоцитов с эндотелием или с другими клетками иммунной системы, β3-интегрины (цитоадгезины) обеспечивают взаимодействие тромбоцитов и нейтрофилов в очагах воспаления или повреждения сосудов. Интегрины играют важную роль в процессах эмиграции лейкоцитов из кровеносных сосудов в ткани, в процессах хоминга и в процессах межклеточных взаимодействий. Их связывание с лигандами в существенной степени зависит от присутствия ионов Mg2+ и Ca2+. Экспрессия отдельных интегринов на клетках иммунной системы показана в табл. 9.2.
Механизмы взаимодействия клеток в реакциях гуморального иммунитета

Семейство адгезивных иммуноглобулиноподобных белков. Ig-подобные адгезивные белки — отдельные полипептиды, однако некоторые из них характеризуются мультимерностью, имеют две (CD8) или четыре (TCR) субъединицы. Компоненты этого суперсемейства, например антиген ICAM, в процессе взаимодействия АПК-Th усиливают связывание TCR с комплексом антигенный пептид-МНС. Более того, ICAM-1 клеток эндотелия, взаимодействуя с интегринами лейкоцитов, способствует их адгезии и миграции в участки воспаления в соединительной ткани.
Наиболее значимыми адгезивными иммуноглобулиноподобными структурами суперсемейства иммуноглобулинов являются антигенраспознающие рецепторы В- (мономерный slgM — BCR) и Т-лимфоцитов (αβTCR и γδTCR). Членами суперсемейства являются также другие молекулы адгезии — MHC-I и МНС-II, LFA-2 (CD2), LFA-3 (CD58), ICAM-1 (CD54), ICAM-2 (CD102), ICAM-3 (CD50), VCFV-1 (CD106). Антигены ICAM-1, ICAM-2 и ICAM-3 являются лигандами для β2-интегрина LFA-1 (CD11a/CD18), молекула ICAM-1 связывается также с β2-интегрином MAC-1 (CD11b/CD18). Экспрессия отдельных иммуноглобулиноподобных белков адгезии на клетках иммунной системы показана в табл. 9.3.
Механизмы взаимодействия клеток в реакциях гуморального иммунитета

Кадгерины. Семейство мембранных белков, включающих ряд подсемейств — E-, P- и N-кадгеринов. Особенностью действия Е-кадгеринов является участие в формировании межклеточных взаимодействий в эпителиальной ткани. Р-кадгерин экспрессируется на клетках трофобласта, плаценты и эпидермиса. N-кадгерин локализуется в нервной и мышечной тканях. Это семейство кадгеринов именуется классическим. Экспрессией на эпителии характеризуются десмосомальные кадгерины — десмоколлины и десмоглеины.
Адгезивная способность кадгеринов проявляется только в присутствии ионов Ca2+. Этой особенности (кальций-зависимой адгезии — Calcium-dependent adhesion) обязано название семейства — кадгерины (Cadherins). Структурным маркером кадгеринов служит домен Cad, состоящий из примерно 110 аминокислотных остатков, образующих складку из 7 р полос, уложенных в сэндвич. Молекулы Ca2+ связываются с тремя участками соседних Cad-доменов, соединяя их в жесткий стержень, оппозитными участками доменов Cad являются их N- и С-концы. В отсутствие Ca2+ домены свободно вращаются вокруг их липкерных пептидов.
Цитоплазматические домены кадгеринов ассоциированы с цитоскелетом и адаптерными белками, этим они стабилизируют связь между клетками. Классические кадгерины в цитоплазме ассоциированы с адаптерным белком — β-катенином, десмосомальные кадгерины — с γ-катенином и десмоплакином, Кадгерины и катенины участвуют в передаче внеклеточного сигнала, контролируют пролиферацию, миграцию и дифференцировку клеток.
К другим молекулам адгезии относят CD44 (экспрессируется на большинстве клеточных типов, включая T- и В-лимфоциты, моноциты, гранулоциты, дендритные клетки, эритроциты, фибробласты, клетки эпителия и эндотелия), муцины (CD34, CD43, экспрессируются на лейкоцитах и клетках эпителия), общий антиген лейкоцитов LCA (CD45, экспрессируется на белых клетках крови), коннексин (экспрессируется на клетках эпителия, мышечной и нервной тканях), глипикан (экспрессируется на клетках эпителия и эндотелия), галактозилтрансфераза (экспрессируется на многих типах клеток, включая сперму) и др.
Пусковым сигналом, индуцирующим формирование иммунного ответа, является распознавание Т-хелпером антигена, представляемого антигенпредставляющими клетками (АПК). В результате этого Т-хелперы активируются, взаимодействуют с В-лимфоцитами и способствуют их размножению и дифференцировке в плазматические клетки — продуценты антител, В свою очередь, процессу представления антигена предшествует стадия образования комплекса антигенный пептид-молекула МНС-II. Такой комплекс формируется в АПК в период доиммунного воспаления и представляет собой важнейший этап врожденного иммунитета, закладывающий молекулярные основы адаптивного иммунитета.
Образование комплекса антигенный пептид-продукт генов главного комплекса гистосовместимости класса II
Формирование комплексов, состоящих из пептидов фрагментированного антигена и антигенов главного комплекса гистосовместимости класса II (МНС-11) (рис. 9.3b) происходит непосредственно после экзоцитоза антигена антигенпредставляющими клетками. Этот процесс начинается после синтеза цепей α и β антигенов MHC-II в эндоплазматическом ретикулуме АПК. Образованный α- и β-цепями димер стабилизируется шапероном калнексином и временным соединением с третьей, инвариантной цепью I или II (Invariant chain), которая также выполняет функцию шаперона. Кроме того, эта цепь обеспечивает защиту антигенсвязывающего желоба, формируемого α- и β-цепями, и последующее перемещение комплекса в эндосомальный отдел. В эндосома льном отделе тример сохраняется 2-4 часа — период времени, в течение которого участки инвариантной цепи, выходящие за антигенсвязывающий желоб «отстригаются» кислыми протеазами (катепсин S). Однако фрагмент CLIP инвариантной цепи (от Class II-associated invariant chain peptide), локализующийся в антигенсвязывающем желобе и имеющий к нему сродство, остается в желобе неразрушенным. Из желоба он вытесняется экзогенным пептидом фрагментированного антигена. В этом процессе значимую роль играет третий шаперон — DM — неэкспрессируемая на клеточной мембране неклассическая молекула MHC-II, кодируемая генами главного комплекса гистосовместимости (у мышей антиген Н-2М). Антигены DM непосредственно пептиды не связывают, но стабилизируют α- и β-цепи MHC-II и катализируют вытеснение нестабильно связанного фрагмента CLIP из антигенсвязывающего желоба и замену его антигенным пептидом, аффинным к антигенсвязывающему желобу MHC-IL Явление замены нестабильно связанных с MHC-II пептидов антигенами HLA-DM получило название эффекта «пептидного обучения». Весьма важным является то, что при помощи антигенов DM комплекс пептид-MHC-II удерживается на клеточной мембране в течение длительного времени, достаточного для активации соответствующих клеток фенотипа CD4.
В свою очередь функции антигена HLA-DM регулируются неклассическими антигенами HLA-DO (у мышей 11-20). Эти антигены также не экспрессируются на клеточной мембране и подавляют способность антигенов HLA-DM катализировать вытеснение молекулы CLIP из антигенсвязывающего желоба и связывание MHC-II с другими пептидами. Поскольку экспрессия DM, но не DO, усиливается ИНФу, секретируемым T- и NK-лимфоцитами в процессе воспалительного ответа, экспрессия антигена DM превышает экспрессию антигена DO, и это превышение сопровождается функционированием антигена HLA-DM.
Механизмы взаимодействия клеток в реакциях гуморального иммунитета

Образованный комплекс антигенный пептид-молекула MHC-II перемещается на клеточную мембрану и представляется Т-хелперам для распознавания. При этом распознается не только пептид, но и представляющий его антиген МНС-II. Иначе говоря, развивается процесс двойного распознавания. В том случае, если не произошло соединение димера MHC-II с антигенным пептидом, то такая молекула транспортируется в лизосомы, где подвергается деградации.
Шапероны — белки семейства теплового шока, обеспечивающие нормальное формирование соответствующей вторичной и третичной структуры полипептидной цепи, растущей в процессе трансляции, и препятствующие ее агрегации с другими белками. Шапероны участвуют в переносе белков в митохондрии.
Эффект двойного распознавания
Эффект двойного распознавания открыли в 1974 году Питер Догерти (Р.С. Doherty, Австралия) и Рольф Цинкернагель. В 1996 году авторы открытия были удостоены Нобелевской премии.
Суть эффекта заключается в распознавании Т-хелперам и пептидов фрагментированного антигена или вирусных частиц в комплексе с антигенами главного комплекса гистосовместимости класса II (MHC-II) антигенпредстав-ляющих клеток (АПК) или цитотоксическими лимфоцитами любых клеток организма, экспрессирующих антигены главного комплекса гистосовместимости класса I (МНС-I). В том случае, если АПК представляют Т-лимфоцитам пептиды чужеродного антигена или вирусные частицы в комплексе со «своим» антигеном гистосовместимости, то Т-хелперы индуцируют формирование иммунного ответа против представляемого антигена, антигенпредставляющие клетки распознаются Т-лимфоцитами как «свои», против них реакции иммунитета не развиваются. Однако, если АПК несет антигены гистосовместимости, не тождественные таковым Т-лимфоцитов, они распознаются цитотоксическими лимфоцитами как «чужие», и такая клетка подлежит уничтожению (рис. 9.4). В этом случае T-лимфоциты активируются и развивают реакции клеточного типа против любых клеток — генетически чужеродных (например, при трансплантациях несингенных клеток, тканей или органов) или против клеток собственного организма, ставших генетически чужеродными вследствие мутаций, развития новообразований или инфицирования внутриклеточными паразитами. На мембране таких клеток нарушается процесс нормальной экспрессии антигенов гистосовместимости, клетка становится опасной для организма и разрушается активированными эффекторными Т-лимфоцитами. Эти механизмы лежат в основе явления генетической рестрикции (генетического ограничения), определяющего индукцию иммунологического ответа на антиген, представляемый АПК Т-лимфоцитам. Клональная природа иммунологического ответа определяется активацией только того клона клеток, который экспрессирует антигенраспознающий рецептор только для конкретного распознаваемого антигена. Иначе говоря, при взаимодействии активированного ЦТЛ с генетически чужеродной клеткой-мишенью уничтожаются только те клетки-мишени, антигенами которых были активированы ЦТЛ. В случае взаимодействия ЦТЛ, активированного антигенами одной клетки-мишени, с клеткой-мишенью, экспрессирующей иные антигены, такая клетка не разрушается. Для ее уничтожения необходимы новые ЦТЛ, активированные экспрессируемыми ею антигенами.
Механизмы взаимодействия клеток в реакциях гуморального иммунитета

Открытие эффекта двойного распознавания высветило новые грани функций антигенов МНС. Стало очевидным, что антигены гистосовместимости участвуют не только в трансплантационном и противоопухолевом иммунитете, но и в процессах формирования нормального иммунного ответа на антигенное раздражение. Иначе говоря, вскрыт один из механизмов нормальной физиологической функции комплекса генов МНС, продукты которых по сути дела являются рецепторными структурами для пептидных молекул или инфекционных частиц, непосредственно участвующими в процессах распознавания чужеродных субстанций.
Взаимодействие АПК - Т-хелпер и механизмы распознавания антигена
Несмотря на то, что молекулы антигена могут проникать в периферические органы иммунной системы через кровь (например в селезенку) или через афферентные лимфатические сосуды (например в лимфатические узлы), доставка их с помощью АПК во вторичные органы является основной. При первичном ответе функции АПК выполняют дендритные клетки, представляющие Т-хелперам антигенные пептиды в комплексе с антигенами MHC-II в тимусзависимых областях периферических органов системы иммунитета. Эффективность участия дендритных клеток в этих процессах определяется их высокой миграционной активностью, менее полной по сравнению с макрофагами, фрагментацией антигена, обеспечивающей эффективное встраивание антигенных пептидов в антигенсвязывающий желоб антигенов МНС-II, а также способностью их структур длительно сохранять на клеточной поверхности комплекс пептид-МНС-II.
Наиболее наглядным примером функций АПК является представление комплекса пептид-МНС-II клетками Лангерганса кожи, характеризуемыми по современной гистологической классификации как белые отросчатые эпидермоциты. Будучи незрелыми, эти клетки эффективно пиноцитируют молекулы антигена, фрагментируют его и экспрессируют на клеточной поверхности в виде комплекса пептид-МНС-П. Тем не менее, на этом этапе функционирования клетки Лангерганса не обладают способностью активировать Т-хелперы, по-видимому, вследствие отсутствия костимулирующих молекул В7 (CD80, 86) и неспособности секретировать ИЛ-12, Из участков повреждения кожи клетки Лангерганса мигрируют в региональные лимфатические узлы, в частности в паракортикальную зону, через стадию вуалевых клеток дифференцируются в интердигитальные дендритные клетки и утрачивают способность к эндоцитозу антигена, но приобретают способность представлять его молекулы Т-лимфоцитам.
Физический контакт АПК и Т-хелперов сопровождается их взаимодействием, обеспечиваемым целым рядом мембранных структур, экспрессируемых обеими клетками и формирующих специализированную структуру — иммунологический синапс. Зона иммунологического синапса включает два типа молекулярных структур — центральный супрамолекулярный активационный комплекс — C-SMAC (Central supramolecular activation complex) и периферический супрамолекулярный активационный комплекс — p-SMAC (Peripheral supramolecular activation complex), В поперечном сечении зону межклеточного иммунологического синапса, включающего указанные молекулярные структуры, именуют «бычьим глазом». На рис. 9.5 показано поперечное сечение иммунологического синапса. Представлены также образующие его молекулярные структуры АПК и Тh.
Механизмы взаимодействия клеток в реакциях гуморального иммунитета

Первоначальные стадии взаимодействия АПК-Th индуцируют молекулы адгезии LFA-3 (CD58) на АПК и LFA-2 (CD2) на Т-хелперах, которые как бы прощупывают возможность взаимодействия клеток и устанавливают между ними слабые контакты. Более эффективным является взаимодействие молекул адгезии ICAM-1 (CD54) на АПК и LFA-1 (CD 11 a/CD 18) на Th, благодаря чему подавляется миграционная активность Т-лимфоцитов и преодолевается эффект отталкивания клеток, обусловленный наличием на их мембране отрицательно заряженных гликопротеинов (CD43 и др.). Формируемое взаимодействие клеток является достаточно эффективным, поскольку интегрин LFA-1 на Т-хелперах через белок талин связан с актином цитоскелета. Во взаимодействии АПК - T-хелпер значимую роль играют и другие молекулы адгезии — на АПК ICAM-2 (CD 102) и DC-SIGN (высокоаффинный лектин С-типа, экспрессируется только на дендритных клетках) и LFA-1 (CD11а/18) и ICAM-3 на Т-хелперах соответственно.
Установление физического контакта между клетками, обусловленного взаимодействием экспрессируемых ими молекул адгезии и интегринов, характеризует формирование зоны p-SMAK и создает предпосылки для формирования более плотного центрального кластера иммунологического синапса c-SMAK.
Этот кластер включает рецепторно-корецепторный антигенраспознающий комплекс Th (состоит из αβTCR, цепей антигена CD3 и корецептора CD4), взаимодействующий с мембранными молекулами АПК (антигенные пептиды в комплексе с антигенами MHC-II), а также ряд костимулирующих молекул, обеспечивающих усиление и прохождение внутриклеточных активационных сигналов, генерируемых антигенраспознающим комплексом Т-хелперов. Во взаимодействии Th - АПК, приводящем к распознаванию Т-лимфоцитарным TCR представляемого АПК комплекса МНС-пептид, важным для развития полноценного иммунного ответа является взаимодействие корецептора CD4 Т-клеток с MHC АПК,
Считается, что в этом случае иммунный ответ на антиген примерно в 100 раз превышает таковой, развивающийся при отсутствии взаимодействия CD4-MHC, Костимулирующие молекулы взаимодействующих клеток характеризуются двумя рядами. Один из них представлен антигенами В7-1 и В7-2 (CD80/CD86) на АПК, взаимодействующими с антигеном CD28 Th, другой — антигеном CD40L (CD 154) на Th, взаимодействующим с антигеном CD40 АПК.
Таким образом, зона с-SMAK включает молекулярные структуры двух типов. Одни из них обеспечивают распознавание «своего» и «чужого», являющегося основой клеточного взаимодействия и определяющего его развитие, другие необходимы для образования и прохождения эффективного внутриклеточного активационного сигнала. Активирующиеся в результате этого клетки пролиферируют, дифференцируются, экспрессируют на мембране новые структурные композиции, усиленно продуцируют и секретируют растворимые продукты. Т-лимфоциты фенотипа CD4, активируемые в результате взаимодействия с АПК и под влиянием секретируемых АПК цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-6) пролиферируют, секретируют ИЛ-2, экспрессируют ИЛ-2-рецепторы (ИЛ-2R) для секретируемого ими ИЛ-2 и дифференцируются в Тh2. Повышение секреции Т-хелперами ИЛ-2 и его действие на собственные мембранные рецепторы усиливает дифференцировочные процессы, продукцию Тh2 новых цитокинов (ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-10 и др.) и сопровождается увеличением массы Th, необходимой для взаимодействия с В-лимфоцитами — предшественниками продуцентов антител. Взаимодействие АПК и Th, индуцируемое молекулами иммунологического синапса, приводит к активации не только Th, но и АПК.
На поздних этапах клеточных взаимодействий активированные Т-лимфоциты начинают экспрессировать молекулы антигена CTLA-4 (CD152), структурно сходного с антигеном CD28, но проявляющего супрессорные свойства. В связи с этим взаимодействие антигенов В7-1 и В7-2 (CD80/CD86) на АПК с антигеном CTLА-4 (CD152) Th приводит к торможению процесса активации Th.
Анализ событий в синапсе, индуцированных взаимодействием представляемого комплекса пептид-МНС-II с распознающим комплексом TCR-CD3, демонстрирует перераспределение мембранных и внутриклеточных молекул с образованием кольцевых скоплений не только на уровне поверхностных, но и цитоплазматических структур, обеспечивающих более тесное взаимодействие клеточных элементов, формирование сигнального пути, экспрессию соответствующих генов и активацию взаимодействующих клеток. При этом постулируется, что один и тот же комплекс пептид-МНС-II может последовательно взаимодействовать с несколькими рецепторными молекулами TCR-CD3, но активация лимфоцитов осуществляется только в результате кластеризации рецепторов и корецепторов, т.е. «сшивания» нескольких рецепторов одним антигеном.
Совершенно очевидно, что АПК, в частности дендритные клетки, не проявляют специфичность в отношении экспрессируемого на мембране антигенного пептида, специфичность проявляется только на уровне антигенраспознающих рецепторов лимфоидных клеток. При этом численность комплексов пептид-MHC-II на АПК, необходимая для активации Т-хелпера со специфическим для антигена TCR, весьма мала и составляет 1-10 молекул при экспрессии на АПК огромного количества (около 1 млн) иных комплексов пептид-МНС-II. Весьма небольшими величинами характеризуются и клоны Т-лимфоцитов, несущие рецептор к данному конкретному пептиду. С.A. Janeway и др. оценивают случайные взаимодействия между T- и В-лимфоцитами, как 1 к 10в8-10в12. В связи с этим вероятность активации Т-клеток весьма мала. Однако существует механизм, с помощью которого такая вероятность значительно возрастает. Это «механизм улавливания циркулирующих лимфоцитов».
Механизм улавливания циркулирующих лимфоцитов преимущественно функционирует в региональном лимфатическом узле, в его паракортикальной области (Т-зависимая зона), куда мигрируют дендритные клетки, длительно удерживающие на поверхности комплекс антигенный пептид-МНС-II. Поступающие в лимфатический узел с афферентной лимфой Т-лимфоциты, экспрессирующие специфические антигенраспознающие рецепторы к антигенным пептидам, представляемым АПК, взаимодействуют с ними, формируют иммунологический синапс и вследствие этого задерживаются и оседают в лимфатическом узле. Т-лимфоциты, не экспрессирующие антигенраспознающие рецепторы к данному пептиду и характеризующиеся иной клональной природой, в лимфатическом узле не задерживаются и продолжают рециркуляцию (рис. 9.6).
Механизмы взаимодействия клеток в реакциях гуморального иммунитета

Этому процессу содействуют различные клетки лимфатического узла (стромальные клетки, макрофаги и др.), секретирующие под влиянием антигенной активации провоспалительные цитокины, которые индуцируют развитие воспаления и в т.ч. интенсифицируют кровоток, обеспечивая повышенную интенсивность миграционного процесса лимфоцитов через лимфоидный орган.
В результате процесса улавливания в региональном лимфатическом узле сосредотачиваются практически все клетки, способные обеспечить формирование специфического иммунного ответа. Удаление такого узла через несколько часов после поступления антигена в организм отменяет формирование к данному антигену специфического иммунного ответа.
Взаимодействие Т-хелпер - В-лимфоцит и формирование антителосинтезирующего механизма
Формирование антителосинтезирующего механизма, включающего пролиферацию В-лимфоцитов, их дифференцировку в плазматические клетки, синтез и секрецию ими иммуноглобулиновых молекул, представляет собой достаточно сложный процесс, для индукции которого В-клетке необходимо получить сигнал как со стороны антигена, так и со стороны Т-хелпера, Распознавание антигена осуществляется антигенраспознающим В-клеточным рецептором (BCR), сигнальная функция которого усиливается в 1000-10000 раз в результате его агрегации с корецепторными молекулами CD 19, CD21 (CR2) и CD81 (ТАРА-1). В корецепторном комплексе молекулы CD21 и CD81 являются лигандами для антигена CD19. Значимость этого антигена продемонстрирована на мутантных мышах с дефицитом CD19. Такие животные не способны продублировать антитела ко многим тимусзависимым антигенам. Поскольку В-лимфоциты являются антиген представляющими клетками, распознавание и последующий эндоцитоз антигена сопровождаются его фрагментацией, образованием комплекса антигенный пептид-МИС-П и экспрессией комплекса на клеточной мембране. Взаимодействие Th2 с В-лимфоцитом, выступающим в качестве АПК, сопровождается формированием такого же иммунологического синапса, который формируется при взаимодействии Тb2 с другими АПК, например с дендритными клетками. В результате такого взаимодействия активируется как В-лимфоцит, так и Th. В-лимфоциты получают стимул, необходимый для их размножения и созревания в плазматические клетки, Тb2 — для экспрессии ряда мембранных структур и выработки цитокинов, усиливающих развивающиеся процессы. Так, в результате клеточных взаимодействий на Th регистрируется экспрессия антигена CD154 (лиганд CD40), принадлежащего к семейству ФНО (фактора некроза опухоли). Этот лиганд связывает антиген CD40 В-клеток, относящийся к семейству цитокиновых рецепторов для ФНО, и вводит покоящиеся В-лимфоциты в фазу клеточного цикла. Рецептор не содержит домена DD (Death domain) — домена смерти, подобно другим рецепторам для ФНО, содержащим этот домен и играющим ключевую роль в процессах апоптоза, но влияет на развитие всех фаз В-клеточного ответа так же, как важен для активации других АПК — дендритных клеток и макрофагов. Лиганд индуцирует также экспрессию на В-клетках костимулирующих молекул, в частности семейства В7. Взаимодействию Th2 с В-клетками и индукции пролиферации последних способствует также ряд других молекул, членов семейства ФНО и рецепторов для ФНО. Они включают взаимодействие кости-мулятора ICOS (Inducible costimulator), лиганда CD30 (CD153) и лиганда 41BB Т-клеток с молекулами LICOS, CD30 и 41BB В-клеток соответственно. Наряду с этим клеточные взаимодействия запускают синтез и секрецию Т-хелперами цитокина ИЛ-4, являющегося, с одной стороны, сильнейшим фактором рос та для В-клеток, способным также усиливать антигенпредставляющую функцию АПК и экспрессию на их мембране продуктов генов МНС-11. С другой стороны, ИЛ-4 является основным цитокином, стимулирующим дифференцировку ThO в Th2 и способствующим увеличению их количества в период формирования иммунного ответа. Наряду с ИЛ-4 Т-хелперами индуцируется секреция цитокинов ИЛ-5, ИЛ-6 и ИЛ-10, важных для формирующегося В-клеточного ответа. ИЛ-5 и ИЛ-6 являются дифференцировочным фактором В-лимфоцитов, ИЛ-10 усиливает эти процессы, блокируя дифференцировку Th0 в Th1 и подавляя функции последних.
Взаимодействие В-лимфоцитов с Т-хелперами так же, как и взаимодействие Th с дендритными АПК, происходит в Т-клеточной зоне лимфоидной ткани. Мигрируя в лимфатические узлы через венулы высокого эндотелия, В-лимфоциты из зоны совместной локализации T- и В-клеток (мозговой слой) через паракортикальную (Т-клеточную) зону быстро перемещаются в кортикальную (В-клеточную) зону. Ho В-клетки, распознающие те же эпитопы антигена, что и Т-хелперы, улавливаются взаимодействием с Th2, распознающими комплекс антигенный пептид-МНС-II, представляемый им дендритными клетками. В результате активации Т-хелперами В-лимфоциты вступают на путь пролиферации и дифференцировки и покидают зону взаимодействия с Т-клетками.
В селезенке часть активированных В-клеток мигрирует в пограничную с Т-клеточной зоной область и в красную пульпу, в лимфатических узлах — в медуллярные тяжи. В этих участках В-клетки образуют так называемые «первичные фокусы (очаги)», где созревают в антителосинтезирующие плазмобласты. Эти клетки начинают секретировать антитела, но продолжают делиться. По прошествии нескольких дней клетки погибают и подвергаются апоптозу или продолжают дифференцироваться в плазматические клетки. В течение этого процесса на В-лимфоцитах надает экспрессия мембранных иммуноглобулинов, утрачивается экспрессия ими МНС-II, клетки перестают размножаться и представлять антиген Т-хелперам, но существенно возрастает их способность секретировать молекулы Ig. Эти антитела представляют собой первичную специфическую линию защиты гуморального иммунитета в глобальном процессе защитного адаптивного иммунитета, формируемом организмом в ответ на поступающий антиген.
Другая часть активированных В-клеток мигрирует в первичные лимфоидные фолликулы. В фолликулах В-клетки формируют очаги пролиферации и дифференцировки, именуемые зародышевыми центрами. Фолликулы с зародышевыми центрами, как отмечалось выше, именуют вторичными фолликулами. Термин «зародышевый центр» в лимфатических тканях впервые предложил W. Flemming, в 1921 г. Т. Hellman предложил называть эту структуру «реакционным центром», однако этот термин не прижился.
В зародышевых центрах подавляющее большинство клеток составляют В-лимфоциты, но примерно 10% клеток представлено антигенспецифичеcкими Т-клетками, оказывающими необходимое хелперное содействие В-клеткам. Первичные фолликулы, помимо зародышевых центров, содержат огромные количества покоящихся В-лимфоцитов, не принимающих участия в процессе образования антител к данному антигену. Эти В-клетки вытесняются зародышевыми центрами на периферию фолликула, где они образуют зону мантии. Покоящиеся В-клетки локализуются вокруг фолликулярных дендритных клеток, которые удерживают в пределах фолликула с помощью секретируемых хемокинов (CXCL13) не только покоящиеся, но и активированные В-клетки. На ранних этапах гуморального иммунного ответа В-лимфоциты вырабатывают антитела классов IgM и IgD, однако, несмотря на это, IgM продуцирует около 10% плазматических клеток. Доля вырабатываемого IgD на всех этапах иммунного ответа небольшая. На последующих этапах иммунного ответа синтез антител классов IgG и IgA становится преимущественным, В особых случаях при действии на организм аллергенов плазматические клетки секретируют антитела класса IgE. Смену классов иммуноглобулинов, продуцируемых плазматическими клетками, именуют переключением изотипа продуцируемых антител или изотипическим переключением. Наиболее важной стадией процесса взаимодействия Th с В-лимфоцитами при иммунном ответе на тимусзависимые антигены, обеспечивающей переключение синтеза IgM на другие классы антител, является взаимодействие молекул CD40L Т-хелперов с CD40 В-лимфоцитов. При ответе на тимуснезависимые антигены, при отсутствии лиганда CD40, в переключении продукции с IgM на IgG сигнальную роль выполняет фактор BAFF (В cell-activating factor of the TNF family) — фактор семейства ФНО, активирующий В-клетки. Этот фактор продуцируется макрофагами и дендритными клетками, взаимодействует с рецепторными структурами (BAFF-R) В-лимфоцитов, способствует их выживанию в лимфоидном фолликуле.
Одновременно с процессом изотипического переключения В-лимфоциты зародышевых центров подвергаются соматической гипермутации и аффинному созреванию. Гипермутация в зародышевом центре является точковой. В процессе гипермутации выбраковывается, подвергается апоптозу и эндоцитируется макрофагами множество клеточных форм, утративших BCR, обладающих пониженной способностью связывать антиген или сниженной аффинностью. В среднем программируемой клеточной смерти (апоптозу) подвергается каждая вторая пролиферирующая В-клетка зародышевого центра. В целом эти процессы оказывают значимое влияние на повышение аффинности секретируемых антител, значимого фактора иммунного ответа в формировании эффективного защитного механизма против поступающего в организм антигена. Выживание в зародышевом центре прошедших отбор В-лимфоцитов обеспечивается комбинированным сигналом со стороны BCR и молекулы CD40, активирующим экспрессию белка Bcl-XL, подобного по действию Вс1-2, защищающего В-лимфоциты от апоптоза.
Механизмы взаимодействия клеток в реакциях гуморального иммунитета

В зародышевых центрах, как и в первичных фокусах, быстроделящиеся клетки (в среднем каждые 6-8 ч) постепенно утрачивают способность экспрессировать на мембране Ig, особенно IgD. Такие клетки именуют центробластами. Эти клетки образуют так называемую темную зону зародышевого центра, состоящую из плотно упакованных пролиферирующих В-клеток. По мере созревания дифференцирующиеся В-лимфоциты перемещаются в светлую зону зародышевого центра, содержащую большие количества фолликулярных дендритных клеток и значительные количества Т-лимфоцитов (рис. 9.7). Клетки светлой зоны именуются центроцитами, являются потомками центробластов. В процессе созревания часть клеток зародышевого центра дифференцируется в плазмобласты и затем в плазматические клетки. Последние мигрируют в костный мозг и длительно там локализуются, получая сигналы для выживания от стромальных клеток и составляя длительно функционирующий источник высокоаффинных антител. Другая часть пролиферирующих клеток зародышевого центра, будучи стимулированной антигеном, дифференцируется в долгоживущие В-клетки памяти. Эти клетки не делятся или делятся с низкой скоростью, экспрессируют мембранные иммуноглобулины и антигены MHC-II, но не вырабатывают антитела или продуцируют их крайне медленно. В-клетки памяти наследуют все особенности генетических сдвигов клеток зародышевого центра, включая соматические мутации, реанжировку генов и переключение изо-тина секретируемых антител. В отличие от наивных В лимфоцитов В-клетки памяти характеризуются высокой аффинностью (табл. 9.4), при повторном контакте с антигеном, индуцировавшим их образование, В-клетки памяти развивают анамнестический ответ, существенно более быстрый и интенсивный.
Механизмы взаимодействия клеток в реакциях гуморального иммунитета