Адоптивный перенос иммунитета

25.10.2015

Экспериментируя с мышиными тканевыми и клеточными трансплантатами, Руперт Биллигхем, Лесли Брент и Питер Медавар в 1953 году показали, что состояние сенсибилизации к антигену может быть пассивно перенесено реципиенту с трансплантатом специфически сенсибилизированных лимфоидных клеток донора, которые продолжали успешно функционировать в новом для себя организме. Такой перенос иммунитета был обозначен Р. Биллигхемом и соавторами как адоптивный перенос, а сам иммунитет был назван адоптивным или воспринятым иммунитетом (рис. 14.4), Адоптивный перенос лимфоцитов обычно используют для оценки функциональной активности отдельных клеточных форм или для разработки приемов клеточной терапии, например в экспериментальной онкологии, с помощью Т-лимфоцитов, специфически сенсибилизированных опухолевыми антигенами. Успешный перенос адоптивного иммунитета интактным животным с помощью сенсибилизированных лимфоцитов, но не сывороточных антител, демонстрирует также ведущую роль лимфоидных клеток в реакциях клеточного иммунитета.

Адоптивный перенос иммунитета

Условия воспроизведения адоптивного иммунитета для опухолевых трансплантатов были разработаны Н. Митчисоном. Несмотря на то, что при отторжении аллотрансплантата образуются серологически идентифицируемые антитела, Н. Митчисон показал, что трансплантат инфильтруют лимфоциты, играющие ведущую роль в его отторжении. Он переносил лимфоциты от мышей, отторгнувших опухоль, интактным животным, ранее никогда не контактировавшим с клетками новообразований. Такие животные отторгали специфические опухолевые трансплантаты, однако интактные животные, получавшие вместо лимфоидных клеток сывороточные антитела, специфические опухолевые трансплантаты не отторгали.
Наибольшей способностью адоптивно переносить состояние иммунитета обладали клетки региональных лимфатических узлов, клетки селезенки и нерегиональных лимфатических узлов были менее эффективными. Состояние сенсибилизированности сохранялось в течение длительного периода времени, в отдельных случаях адоптивный перенос иммунитета был успешным через год после иммунизации животных.
Оригинальный прием оценки активности сенсибилизированных лимфоцитов разработал Дж. Дэвид. Лимфоциты от доноров, сенсибилизированных изоантигенами аллогенных животных, помещали в капилляры совместно с макрофагами от животных сенсибилизирующего генотипа. При инкубировании капилляров в питательной среде in vitro наблюдали существенное угнетение миграции макрофагов из капилляров по сравнению с раздельно инкубируемыми клетками. Из надосадочной жидкости культуры сенсибилизированных лимфоцитов был выделен растворимый фактор, под влиянием которого резко снижалась зона миграции клеток. Фактор был назван фактором, угнетающим миграцию макрофагов (MIF — Migration inhibition factor или Macrophage inhibitory factor). Количественное определение величин зон миграции макрофагов опытных и контрольных культур дает представление об активности сенсибилизированных лимфоцитов или об активности MIF в случае замены фактором сенсибилизированных клеток.
Разработка проблем адоптивного иммунитета сыграла важную роль в формировании целого ряда новых научных направлений, исследование которых обеспечило дальнейшее развитие не только фундаментальной, но и прикладной иммунологии. Имеется в виду создание метода культуры клеток in vivo и трансплантации, в т.ч. с лечебной целью, клеток костного мозга, изучение структурно-функционального строения системы иммунитета, исследование механизмов и генетических закономерностей гуморального и клеточного иммунитета и многое другое. Одним из них стало изучение особенностей трансплантационного иммунитета, в частности реакции «трансплантат против хозяина» (РТПХ).
Реакцию «трансплантат против хозяина» (GVH — Graft-versus-host) открыли в 1957 году независимо друг от друга Р. Биллингхем с соавторами и М. Симонсен (М. Simonsen). Они показали, что введение иммунокомпетентных лимфоидных клеток ареактивному аллогенному реципиенту сопровождается иммунологической реакцией лимфоидных клеток трансплантата против хозяина. Р. Биллингхем трансплантировал лимфоидные клетки мышам, толерантным к из антигенам донора лимфоцитов, М. Симонсен — лимфоциты взрослых кур иммунологически ареактивным генетически отличающимся куриным эмбрионам. Впоследствии оказалось, что реакция «трансплантат против хозяина» может индуцироваться у животных разных видов. Основными условиями индукции РТПХ являются:
> Иммунокомпетентность пересаживаемых клеток, способных индуцировать иммунологические реакции несовместимости.
> Количество пересаживаемых клеток должно быть достаточным для индукции иммунологической реакции.
> Неспособность реципиента отторгать несингенный (аллогенный или ксеногенный) клеточный трансплантат. Эта неспособность может быть обусловлена генетическими причинами (например, реципиенты гибридной природы лишены способности отторгать трансплантируемые родительские клетки вследствие того, что изоантигены генотипа донора имеются в геноме реципиента), действием физических или химических агентов, подавляющих систему иммунитета реципиента (например вследствие действия ионизирующей радиации), возрастом животных с еще несформированной в процессе онтогенеза системой иммунитета (например новорожденные щенки или мыши) или формированием толерантности реципиента к изоантигенам донора, в результате чего реципиент неспособен развивать реакции несовместимости по отношению к пересаживаемым иммунокомпетентным клеткам.
Адоптивный перенос иммунитета

Схема индукции РТПХ у половозрелых животных показана на рис. 14.5. Как отмечалось выше, РТПХ может индуцироваться и у животных с незрелой иммунной системой, т.е у эмбрионов или новорожденных животных. Развивающаяся при этом болезнь у новорожденных животных именуется «Рант-болезнью» (Runtdisease) или «болезнью малорослости», у цыплят, вылупившихся из куриных эмбрионов — эффектом Симонсена. При болезнях «Рант» или «Симонсена» наблюдаются недоразвитие особей, отставание в весе, диарея, кровоизлияния, дерматиты, спленомегалия и последующая гибель (через 12-20 дней). При «Рант-болезни» регистрируются выраженные изменения гистологической картины лимфатических узлов, селезенки, печени. Иммунная система реципиента подавлена, в селезенке отмечается повышенное содержание Т-супрессоров. Временные параметры развития основных симптомов «Рант-болезни» показаны на рис. 14.6.
Адоптивный перенос иммунитета

Количественная оценка РТПХ у новорожденных животных базируется на селезеночном индексе (СИ), определяемом на 10-12 день, по соотношению массы селезенки и массы тела и сравнении СИ у рантирующих и у здоровых (контрольных) животных.
У половозрелых животных PTIIX количественно оценивают по увеличению массы региональных лимфатических узлов. Для этого тестируемые лимфоциты вводят ареактивный животным в подушечки одной задней лапки, например правой, в подушечки другой задней лапки (в данном случае левой) — то же количество разрушенных лимфоцитов — повторным замораживанием-оттаиванием, облучением массированными дозами радиации (10 000 Р) или ультразвуком.
Через 2-3 сут. выделяют паховые лимфатические узлы, определяют их массу и по соотношению правых (увеличена масса за счет развития РТПХ) и левых (реакция отсутствует) лимфатических узлов количественно оценивают выраженность РТПХ.
Другой способ количественной оценки РТПХ основывается на учете инактивации лимфоцитами несингенных стволовых кроветворных клеток (рис. 14.7). При такой постановке опыта мыши — гибриды F1 через 7-8 сут. после сублетального облучения формируют в селезенке колонии кроветворных клеток — КОЕ (колониеобразующие единицы) за счет пролиферации и дифференцировки стволовых кроветворных клеток, мигрирующих в селезенку из костного мозга.
Адоптивный перенос иммунитета

Внутривенное введение таким животным через сутки после сублетального облучения достаточного количества 10в6) клеток лимфатических узлов родительского генотипа сопровождается инактивацией стволовых клеток вследствие развития РТПХ, колонии кроветворных клеток в селезенке таких животных отсутствуют. Сравнение числа колоний в опыте и контроле с подсчетом числа инактивированных колониеобразующих единиц (индекс инактивации КОЕ) дает представление о выраженности РТПХ.
Функционирование в организме половозрелого реципиента пересаженных клеток приводит не только к развитию РТПХ. В зависимости от условий постановки эксперимента направленность иммунологического конфликта и последующей клеточной реакции может существенно изменяться. Так, в случае переноса лимфоцитов нормальным аллогенным реципиентам, способным проявлять реакции несовместимости по отношению к пересаженному трансплантату, развивается реакция «хозяин против трансплантата» (HVG — Host-versus-graft).
Адоптивный перенос иммунитета

В таких условиях отсутствуют факторы (генетические, возрастные, индуцированные действием радиации или химиотерапии), препятствующие развитию иммунологической реакции реципиента против пересаженных чужеродных клеток, происходит отторжение трансплантата (рис. 14.8а). При другой постановке опыта (например, при трансплантации клеток костного мозга от нескольких несингенных доноров с целью защиты аллогенного реципиента от действия ионизирующего излучения) развиваются иммунологические реакции трансплантированных клеток друг против друга — реакция «трансплантат против трансплантата» (GVG — Graft-versus-graft) (рис. 14.8б). Результатом является взаимная инактивация костномозговых стволовых кроветворных клеток аллогенными лимфоцитами, содержащимися в популяции клеток костного мозга. В процессе разработки проблемы «трансплантат против трансплантата» был сделан вывод о нецелесообразности лечения лучевых поражений и других состояний, требующих пересадки стволовых клеток, смесью клеток от нескольких генетически различающихся доноров, как это предлагалось делать в клинике, из-за взаимной инактивации стволовых элементов.
Адоптивный перенос иммунитета

В заключение необходимо отметить, что различная направленность иммунологических конфликтов, развивающихся при адоптивном переносе иммунокомпетентных клеток, вносит уточнения в закономерности трансплантационного иммунитета. Они отображены на рис. 14.9. Эти уточнения касаются только ситуаций, в которых клетки трансплантата обладают способностью распознавать «свое» и «чужое» и развивать реакции иммунологической несовместимости по отношению к алло- и ксеноантигенам. Для остальных тканей применимы законы, схематически изображенные на рис. 14.2.