Отрицательная селекция т лимфоцитов. Положительная селекция T-клеток в тимусе. Центральные органы иммунитета

к МНС I класса

формируются "одинарные позитивы"

Отрицательная селекция т-лимфоцитов

сохраняются только те , чтоне проявляют сродства к собственным молекулам

уничтожаются те , чтопроявляют сродство к собственным молекулам , ассоциированным с молекулами МНС

Наивные специфичные т-лимфоциты

превратится в Т-хелпер, а при взаимодействии с антигенным комплексом, представленным на поверхности макрофага, – в Т-клетку воспаления.

Кроме того, в корково-медуллярной зоне на стадии «двойных позитивов» происходит иотрицательная селекция Т-лимфоцитов, заключающаяся в элиминации Т-лимфоцитов, проявляющих сродство к собственным молекулам, ассоциированным с молекулами МНС. Фенотип Т-лимфоцитов, не прошедших отбор на специфичность (положительную или отрицательную селекцию), соотвествует двойным позитивам (С D 4 CD 8 ) и указывает на незавершенность дифференцировки.

Таким образом, Т-лимфоциты, погибающие в тимусе, не выдерживают два условия положительной селекции (проявляют либо очень высокую аффинность ТКР к молекулам МНС, либо вообще ее не проявляют), либо проявляют реакции на собственные антигены, в результате чего элиминируются отрицательной селекцией. Меньшая же часть популяции Т-лимфоцитов, прошедших жесткие условия отбора на специфичность, покидает тимус и расселяется в периферических органах иммунной системы. Весь путь доантигенного развития Т-лимфоцитов создает потенциал для возможной в будущем (в периферических органах иммунной системы) встречи с различными чужеродными антигенами, но при этом исключает выход в циркуляции наивных Т-лимфоцитов, настроенных на собственные антигены и тех клеток, которые не проявляют сродства к молекулам МНС, в результате чего окажутся неспособными взаимодействовать с комплексами «антигенная детерминанта-молекула МНС» на поверхности антигенпрезентирующих клеток, а, значит, и неспособными пройти антигензависимую дифференцировку, превратится в зрелые и развить иммунный ответ.

Суть клонально-селекционной теории Ф.Бернета заключается в том, что в процессе созревания лимфоцитов происходит строгая выбраковка клеток по следующим признакам:

Неспособность к распознаванию рецепторов МНС 1 и МНС 2 клеток собственного организма;

Способность к распознаванию собственных антигенов, презентируемых на МНС 1 и МНС 2.

Клетки, имеющие вышеперечисленные признаки, подлежат уничтожению. Остальные лимфоциты продолжают дифференцировку и становятся родоночальниками клонов – групп лимфоцитов, имеющих антигенраспознающий рецептор одинаковой специфичности.

Селекция т-лимфоцитов

Незрелые T-лимфоциты мигрируют из костного мозга в кору тимуса и начинают интенсивно делиться. В коре тимуса в процессе контакта с эпителиальными клетками тимуса, которые экспрессируют и MHC I и MHC II молекулы осуществляется позитивная селекция. Лимфоциты, способные взаимодействовать с молекулами МНС, получают позитивный стимул - сигнал к размножению, а клетки неспособные взаимодействовать с МНС получают негативный сигнал к самоликвидации (апоптозу).

Далее прошедшие позитивную селекцию лимфоциты мигрируют в мозговое вещество тимуса и на границе коры и мозгового вещества происходит негативная селекция Т-лимфоцитов. Негативная селекция осуществляется в процессе их взаимодействия с дендритными клетками и макрофагами, которые презентируют собственные антигены организма.

Аутоагрессивные Т-лимфоциты получают сигнал к самоликвидации (негативная селекция), аутотолерантные – продолжают размножаться и покидают мозговое вещество тимуса, расселяются по периферическим органам иммунной системы. Было показано, что в процессе селекции не проходит отбор и погибает около 95% Т-лимфоцитов.

Лимфоциты, располагающиеся в корковом слое тимуса вначале имеют на мембране как CD4, так и CD8 – рецепторы. Далее клетки, распознающие MHC I теряют CD4 и становятся CD8+ , т.е. превращаются в ЦТЛ, а клетки, распознающие MHC II – наоборот, теряют CD8 и превращаются в CD4+, т.е. в Т-хелперы.

Т-лимфоциты, прошедшие дифференцировку и отбор в тимусе называются «наивные» Т-лимфоциты. После встречи с соответствующим антигеном они превращаются в примированные или эффекторные Т-лимфоцитами, готовые воспринимать цитокиновые сигналы к активации.

Селекция в-лимфоцитов

В костном мозге незрелые B-лимфоциты, проходят негативную селекцию. Лимфоциты, способные связывать собственные антигены своим поверхностным антигенраспознающим рецептором IgM, получают сигнал к самоликвидации (апоптозу) и погибают. Прошедшие негативный отбор В-лимфоциты делятся, причем, каждый из них образует группу потомков, клон, обладающих одинаковой специфичностью. Зрелые В-лимфоциты выходят из костного мозга в кровоток и заселяют лимфоидные органы.

Лекция 6. Нарушения иммунитета

К нарушениям иммунитета относятся:

Реакции гиперчувствительности;

Аутоиммунные реакции;

Иммунодефицитные состояния.

Реакции гиперчувствительности. Классификация Джелла и Кумбса – 4 типа реакций гиперчувствительности.

РГЧ 1-го типа.

Астма, сенная лихорадка, экзема, крапивница, пищевая аллергия.

Аллергены: лекарственные вещества, гетерологичная сыворотка, пыльца растений, фекалии микроклещей пыли, пищевые продукты (яйца, молоко, крабы, рыба и др).

Факторы, способствующие проникновению аллергенов в слизистую оболочку являются частицы дизельных выхлопов (ЧДВ), содержащиеся в городской атмосфере.

Наследственная предрасположенность к аллергическим реакциям 1-го типа связана с аллелями HLA-B8 иDR3.

Диагностика: постановка кожных проб.

Лечение: гипосенсибилизация – подкожное введение возрастающих доз аллергена, в результате происходит переключение на преимущественный синтез IgG.

Профилактика: исключение контакта с аллергеном; при необходимости введения гетерологичной лечебной сыворотки – дробное введение по Безредке. Назначение антигистаминных препаратов.

РГЧ 2-го типа – цитотоксические реакции с участием IgGи комплемента. Наблюдаются в случае, если антитела реагируют с антигеном, находящимся на клеточной мембране. При этом к образовавшемуся комплексу присоединяется комплемент, последние фракции которого (С5-С9) называются перфоринами. Белковые молекулы этих фракций встраиваются в клеточную мембрану, образуя крупную пору, через которую в клетку поступает вода. В результате происходит лизис клетки. Этот тип гиперчувствительности может развиться при длительном применении лекарственных преператов, способных адсорбироваться на эритроцитах; пример-антиаритмический препарат квинидин. Примером РГЧ 2-го типа является гемолитическая болезнь новорожденных при резус-конфликте (ретикулоцитоз). Другой пример- тромбоцитопеническая пурпура.

РГЧ 3-го типа связаны с образованием большого количества иммунных комплексов при поступлении в организм большого количества чужеродного белка без предварительной сенсибилизации, например при введении лечебных или профилактических гетерологичных антисывороток. В результате временного дефицита комплемента происходит отложение малых иммунных комплексов в стенках сосудов, суставах, почечных клубочках. После восполнения дефицита комплемента он фиксируется на малых иммунных комплексах (МИК), находящихся в тканях. К образовавшимся большим иммунным комплексам (БИК) мигрируют макрофаги, которые поглощают БИК и выделяют цитокины, вызывающие воспалительную реакцию. Результатом РГЧ 3-го типа является развитие сывороточной болезнм, проявлениями которой являются васкулит, артрит и гломерулонефрит.

РГЧ 3-го типа может проявляться в форме так называемого феномена Артюса. В отличие от сывороточной болезни, феномен Артюса – это бурная местная воспалительная реакция, которая сопровождается некрозом тканей в месте введения антигена. Обязательным условием для развития реакции Артюса является предварительная сенсибилизация организма данным антигеном (чужеродным белком) и наличие в сыворотке крови высокой концентрации антител к этому антигену.

РГЧ 4-го типа происходят с участием цитотоксических лимфоцитов.

Существуют 3 вида РГЧ 3-го типа: контактная, туберкулиновая и гранулематозная.

Контактная гиперчувствительность характеризуется экзематозной реакцией в месте воздействия антигена. Сенсибилизация организма происходит, как правило соединениями никеля, хрома, веществами, входящими в состав моющих средств, т.е гаптенами. Основными АПК при контактной гиперчувствительности являются дендритные клетки кожи – клетки Лангерганса. Реакция контактной гиперчувствительности протекает в 2 стадии: сенсибилизации и проявления. Период сенсибилизации длится около 2-х недель. Гаптен, проникнув в кожу, соединяется с белком. Этот комплекс поглощают дендритные клетки, которые впоследствии презентируют гаптен-белковый комплекс Т-лимфоцитам. В сенсибилизированном организме после повторного контакта с антигеном в течение 48-72 часов происходит миграция Т-лимфоцитов к месту контакта с антигеном и развивается местная воспалительная реакция.

Гиперчувствительность туберкулинового типа. Туберкулин – это фильтрат убитой культуры туберкулезной палочки, содержащий бактериальные антигены. Впервые был получен Р.Кохом.

Реакция гиперчувствительности на туберкулин возникает только у лиц, в организме которых присутствуют живые возбудители туберкулеза. После внутрикожного введения туберкулина к месту введения мигрируют моноциты и сенсибилизированные Т-лимфоциты, которые выделяют цитокины (ФНО-альфа и бета). Цитокины повышают проницаемость сосудистой стенки и в месте введения туберкулина образуется воспалительный инфильтрат, который достигает максимальных размеров через 48 часов.

Гранулематозная гиперчувствительность. Гранулематозные реакции развиваются в тех случаях, когда инфекционный агент остается жизнеспособным в макрофагах, например, при туберкулезе и проказе. Активированный макрофаг, внутри которого находятся живые возбудители, трансформируется в эпителиоидную клетку, которая активно продуцирует цитокины - ФНО. Эпителиоидные клетки сливаются друг с другом, образуя гигантские клетки Лангганса. В центре гранулемы располагаются эпителиоидные клетки, клетки Лангганса и макрофаги. Центр гранулемы окружают Т-лимфоциты. Кнаружи от Т-лимфоцитов находится зона пролиферирующих фибробластов, которые отграничивают зону воспаления от здоровых тканей.

Получены при работе с облученными мышами, которым компенсаторно вводили костный мозг от генетически идентичных доноров и опустошенную строму тимуса от генетически идентичных или отличающихся доноров ( рис. 7.11).

Ситуация менялась, если вместо гибридного тимуса трансплантировали тимус родителей Н-2d или Н-2k. В тех случаях, когда Т-прекурсоры костного мозга колонизировали родительский тимус, формировались эффекторы цитотоксической реакции, способные разрушать клетки-мишени только того генотипа, к которому относился тимус ( рис. 7.11).

Ясно, что отсутствие соответствующих рецепторов к собственным молекулам МНС не позволяет тимоцитам пройти полный путь развития и проявить себя в цитолитической реакциии. Через 3-4 дня клетки, неспособные распознать собственные антигены, погибают в тимусе.

События, развивающиеся в тимусе при селекции клеток по их способности распознавать собственные молекулы МНС, представлены на рис. 7.12).

Завершившаяся на первом этапе реорганизация генов для альфа- и бета-цепей обеспечивает экспрессию Т-клеточного рецептора на клеточной поверхности. До окончания положительной селекции уровень экспрессии этих рецепторов незначительный, но вполне достаточный для взаимодействия с соответствующими молекулами. Поскольку реорганизация генов, контролирующих вариабельные области Т-клеточного рецептора (VDJ - для бета-цепи и VJ - для альфа-цепи), процесс случайный, то образуются самые разнообразные по специфичности рецепторы. Условно их можно разбить на три категории:

Рецепторы, которые способны взаимодействовать c молекулами MHC класса I ,

Рецепторы, которые способны взаимодействовать c молекулами MHC класса II , и

Рецепторы, которые такой способностью не обладают.

Кроме того, антигенсвязывающий центр ТКР, независимо от принадлежности к той или иной категории, имеет участок, потенциально способный взаимодействовать с экзогенным чужеродным пептидом.

На стадии умеренной экспресии Т-клеточных рецепторов тимоциты представляют собой сырой материал для отбора. В коре тимуса, обогащенной эпителиальными клетками, которые экспрессируют как молекулы I, так и II классов, происходят основные селекционные процессы. Если тимоциты обладают рецепторами, способными взаимодействовать с молекулами I или II классов, то они подвергаются дальнейшей дифференцировке. Судьба тимоцитов, чьи рецепторы не сответствуют специфичностям молекул МНС, завершается в тимусе.

Селекция тимоцитов по специфичности их рецепторов - процесс крайне жесткий. Более 90% клеток гибнет в органе и только незначительная их часть, прошедшая сито отбора (менее 5%), "обречена" на дальнейшую жизнь.

Если клетка не выдержала первичного положительного отбора, она еще некоторое время (3-4 суток) остается жизнеспособной и продолжает реорганизовывать гены альфа-цепи ТКР, представляя новые по специфичности рецепторы. Иначе, отбор не завершается на исходном сочетании альфа-бета-цепей. Клетка "стремится прийтись ко двору" посредством изменения специфичности рецепторов за счет альфа-цепей. Без этого дополнительного механизма гибель тимоцитов, не прошедших первичного отбора, была бы еще выше.

На этапе формировании клонов, способных взаимодействовать с одной из молекул МНС, процесс дифференцировки клеток не заканчивается. Тимоциты, подвергающиеся отбору, экспрессируют как CD4 , так и CD8 корецепторы. Однако как только отбор на специфичность произошел, тимоциты теряют один из корецепторов.

Во всех случаях отбор на специфичность к молекулам I класса определяет сохранение CD8 и потерю CD4.

Напротив, тимоциты прошедшие селекцию к молекулам II класса, экспрессируют CD4, и подавляют синтез CD8.

Наиболее четко корреляция фенотипических маркеров со специфичностью рецепторов показана на трансгенных мышах.

Если мышам вводили реорганизованные гены для альфа-бета-цепей ТКР со специфичностью к молекулам I класса, то все образовавшиеся зрелые Т-клетки имели фенотип T-киллеров (CD8).

В ситуации, когда специфичность касалась молекул II класса, все зрелые Т-клетки несли корецептор T-хелперов (CD4).

Коррелятивная связь корецепторов со специфичностью Т-рецепторов показана и на других экспериментальных моделях. Мутантные мыши, у которых отсутствуют молекулы II класса, не способны образовывать CD4+-лимфоциты. Введение таким мышам трансгена, кодирующего синтез молекул II класса, полностью восстанавливало формирование CD4+-клеток.

Определяющим моментом экспрессии одного из двух корецепторов в процессе созревания тимоцитов является их способность взаимодействовать с теми молекулами МНС, к которым проходит селекция:

CD4 - c молекулами II класса и

После такого распознавания завершается, наконец, путь внутритимусной дифференцировки тимоцитов с образованием T-хелперов и T-киллеров , мигрирующих на периферию.

Описанный выше этап дифференцировки клеток характеризуется тем, что в организме появляется большое количество Т- и В-лимфоцитов, которые с помощью своих антигенраспознающих рецепторов (ТАГРР и ВАГРР) обладают способностью распознавать как собственные (self, ауто), так и чужие (non-self, алло) антигены. Это потенциально опасно, поскольку ауто-реактивные Т- и В-лимфоциты при определенных обстоятельствах могут стать причиной срыва толерантности и развития аутоиммунных заболеваний. Поэтому очередной этап развития иммунной системы со¬стоит в том, чтобы среди большого пула Т- и В-лимфоцитов отобрать (селекционировать) такие, которые бы не реагировали с собственными антигенами, но при этом сохраняли способность различать чужеродные антигены. Итак, третий этап антигеннезависимой дифференцировки лимфоидных клеток – развитие (индукция) толерантности (ареактивности, терпимости) по отношению к аутоантигенам.

Первичная функция ТАГРР на тимоцитах и ВАГРР на предшественниках В-лимфоцитов заключается в том, что с их помощью передается сигнал, который приводит к отбору (селекции) лимфоидных клеток, реагирующих на ауто-АГ.

Вторичная функция ТАГРР и ВАГРР – участие в иммунном ответе на этапе распознавания чужеродных антигенов.

Различают три пути отбора (селекции) лимфоидных клеток.

1. Разрушение (делеция) аутореактивных Т- и В-лимфоцитов, обладающих высокой авидно-стью (сродством) к ауто-АГ, – негативная селекция; происходит в центральных органах им¬мунитета.

2. Индукция (установление) анергии аутореактивных лимфоидных клеток. Этот путь селекции реализуется на периферии, лимфоциты при этом не погибают вследствие их невысокой авидности по отношению к ауто-АГ. Такая форма негативной селекции резервирует Т- и В-клетки в состоянии иммунологической толерантности (неотвечаемости), но при этом очень часто они сохраняют на своей поверхности аутореагирующие рецепторы.

Поскольку эмбриональный период является периодом формирования толерантности иммунной системы, то можно достичь толерантности к чужеродным антигенам, если в этот период искусственно ввести их в организм.

3.Позитивная селекция; состоит в том, что в тимусе и костном мозге контакт незрелых лимфоцитов и пре-В-лимфоцитов с ауто-АГ индуцирует созревание Т- и В-лимфоцитов, но поскольку сигнал клеток получается недостаточным из-за низкой авидности, то пролиферация клеток не наступает, а значит не происходит и развитие иммунного ответа.

Рассматривается также еще один – четвертый механизм толерантности за счет формирования на периферии активной супрессии в результате функции Т-регуляторных клеток либо дис-баланса Т-хелперов 1-го и 2-го типов, о чем речь будет идти ниже.

Как уже упоминалось, сохранившиеся в организме аутореактивные Т- и В-лимфоциты при определенных обстоятельствах могут стать причиной срыва толерантности и развития аутоиммунного заболевания.

На этапе индукции толерантности в вилочковой железе из тимоцитов, которые несут два дифференцировочных антигена CD4 и CD8 и являются так называемыми CD4+CD8+ клетками, образуются субпопуляции Т-лимфоцитов: Т-хелперы (CD4+CD8- клетки) и Т-киллеры/супрессоры (CD4-CD8+ клетки).

На этом заканчивается период антигеннезависимой дифференцировки Т- и В-лимфоцитов, они покидают вилочковую железу и костный мозг и расселяются в Т- и В-зонах (соответственно) периферических органов иммунной системы. Расселяющиеся лимфоциты называются зрелыми покоящимися клетками, готовыми к иммунному ответу. Все они находятся в G(0) фазе клеточ-ного цикла.

Следует помнить, что Т- и В-клетки на своей поверхности экспрессируют антигенраспознающие рецепторы, которые способны распознать только один антиген (точнее, одну детерминанту (эпитоп)).

Таким образом, специальными органами, где происходит дифференцировка гемопоэтиче-ских стволовых клеток, служат: для Т-лимфоцитов – тимус, для В-лимфоцитов – в эмбриональном периоде – печень, во взрослом организме – костный мозг.

Различают следующие основные этапы развития и дифференцировки Т- и В-лимфоцитов.

Первый этап – продуцирование большого числа Т- и В-лимфоцитов, обладающих специфичностью к различным антигенам (в том числе и к антигенам собственного организма). Этот этап имеет две важные стадии:

1. Стадию раннего предшественника, когда на поверхности будущего В-лимфоцита появляется суррогатная L-цепь иммуноглобулина. а на поверхности будущего Т-лимфоцита- ГП-33 (один из элементов ТАГРР);

2. Стадию незрелого предшественника, когда на В-лимфоцитах появляется молекула иммуноглобулина или ВГРАР, а на поверхности Т-лимфоцита – ТАГРР с альфа-, бета- или гамма-, дельта-цепями.

Второй этап – элиминация из громадного количества зрелых предшественников тех клеток, которые являются реактивными по отношению к собственным антигенам. В результате такого “обучения” иммунной системы развивается состояние толерантности.

Третий этап – дозревание оставшихся лимфоидных клеток и превращение их в зрелые покоящиеся Т- и В-лимфоциты, способные реагировать на чужеродные антигены.