Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE \* MERGEFORMAT 10
Иммунология
Приложение к лекции 2
2.5 Факторы межклеточного взаимодействия иммунной системы и их характеристика. Цитокины: общая характеристика, общие свойства, биологический эффект цитокина, основные функциональные группы, хемокины
Различают следующие (основные) факторы межклеточного взаимодействия:
а) на поверхности клеток: (рецепторы-лиганды)
б) факторы дистанционного взаимодействия:
Адгезины клеток иммунной системы (ICAM) – CD-молекулы лейкоцитов и эндотелия сосудов, обеспечивающие неспецифическую адгезию между различными клетками и сопутствующую их стимуляцию (костимуляцию).
Селектины – белки из семейства молекул клеточной адгезии, являются трансмембранными гликопротеинами и состоят из единственной полипептидной цепи.
Интегрины – главные молекулы, опосредующие взаимодействие клеток с межклеточным веществом (связывают цитоскелет клеток с компонентами межклеточного матрикса).
Взаимодействие клеток в иммунном ответе осуществляется с помощью гуморальных медиаторов – цитокинов.
Семейства биологически активных пептидов:
Хемокины (англ. chemokines) – семейство цитокинов небольших размер (от 8 до 10 кДа) и с 4 консервативными цистеинами в молекуле, определяющими трёхмерную структуру белка. Хемокины способны вызывать хемотаксис чувствительных к ним клеток (отсюда их название хемотаксические цитокины, сокращённо хемокины).
Наиболее важные цитокины и их характеристика приведены в таблице 2.
Таблица 2 − Основные цитокины иммунного ответа
|
Вещество |
Источник |
Мишень |
Эффекты |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
ИЛ-1 |
Макрофаги, В-клетки, NK-клетки |
Т-клетки, В-клетки, макрофаги |
Активация лимфоцитов и макрофагов, гипертермия, острофазная реакция, усиление клеточной адгезии |
|
ИЛ-2 |
Т-кпетки |
В-клетки, Т-клетки, NK-клетки, макрофа ги |
Активация лимфоцитов и макрофагов, стимуляция секреции лимфокинов |
|
ИЛ-3 |
Т-клетки |
Костномозговые клетки-предшест венницы |
Пролиферация |
|
ИЛ-4 |
Т-клетки |
В-клетки, макрофаги |
Пролиферация лимфоцитов, активация макрофагов, влияние на переключение класса синтезируемых AT: способству ет продукции IgGI и IgE, подавляет синтез lgG2 и lgG3 |
|
ИЛ-5 |
Т-клетки |
В-клетки, стволовые клетки |
Пролиферация, дифференцировка, переключение на синтез IgA, эозинофилия |
|
ИЛ-6 |
Макрофаги, фибробласты,опухоле вые клетки |
В-клетки, макрофа ги, миелоидные предшественники |
Пролиферация, стимуляция секреции Ig, острофазная реакция |
|
ИЛ-7 |
Клетки стромы |
Пре-В-клетки, Т-клетки |
Пролиферация |
|
α-ФНО |
Макрофаги, Т-клет ки, NK-клетки |
В-клетки, макрофа ги, нейтрофилы |
Рост и дифференцировка, активация, усиление адгезии, кахексия |
|
γ-ФНО (лим-фотоксин) |
Т-клетки |
Клетки опухоли |
Цитотоксичность |
|
МИФ |
Тгзт |
Макрофаги |
Подавление миграции |
|
МАФ |
Тгзт |
Макрофаги |
Активация |
|
ФХМ |
Тгзт |
Макрофаги |
Стимуляция хемотаксиса |
|
ФИЛ |
Тгзт |
Нейтрофилы |
Ингибирование миграции |
Сокращения: МИФ — макрофаг-ингибирующий фактор; МАФ — макрофаг-активирующий фактор; ФХМ — факторхемотаксиса макрофагов; ФИЛ — фактор, ингибирующий миграцию лейкоцитов; ФНО — фактор некроза опухолей; Тгзт — Т-эффекторы ГЗТ; ЦТЛ — Т-цитотоксические клетки; NK— естественные киллеры; Т-х— Т-хелперы.
2.6 Общая классификация иммунологических методов диагностики
Иммунологическая реакция – это взаимодействие антигена с антителом, которое определяется специфическим взаимодействием активных центров антитела (паратопа) с эпитопами антигенов.
Общая классификация иммунологических реакций:
2.7 Серологические реакции: цели постановки, общая классификация.
Цели постановки:
а) для идентификации антигена:
б) для выявления антител (Ig):
Общая классификация серологических реакций:
а) простые (2-х компонентные: Ag + Ig):
б) сложные (3-х компонентные: Ag + Ig + C);
в) с использованием метки.
2.8 Варианты реакции агглютинации и преципитации
Реакция агглютинации:
а) с корпускулярным антигеном:
Реакция преципитации:
а) с растворимым антигеном:
а) видимые:
б) невидимые:
2.10 Реакции с использованием метки:
Иммунный ответ. КИО. ГИО
4 Клеточный иммунный ответ
Иммунный ответ (ИО)– это комплексная стадийная реакция иммунной системы организма, индуцированная антигеном и направленная на его элиминацию.
По механизмам эффекторного действия различают ИО:
– гуморальный (обеспечивается В- системой иммунитета),
– клеточный (обеспечивается Т-системой иммунитета).
В отличие от В-системы иммунитета, которая нейтрализует антиген с помощью антител,
– Т-система иммунитета уничтожает антигены, представленные на клетках, через прямое взаимодействие субпопуляции T-клеток – специфических цитотоксических T-клеток (=CD8 T-клеток = T-киллеров) с измененными собственными или чужеродными клетками;
– Т-клетки распознают не собственно антигенный пептид (эпитоп), а его комплекс с молекулами МНС I или МНС II.
Реакции КИО лежат в основе:
Этапы КИО:
В качестве антигенпрезентирующих (АПК) клеток в КИО участвуют дендритные клетки или макрофаги.
Процессинг сводится к:
– расщеплению исходной молекулы до уровня специфических пептидов,
– активации синтеза в АПК антигенов МНС I или II классов,
– образованию комплекса антигенный пептид + МНС I или II класса и к экспрессии его на мембране АПК.
– комплекс антигенный пептид + МНС I презентируется для опознания прецитотоксическим Т-лимфоцитам с фенотипом CD8+;
комплекс антигенный пептид + МНС II — Т-хелперам, имеющим фенотип CD4+.
– узнавание Т-клеточным рецептором (TCR) комплекса антигенный пептид + МНС I или II класса. При этом важную роль играют адгезивные молекулы CD28 на Т-лимфоцитах и CD80 (CD86) – на АПК, выполняющие функцию корецепторов;
– под действием γИФН активируется процесс синтеза антигенпрезентирующими клетками ИЛ12, который воздействует на исходные специфические Т-хелперы нулевые (Th0) и тем самым способствует их дифференцировке в Тh1.
– Th1 продуцируют γИФН, ИЛ2 и факторы некроза опухоли альфа- и бета- , а также контролируют развитие клеточного иммунного ответа, и гиперчувствительности замедленного типа.
ЦТЛ убивают внутриклеточные бактерии и простейшие, инфицированные вирусами клетки, а также клетки опухоли и аллогенного трансплантата.
Каждый ЦТЛ способен лизировать несколько чужеродных клеток-мишеней.
Этот процесс осуществляется в три стадии:
Схема клеточного иммунного ответа
Закономерности развития гуморального иммунного ответа на проникновение тимусзависимых и тимуснезависимых антигенов.
Протекание процесса презентации АГ лимфоциту зависит от типа антигена. Все АГ делятся на тимусзависимые и тимуснезависимые. Большинство антигенов тимусзависимые. Презентация тимуснезависимого антигена проходит по схеме: М––>Вл. Презентация тимусзависимого антигена проходит по схеме: М––>Тх2––> Вл.
Тимуснезависимый антигенов мало. Они являются сильными митогенами. Должны быть полимеризованного характера и иметь большое количество одинаковых эпитопов (например: липополисахариды клеточной Гр(-) микроорганизмов). На поверхности В-лимфоцитов очень большое число антигенраспознающих рецепторов одной специфичности. Эти рецепторы подвижные. Как только на них действует липополисахарид, происходит агрегация рецепторов, приводящая к концентрированию их в одном месте в виде «шапочки» – это первый сигнал к активации В-лимфоцитов. Второй сигнал В-лимфоциты получают от макрофага в виде медиатора, которым является ИЛ1. После этого происходит активация В-лимфоцита и трансформация его в бластные клетки; они увеличиваются в размере, 6-7 раз делятся и дифференцируются в плазматические клетки, синтезирующие иммуноглобулин малой специфичности IgМ.
Тимуснезависимый антиген индуцирует пролиферацию клона клеток с АГ-специфическими рецепторами. Особенностью ИО в данном случае заключается в следующем: 1) не происходит переключения синтеза IgМ на синтез иммуноглобулинов класса G и др. классов; 2) тормозится ИО, т.к. не образуются клетки памяти; 3) быстро возникает иммунологическая толерантность.
Тимусзависимые антигены вызывают ИО, включающий следующие стадии: 1) Презентация антигена Т-хелперу; 2) специфическое распознание Т-хелпером антигена на поверхности макрофага через антигенраспознающий рецептор. Распознание идет в комплексе с молекулами HLA–DR. На этом этапе, получив антигенную информацию от макрофага, Т-хелпер получает медиаторный сигнал от макрофага в виде ИЛ-1. Это активирует Т-хелпер. Активированный Т-хелпер выделяет различные лимфокины (ИЛ-2,ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-10, митогенный и бластогенный фактор), что способствует экспрессии на поверхности Т-лимфоцитов рецепторов для ИЛ-2 и ИЛ-4. Это продукты самого Т-хелпера, которые поддерживают его в активном состоянии. Кроме этого, эти продукты активируют В-лимфоциты вместе с ИЛ-1, который В-лимфоцит получает от макрофага.
Первую «селекционную» теорию образования антител предложил в 1900 г. Пауль Эрлих (Ehrlich). Согласно его теории, существуют клетки (по-видимому, В-лимфоциты), на поверхностной мембране которых расположено много разных молекул антител. Эти клетки способны синтезировать любое из них. После того как происходит связывание чужеродного антигена с каким-то одним антителом, клетка начинает производить антитела только этой специфичности. Поскольку этот «селективный» процесс происходит одновременно в большом числе клеток, образуется много антител, специфичных к данному антигену. Сейчас известно, что идея Эрлиха не верна. Современные селекционные теории, основанные на представлениях о том, что одна клетка может продуцировать только антитела одного типа (а не многих), начали появляться только в 1950-х гг.
Первой среди них была теория, предложенная Нильсом Ерне (Jerne) в 1955 г. Его теория переместила интересы иммунологов с инструктивных теорий, по которым антитела принимают любую форму в зависимости от формы антигена, на селекционные. В 1957 г. Макфарлейн Бернет предположил, что основной единицей отбора антигеном является клетка, и что одна клетка отвечает за образование антител только одного типа. Именно Бернет придумал термин «клональная селекция». В основе этой теории лежит представление о том, что «одна клетка производит только одно антитело» (точнее, антитела одной специфичности). Существует много разных клеток (лимфоцитов), образующих и несущих на поверхности разные антитела. Клетка «отбирается» антигеном, форма которого соответствует антителам, производимым данной клеткой. Именно она начинает размножаться и дает клон идентичных клеток, причем все клетки клона продуцируют антитела одной специфичности. Согласно этой теории, должен существовать механизм, который обеспечивает проявление на поверхности клетки антител только одной специфичности и исключает все другие антитела. Теперь мы знаем, что «решение», какое антитело будет синтезироваться в В-клетке, принимается на ранних стадиях развития лимфоцита. Бернет не только нашел экспериментальные свидетельства в пользу этой теории, но и сформулировал ее следствия для проблемы различения «своего» и «не-своего».
Далее клонально-селекционная теория развивалась усилиями таких исследователей, как Мелвил Кон и Элистэр Каннингем (Cunningham). До сих пор основные представления этой теории объясняют, как иммунная система приспосабливается к разнообразным и постоянно меняющимся антигенам внешней среды. Основные положения клонально-селекционной теории подтверждены экспериментально.
Привлекательность этой теории состояла в том, что она давала разумные объяснения механизма аутотолерантности. Если рецептор на поверхности развивающегося незрелого лимфоцита связывается с собственным антигеном, клетка получает «отрицательный» сигнал и уничтожается. Так как собственные антигены — это первые молекулы, которые встречаются незрелым лимфоцитам, этот процесс должен происходить в местах развития лимфоцитов. Бернет назвал его уничтожением «запрещенных» клонов. Только лимфоциты, прошедшие этот селекционный фильтр (уничтожение запрещенных клонов), достигают зрелости и приобретают способность связываться с чужеродными антигенами.
Мелвин Кон, а затем Элистэр Каннингем привели доводы в пользу того, что иммунная система имеет способность генерировать соматические мутации генов антител в ответ на внедрение чужеродных антигенов. По их мнению, по-видимому, выгодно, чтобы с ДНК зародышевой линии наследовалось только небольшое число необходимых Ig генов, а новые могли бы возникать в течение жизни животного в виде соматических мутаций, вызванных антигеном.
Сузуму Тонегава (Япония) открыл генетической основы образования вариационного богатства антител. В стрессовой ситуации, которую создает вторжение антигена, включается механизм перестройки генов иммуноглобулинов: генетическая система по каким-то не вполне еще понятным правилам режет и сшивает фрагменты генов до тех пор, пока не найдет приемлемый вариант – тот, что синтезирует антитело, которое реагирует с вторгшимся антигеном. Найденный вариант клонируется (т.е. размножается из единственного родоначального экземпляра).
За открытие этого механизма иммунолог из Японии Сусуму Тонегава получил в 1987 г. Нобелевскую премию (работа начата в Швейцарии, а завершена в США). Суть открытия в том, что ген может быть переделан в цитоплазме.
Указанный механизм рекомбинаций поставляет антитела, связывающие антигены довольно слабо. Для улучшения их «качества», для тонкой подстройки, осуществляется следующий этап, соматический (т.е. не связанный с размножением), – гипермутагенез. Гипермутагенез заключается в том, что при клонировании гены «болванки» (первично найденного варианта) мутируют с огромной частотой (каждый тысячный нуклеотид заменяется, тогда как обычно точковый мутагенез в 100 миллионов раз менее интенсивен), а потом с их копий синтезируется масса чуть отличных друг от друга белковых цепей антител, какое-то из которых оказывается подогнанным к антигену наилучшим образом. Этот окончательный вариант снова клонируется и запоминается клетками иммунной памяти, т.е. наследуется на время жизни особи (возникает приобретенный иммунитет).
В этом, грубо говоря, состоит генетический принцип обеспечения разнообразия антител (термин Тонегавы): возникшие при перестройках фрагменты сшиваются (механизм Тонегавы), причем с нематричными вставками (механизм Альта–Балтимора, п.4), затем успешный вариант точно подгоняется к антигену (механизм гипермутагенеза), клонируется и запоминается (соматическое наследование).
Словом, гены антител образуются не за счет случайных мутаций, как думали прежде, а путем многостадийного процесса, в котором лишь одну ступень можно назвать мутагенезом и то в особом смысле: он направлен – в том смысле, что происходит только в нужных участках нужных генов, зато с неимоверной частотой.
Первичный и вторичный иммунный ответ.
При попадании антигенов в организм в первые сутки наблюдается антигенемия (циркуляция антигенов в крови). Основное количество антигена исчезает из крови через сутки и накапливается в лимфоузлах. В случаях бактериемии или вирусемии количество антигена может снова увеличиваться.
П е р в и ч н ы й и м м у н н ы й ответ развивается после латентного периода (3-5 дней), во время которого происходит распознание АГ и образование клонов плазматических клеток. Затем наступает логарифмическая фаза, соответствующая поступлению АТ в кровь. Продолжительность 7-15 суток. Постепенно титры АТ достигают пика и наступает стационарная фаза, продолжительность которой 15-30 суток. Ее сменяет фаза затухания, характеризующаяся снижением титров АТ, длящаяся 1-6 месяцев.
Первыми синтезируются IgM, а затем IgG (они могут сохраняться в течение всей жизни). Позже всех и не всегда появляются в небольших количествах IgA, E, D. Одновременно нарастает количество уровень иммунных Т-лимфоцитов, образуются комплексы антиген-антитело. В зависимости от вида антигена преобладают или иммунные Т-лимфоциты, или антитела.
Особенность первичного иммунного ответа – низкая скорость антителообразования и появление сравнительно невысоких титров АТ.
В т о р и ч н ы й и м м у н н ы й о т в е т.
Как мы уже отмечали, после антигенной стимуляции часть клетов В- и Т-лимфоцитов циркулирует в виде клеток памяти. Особенности вторичного имунного ответа:
Чем больше контактов с антигенами, тем выше уровень антител. Это явление используют при иммунизации (многократном введении антигена животным) с целью получения антисывороток, которые применяют для диагностики и лечения.
11. Иммунологическая память
Иммунологическая, или иммунная, память – способность иммунной системы отвечать на вторичное проникновение АГ быстрым развитием специфических реакций по типу вторичного иммунного ответа. Иммунная память проявляется как в отношении выработки антител, так и в отношении других имунных реакций (гиперчувствительности замедленного типа, трансплантационный иммунитет и проч.).
Реализацию этого эффекта обеспечивают стимулированные Т- и В-лимфоциты, не выполняющие эффекторные функции. Не все индуцированные антигеном В-лимфоциты подвергаются дифференцировке до конца. Часть из них после нескольких циклов деления перестает размножаться и образует субклон клеток памяти (из одной В-клетки образуется около 1000 клеток памяти, таким же образом образуются клетки памяти и из Т-лимфоцитов). Клетки памяти определяют продолжительность приобретенного иммунитета. При повторном контакте с данным антигеном они быстро превращаются в клетки-эффекторы.
Феномен интенсивного развития иммунного ответа на вторичное попадание АГ – бустер-эффект [от англ. to boost, усиливать] используют для получения лечебных и диагностических сывороток с высоким титром антител (гипериммунные сыворотки) от иммунизированных животных. Бустер-эффект также применяют для быстрого создания невосприимчивости при повторных вакцинациях (например, для профилактики туберкулеза).
Эффект иммунной памяти составляет основу вакцинопрофилактики многих инфекционных заболеваний.
Кооперации ИКК в регуляции иммунного ответа