Подготовительная стадия иммунного ответа( нулевой цикл, эндоцитоз антигена, его процессинг и загрузка на HLA).

Эта стадия всегда протекает в антиген представляющих клетках( в эндосомах – для экзоантигенов, в цитозоле – для вирусов и эндоантигенов).

Строение HLA.

HLA1 экспрессируются всеми клетками организма( кроме синцитиотрофобластов). Имеют белки – А, В, С, Е, F, G.

HLA2( DR, DP, DQ) – экспрессируются только иммунокомпетентными клетками.

Существуют дополнительные белки – шапероны(chaperone) – ответственны за особую укладку белка. Шапероны находятся рядом с молекулой HLA. А когда HLA находится в интактном состоянии, шаперон занимает желобок(groove) и как бы блюдет девственность HLA.

Шапероны – для HLA1 – кальнексин, кальретикулин, топозин;

для HLA2 – ii – цепь, кальнексин, HLA – DM\DO.

Экзоантигены эндоцитируются и поступают в эндосому, где они подвергаются гидролизу, в результате чего высвобождаются антигенные детерминанты( эпитопы). В это время в эндоплазматическом ретикулуме идет синтез HLA2. однако эта молекула за счет шаперонов уложена таким образом, что ее groove закрыт ii – цепью. Далее HLA2 поступает в эндосому, ii – цепь расщепляется и groove освобождается. На этот желобок загружается антигенная детерминанта. Этот комплекс – HLA + сигнальная детерминанта выставляется на поверхности антиген представляющей клетки. Этот процесс может протекать во всех антиген представляющих клетках( В – лимфоцитах, макрофагах, дендритных клетках).

Эндоантигены и вирусы расщепляются в протеосоме( мультиферментный комплекс, локализованный в цитозоле). В результате освободившиеся эпитопы с помощью белков TAP1 and TAP2 поступают в эндоплазматический ретикулум. Одновременно в эндоплазматическом ретикулуме идет синтез HLA1. Однако ее первоначальная укладка за счет шаперонов закрывает groove. Groove открывается при попадании антигена, антиген загружается в желобок. Этот комплекс – HLA + антигенная детерминанта выставляется на поверхность антиген представляющей клетки. Это механизм характерен для вирусных белков. Процесс может идти только в дендритных клетках.

Двойное распознавание(dual recognition).

Наивный лимфоцит клона осуществляет распознавание нескольких молекул на поверхности антиген представляющей клетки и получает от них три стимула активации( этот лимфоцит коммитирован, но не праймирован).

СТИМУЛЫ:

1. специфический стимул(TCR and BCR распознают комплекс антиген + HLA)

2. неспецифический сигнал от цитокинов. Антигенпредставляющие или другие клетки синтезируют набор цитокинов, которые определяют путь дифференцировки будущего распознающего Т – лимфоцита. Если в среде много IL12, то будет Th1, а если больше IL4, то будет Th2.

3. неспецифический стимул от костимулирующих молекул. Антиген представляющая клетка экспрессирует В7, а Т – лимфоциты экспрессируют CD28, которая взаимодействует с В7. в этом случае Т – лимфоцит дифференцируется по Th1. Если распознающий Т – лимфоцит экспрессирует больше CD152(CTLA - 4), то путь его дифференцировки – Th2.

То есть двойное распознавание включает в себя эти три стимула.

Кроме этих стимулов для поддержания физического контакта между клетками во время распознавания необходимо наличие взаимодействия между другими адгезивными молекулами( LFA1 – CD18\11a ↔ ICAM).

За открытие такого специфического сигнала( «свое», «чужое») была дана Нобелевская премия в 1996 г. – Zinkernagel, Doherty.

Активация иммунокомпетентных клеток и сигнальная трансдукция( картинки на сайте).

Основные черты активации:

1. экспрессия маркеров активации( для В – лимфоцитов – CD23, для Т – лимфоцитов – СD – 87, 96, 97, для всех лимфоцитов – рецепторы для цитокинов).

2. фосфорилирование и секреция IL2 – ключевого ростового лимфоцитарного фактора, а также других цитокинов в экстрацеллюлярное пространство. Это цАМФ – зависимый процесс.

3. ускорение цикла обмена мембранных фосфолипидов( фосфатидил инозитолфосфата) с последующей ассиметрией липоксигеназного пути обмена арахидоновой кислоты, что обеспечивает условия для пролиферации структурных белков клетки и соответственно пролиферацию клетки. Этот процесс цГМФ – зависимый.

Таким образом, в процессе активации клетка меняет свою поверхность, клетка сама начинает синтезировать свои цитокины, начинает размножаться.

Пролиферация и дифференцировка клеток в ходе иммунных ответов.

Путь Th1:

Основные черты.

1. в паракортикальных зонах лимфоузлов и периартериальных пространствах селезенки идут морфологические изменения: малые лимфоциты заменяются бластными клетками, затем к 10 дню большинство клеток опять становится малыми лимфоцитами.

2. пролиферирующие и дифференцирующиеся лимфоциты усиливают экспрессию LFA1, CD2, появляется молекула VLA – 4(CD49d), утрачивают экспрессию L – селектинов. В результате образуются эффекторные Т – лимфоциты двух типов:

· CD4Т – клетки воспаления( по старой номенклатуре Т – ГЗТ - лимфоциты). По существу это перезревшие Th1, со способностью секретировать большое количество IFNγ. Работают против антигена, индуцируя хроническое иммунное воспаление в очаге.

· Цитотоксические CD8Т – лимфоциты( по старой номенклатуре Т - киллеры). Работают против антигенов, индуцируя апоптоз клеток – мишеней, содержащих антиген.

Срок жизни Т – эффекторов(CD4, 8) – несколько суток. Одновременно образуются соответствующие им Т – клетки памяти, живущие пожизненно. Образуются к 10 дню инфекционного эпизода.

Путь Th2(гуморальный ответ).

Основные черты.

1. В фолликулах лимфоузла и MALT происходят морфологические изменения В – клеток, которые превращаются в иммунобласты, затем лимфоплазмоидные клетки и, наконец, в плазматические клетки. Плазмоциты мигрируют в красный костный мозг для синтеза антител. На высоте иммунного ответа один плазмоцит синтезирует до 2000 молекул иммуноглобулинов в секунду.

2. переключение изотипов иммуноглобулинов

Повышение аффинности иммуноглобулинов за счет отмены апоптоза бластов с высокоаффинными BCR. Плазмоциты характеризуются высокой частотой соматических мутаций(2 – 4%).

В ходе иммунного( гуморального) ответа происходит позитивный отбор тех плазмоцитов, которые способны синтезировать наиболее комплементарные антитела к антигенам.

Срок жизни плазмоцитов – несколько суток. Одновременно образуются пожизненные В – клетки памяти и долгоживущие плазматические клетки( до 1.5 лет).

Т – эффекторы CD4, CD8 образуются к 10 дню инфекционного эпизода.

Лекция № 8.

Регуляция иммунного ответа.

Иммунные ответы являются регулируемыми и саморегулируемыми процессами. Значение регуляции заключается:

1. достигается нужный уровень специфичности эффекторов и продолжительности иммунной памяти

2. обеспечение необходимого направления иммунных ответов, которые в наибольшей степени отвечают биологической целесообразности( преобладание Т – клеток или гуморальный ответ, активный ответ или толерантность)

3. обеспечивается защита организма от нежелательных последствий активации иммунной системы: воспаление с деструкцией, старт аллергии, начало опухолевого роста из иммунокомпетентных клеток.

Формы регуляции иммунных ответов

1. внутрисистемная( саморегуляция)

ü специфические механизмы

· механизм отрицательной обратной связи

· механизм сетевых идиотип – антиидиотипических взаимоотношений

ü неспецифические – работают по парадигме Th1 ↔ Th2 и включают функционирование цитокинов и хемокинов, а также костимулирующие молекулы

2. печеночная регуляция( через метаболизм)

3. регуляция со стороны эндокринной системы

4. нейрорегуляция( со стороны ЦНС через медиаторы нервной системы)

5. генетическая регуляция:

ü регуляция специфичности антител и TCR

ü регуляция силы иммунных ответов( количества однотипных молекул); сила иммунного ответа зависит от набора HLA1 and HLA2 в хромосоме.

Саморегуляция иммунных ответов.

1. механизм отрицательной обратной связи в системе «антиген – эффекторная молекула»

этот механизм является ведущим механизмом окончания иммунного ответа и служит типичным примером из теории управления биологическим действием( примером отрицательного ретроингибирования). Выработка высокоспецифичных эффекторных молекул приводит к эффективной элиминации нативного антигена и антиген представляющих клеток. После чего дальнейшая продукция эффекторных молекул заканчивается, так как устраняется причина.

Эксперименты, иллюстрирующие отрицательную обратную связь:

· при введении животному одновременно антигена + IgG происходит затухание гуморального ответа. Если удалить путем плазмофореза IgG, то иммунный ответ будет довольно длительным( стимуляция иммунного ответа)

· при введении антиген + IgM наблюдается пролонгация иммунного ответа

2. механизм сетевых взаимодействий( N. Ierne, 1984 г., идиотип – антиидиотипическая теория).

Существует 2 типа антиидиотипических антигенов:

· гомоантиидиотипические антигены – имеют специфичность к Fab – фрагменту антител

· эпиантиидиотипичесикие антигены – антитела против каркасных структур антител( имеют специфичность к каркасным структурам Fab).

Гомоантиидиотипы могут рассматриваться как внутренний образ антигена.

Оба варианта антиидиотипических антигенов могут взаимодействовать с одним и тем же эффектором. Выступая в качестве поверхностных рецепторов клеток, антиидиотипы взаимодействуют со своими идиотипами на других участках( лиганд - рецептор), образуя сети. Эти сети находятся в динамическом равновесии, обеспечивая стабильность спокойного состояния. Эта система направлена на восстановление баланса при попадании антигена. Система сама по себе подвижна, но стабильна. При попадании антигена она нарушается, потом снова восстанавливается. Антиидиотипические антигены в сверхмалых концентрациях – стимулируют иммунный ответ, а в малых концентрациях – супрессируют.

Парадигма Th1 – Th2.

Th2( регулируют гуморальный ответ)→IL4, 5, 6, 10, 13→IgM, IgE

↑ ↓

IL4, CTLA4 IgG, IgA

↑

Th₀

↓

IL12, CD28+

↓

Th1( регулируют Т – клеточный ответ,

маркер - TNF_γ) →IL2, 18, TNF_β→CD8(Tk) and CD4

( Т_гзт)

Th1 также участвуют в образовании( синтезе) IgG.

IL12, CD28 – вырабатывается макрофагами, дендритными клетками и определяет путь дифференцировки Th1.

IL4 – от В – лимфоцитов и тучных клеток.

Цитокины.

Это белки с небольшой молекулярной массой, образуются в клетках иммунной системы. Главным образом – в лимфоцитах( фабрика цитокинов). Также образуются в печени, клетках ЦНС, эпителии. Действуют подобно гормонам иммунной системы. Действие цитокинов в основном паракринное или аутокринное. Только три цитокина имеют эндокринный эффект:

· IL1

· IL6

· TNF

Историческая группировка цитокинов.

1. интерлейкины( описано 27)

2. интерфероны – IFNα,β,γ. IFNα,β – относят к 1 – ому типу, IFNγ – относят ко 2 – ому типу.

3. колониестимулирующие факторы( лейкопоэтины)

· макрофагальный – M – CSF

· моноцитарно – гранулоцитарный – G – MCSF

· гранулоцитарный – G – CSF

4. фактор некроза опухолей – TNFαβ

5. хемокины – очень много( классификация на сайте).

Общие свойства цитокинов.

1. плейотропность и многофункциональность

2. аутокринный и паракринный, реже - эндокринный способ действия.

3. взаимозаменяемость и синергизм среди одних и антагонизм среди других

4. провоспалительный или противовоспалительный эффекты

5. кратковременность эффекта

шединг – слущивание рецепторов.

Функциональные профили цитокинов.

· Провоспалительные – IL1α, IL1β, IL6, IL8, IL12, IL18, IFNγ, TNFα,β, G – MCSF

· Противовоспалительный профиль – рецепторный антагонист IL1; IL10, TFRβ, IFNα,β.

*: IL4 – мощный провоспалительный цитокин для атопиков, но в очаге воспаления 4 типа он мощный противовоспалительный фактор( по Джелу - Кумбсу).

· Ростовые факторы – IL7 – для раннего лимфопоэза

По модели генетического нокаута у мышей по IL7 дает картину тотального иммунодефицита

IL2 – для позднего лимфопоэза, для прайминга

· Пирогенные факторы: IL6, IL1, TNFα,β, IFNα,β,γ.

· Хемокины – IL8, макрофагальные хемоаттрактантные белки(MCP1 - 5), макрофагальные воспалительные белки( MIP1 - 3), Rantes.

· Ключевые цитокины для отдельных клеток:

- клетки – активаторы макрофагов IFNγ

- клетки – активаторы нейтрофилов IL8

- клетки цитокины для дифференцировки Th1 – IL12

- клетки – цитокины для образования Th2 – IL4

- клетки – цитокины для эозинофилов – IL5

Лекция № 9.

Интерлейкины.

IL1.

Существуют IL1α, IL1β, IL1ra(рецепторный антагонист).

В модели с генетическим нокаутом у животных невозможно развитие острофазной реакции.

Эти интерлейкины вырабатываются большинством клеток иммунной системы, но основные продуценты – макрофаги, эндотелиоциты, фибробласты, нейтрофилы.

Эти интерлейкины многофункциональны:

· стимулируют все фазы иммунного ответа

· воспаления

· вызывают лейкоцитоз

· в больших концентрациях вызывают инфекционно – токсический шок

· стимулируют острофазную реакцию

IL1α – мембрансвязанная форма

IL1β – свободносекретируемая молекула, которая попадает в интрацеллюлярное пространство

IL1ra – связываясь с рецептором для IL1α,β, ингибирует активность IL1α,β.

IL2.

Вырабатывается Т – лимфоцитами.

Ключевой ростовой фактор для дифференцировки клеток в ходе иммунного ответа( при клональной экспансии), стимулирует активность NK – клеток.

В модели с генетическим нокаутом у мышей развивается иммунодефицит преимущественно по Т – звену, частично по В – звену.

Рецептор для IL2(IL2R) экспрессируется на лимфоцитах и состоит из трех цепей – α( CD25), β( CD122), γ( CD132).

IL3.

Мультиколониестимулирующий фактор. Стимулирует лейкопоэз на ранних стадиях.

Вырабатывается Т – лимфоцитами, тучными клетками, эпителиоцитами.

У мышей с генетическим нокаутом нарушен лейкопоэз и дифференцировка эозинофилов.

IL4.

Вырабатывается Th2, тучными клетками, костномозговыми стволовыми клетками.

СТИМУЛИРУЕТ РОСТ И ДИФФЕРЕНЦИРОВКУ Th2.

Индуцирует пролиферацию В – лимфоцитов и переключение на синтез IgE, IgG4.

В модели с генетическим нокаутом отсутствуют Th2, снижена концентрация IgE.

IL5.

Вырабатывается Th2, тучными клетками, эозинофилами.

Ключевой фактор роста и созревания эозинофилов.

В модели с генетическим нокаутом снижено количество эозинофилов, IgE, подавление поздней фазы атопического воспаления.

IL6.

Вырабатывается очень многими клетками.

Многофункционален, дополняет активность IL1. Регулирует острофазную реакцию.

В модели с генетическим нокаутом отсутствует острофазная реакция, снижается синтез IgA.

IL7.

Вырабатывается стволовыми клетками.

Ключевой ростовой фактор лимфоцитов на ранних стадиях( фактор commitment).

В модели с генетическим нокаутом развивается синдром «тяжелого комбинированного иммунодефицита»(SCID – severe combined immunodeficiency).

IL8.

Вырабатывается очень многими клетками – макрофагами, фибробластами, эндотелиоцитами.

Регулируют активность нейтрофилов( хемотаксис, поглощение, участие в воспалении).

Стимулирует новообразование капилляров, что способствует метастазированию опухоли.

В модели с генетическим нокаутом – нейтропения.

IL9.

Вырабатывается CD4+ лимфоцитами.

Один из ключевых факторов для пролиферации и дифференцировки тучных клеток.

Стимулирует тромбоцитарный росток.

Очень активен при мегакариоцитарном лейкозе.

IL10.

Вырабатывается Th2, В – клетками, макрофагами.

Блокирует образование Th1, инактивирует макрофаги, стимулирует продукцию IgA.

В модели с генетическим нокаутом развивается тяжелый энтероколит и анемия, а также задержка роста животных.

IL11.

Вырабатывается костномозговыми стволовыми клетками.

Стимулирует пролиферацию мегакариоцитов.

Наблюдаются большие концентрации при плазмоцитоме( миеломная болезнь).

IL12.

Вырабатывается антиген – представляющими клетками.

Ключевой фактор дифференцировки Th1 из Th0.

Индуцирует продукцию IFNγ Т – лимфоцитами и NK – клетками, активирует NK – клетки.

В модели с генетическим нокаутом отсутствуют Th1.

IL13.

Вырабатываются Th2.

Стимулирует пролиферацию и дифференцировку В – лимфоцитов, продукцию IgM, IgE, IgG4, продлевает жизнь макрофагам.

IL14.

Вырабатывается Т – лимфоцитами.

Стимулирует рост В – клеток.

IL15.

Вырабатывается макрофагами, эпителиоцитами.

Эффект сходен с эффектом IL2.

Активирует NK – клетки.

IL16.

Вырабатывается CD8 – Т – клетками, но рецептором для него является молекула CD4.

Это хемокин для всех Т – лимфоцитов( стимулирует миграцию Т - клеток).

IL17.

Вырабатывается В – клетками памяти.

Стимулирует продукцию G – CSF, IL6, 8, простагландина Е2.

IL18.

Вырабатывается макрофагами, остеобластами, гепатоцитами.

Стимулирует синтез IFNγ, активирует NK – клетки, является кофактором для дифференцировки Th1.

Колониестимулирующие факторы.

· GM – CSF( гранулоцитарно – моноцитарный колониестимулирующий фактор).

Вырабатывается CD4 – Т – клетками, макрофагами, эндотелиоцитами.

Стимулирует моно – и гранулоцитопоэз на ранних стадиях.

Выраженная провоспалительная активность.

В модели с генетическим нокаутом развивается моно – и гранулоцитопения, альвеолярный протеинозис.

· G – CSF.

Вырабатывается макрофагами, эндотелиоцитами.

Стимулирует гранулоцитопоэз.

· M – CSF

Вырабатывается макрофагами и эндотелиоцитами.

Стимулирует моноцитопоэз.

Интерфероны(IFN).

IFNα,β – относятся к первому типу.

Синтезируются нейтрофилами, макрофагами, фибробластами, эпителиоцитами, лимфоцитами.

IFNα – лейкоцитарный

IFNβ – фибробластный, но это разделение некорректно.

Противовирусная, противоопухолевая, радиопротективная активности. Оказывает противовоспалительный эффект. Стимулирует активность NK – клеток.

В модели с генетическим нокаутом снижается противовирусная резистентность.

IFNγ – относится к типу 2.

Вырабатывается лимфоцитами( Th1), В – клетками, NK – клетками.

Ключевой цитокин, участвующий в регуляции иммунной системы; ключевой активатор макрофагов.

Оказывает противовирусное, противоопухолевое действие, но имеет провоспалительную активность.

Фактор некроза опухоли(TNF).

Выделяют 2 типа: TNFα( вырабатывается макрофагами) и TNFβ( вырабатывается лимфоцитами).

TNFα – кахексин

TNFβ – лимфотоксин

Оба являются многофункциональными цитокинами. Участвуют в регуляции многих иммунных реакций, подобно IFNγ. В больших концентрациях являются самыми сильными эндотоксинами со стороны иммунной системы, которые могут вызвать инфекционно – токсический шок( возможен летальный исход).

В модели с генетическим нокаутом отсутствуют лимфоузлы, гипоспления, но есть резистентность к септическому шоку.

Хемокины.

По расположению цистеина в полипептидной цепочке делятся на 4 класса( классифицировать по клеточному варианту невозможно):

· С

· СС

· СХС

· СХ3С

IL8 – хемокин( CXCL8).

MCP1( macrophage chemoattractant protein) – ССХL2.

Вырабатывается макрофагами, эндотелиоцитами, остеобластами.

Отвечает за накопление макрофагов в очаге воспаления.

MIP1α( CCL3).

MIP1β( macrophage inflamanatory protein) – CCL4.

Ответственен за активацию эндотелия и подъем температуры в воспалительном очаге.

Вырабатывается макрофагами.

Роль печени в регуляции иммунного ответа.

В печени есть все виды иммунокомпетентных клеток.

Печень – «гигантский макрофаг», который фильтрует антигены и поддерживает естественную толерантность к аутоантигенам, антигенам пищи, антигенам плода и т. д.

Основные функции печени:

1. антигенное представление печени. Синтез IL12, TNF, CSF.

2. биотрансформация низкомолекулярных ксенобиотиков с помощью монооксигеназной системы( цитохром Р450), их упаковка до состояния антигенности.

3. клиренс иммунных комплексов и торможение аллергических реакций 3 типа.

4. выделение супрессорных факторов, важных для окончания иммунного ответа( простагландин Е2, α - фетопротеин).

5. апоптоз аутосенсибилизированных лимфоцитов за счет субпопуляций NK – клеток(CD56^hi, CD16^lo, NKT - клетки).

6. биосинтез структурных компонентов цитолемм клеток иммунной системы.

7. участие в В – лимфопоэзе в эмбриогенезе.

Лекция № 10.