Лимфоциты

На их долю приходится до 40% всех лейкоцитов и их подразделяют на 3 размерные группы – малые (5-6 мкм), средние и большие (> 10 мкм). Размеры зависят от функционального состояния и зрелости клеток. По функциям лимфоциты также неоднородны и подразделяются на Т-лимфоциты (70-80%), В-лимфоциты (10-20%) и большие гранулярные лимфоциты (NK, 5-10%). Они различаются совокупностью своих поверхностных рецепторов, что определяет и их разные функции в иммунных реакциях.

Вопрос 3.

Лимфоцитопоэз начинается в красном костном мозге. СКК образует полипотентную КП-лимфопоэза, которая дает начало трем унипотентным предшественникам: КП - В лимфоцитов, КП – Т лимфоцитов и КП-NK-клеток. Для Т- и В-лимфоцитов дальнейшая дифференцировка протекает очень сложно и подразделяется на два этапа: антигеннезависимую и антигензависимую.

I. Антигеннезависимая дифференцировка протекает независимо от присутствия антигенов, в центральных органах иммунных реакций. Для В-лимфоцитов это красный костный мозг, для Т-лимфоцитов – тимус (поэтому Т-лимфоциты на этой стадии развития называют еще тимоцитами) Унипотентные предшественники (пре-В-клетки или пре-Т-клетки) проходят здесь стадии:

Лимфобласт (соответствует большому лимфоциту)

незрелый-лимфоцит (средний)

зрелый лимфоцит (малый).

Главные события антигензависимой дифференцировки – приобретение лимфоцитами специфических поверхностных рецепторов.

Вопрос 4.

Мембранных рецепторов у лимфоцитов очень много и их можно разделить на 2 группы.

А) специфические рецепторы, способные распознавать свои конкретные антигены и связываться с ними.

Поскольку антигенов бесконечное множество, то и эти рецепторы бесконечно разнообразны. Согласно клонально-селекционной теории для каждого антигена образуется своя группа (клон) лимфоцитов со строго специфичным рецептором. У Т-лимфоцитов это семейство ТКР (Т-клеточные рецепторы), у В-лимфоцитов – это молекулы иммуноглобулинов (антител), встроенные в плазмолемму. В составе всех этих рецепторов есть вариабельная область, которая позволяет создавать их бесконечное разнообразие. Это требует определенной перестройки генома в созревающих клетках, что называют реаранжировкой)

Б) добавочные рецепторы, характерные для групп (субпопуляций) лимфоцитов, выполняющих разные функции. Эти рецепторы называют также поверхностными функциональными маркерами. Они необходимы для взаимодействия между клетками, участвующими в иммунном ответе. Самые важные среди них - CD молекулы, представляющие собой мембранные гликопротеиды. На сегодняшний день их известно более 40 разновидностей и они обозначаются цифровыми символами (CD 4, CD 32 и т.д.).

В ходе антигеннезависимой дифференцировки Т-лимфоцитов на их поверхности появляются специфические Т-клеточные рецепторы, и набор CD-рецепторов, который закономерно изменяется. Зрелые Т-клетки, поступающие из тимуса относятся к 3 функционально разным видам и имеют разные СD-рецепторы.

Т _{х (хелперы)} несут рецептор СD 4,

Т _{к (киллеры)} и Т _{с (супрессоры)} несут рецепторы CD 8⁺.

Антигеннезависимая дифференцировка В-лимфоцитов включает экспрессию на поверхности сначала IgM (незрелый В-лимфоцит), а затем к нему добавляется IgD (зрелая клетка). В ходе созревания В-клетка также приобретает CD –рецепторы (19-23, 40).

Вопрос 5.

Процессы антигеннезависимой дифференцировки очень сложны. Кроме деления клеток и приобретения рецепторов она включает процесс отбора лимфоцитов (селекцию), в ходе которого значительная часть клеток до (90%) погибает. Запрограммированной гибели подвергаются те клетки, которые имеют специфические рецепторы к белкам собственного организма. Такая селекция предотвращает развитие аутоиммуных реакций.

Все процессы на этой стадии лимфопоэза регулируются клетками тимуса и красного костного мозга, которые создают необходимые для созревания лимфоцитов условия (микроокружение). Основными факторами микроокружения являются различные цитокины (колониестимулирующий фактор КСФ, интерлейкины, тимозин, тимопоэтин и другие).

Зрелые лимфоциты, завершившие антигеннезависимую дифференцировку, готовы к встрече с антигеном, но еще не встречались с ним. Поэтому их называют наивными или девственными. Наивные лимфоциты выселяются через стенку сосудов в кровоток и таким образом мигрируют из центральных органов кроветворения в периферические органы иммунной системы (селезенку, лимфатические узлы, миндалины, аппендикс и др.). Здесь должна произойти встреча с антигеном и тогда начнется вторая стадия лимфопоэза – антигензависимая дифференцировка. Наивные лимфоциты – короткоживущие клетки, не встретив свой антиген, они погибают. Миграция лимфоцитов происходит строго направлено – не просто в перечисленные органы, но и в определенные зоны внутри этих органов (Тл – в Т-зависимые зоны, Вл – в В-зависимые). Это возможно благодаря опять-таки рецепторам. Наивные лимфоциты имеют специальные хоминг-рецепторы, которые связываются с рецепторами (адрессинами) капилляров в соответствующих зонах нужных органов.

Вопрос 6.

Чтобы началась антигензависимая дифференцировка, лимфоциту необходима информация о структуре антигена, который необходимо уничтожить. Эта информация предоставляется специальными клетками, которые объединяют под названием антиген-представляющих клеток (АПК). К ним относят моноциты, макрофаги и дендритные АПК. Дендритные АПК это отростчатые клетки, которые встречаются в рвст и в некоторых эпителиях. Это потомки моноцитов крови. По сравнению с макрофагами активность их лизосомальных ферментов более низкая, но фагоцитарная и антигенпредставляющая способности очень высоки. Антигенпредставляющая функция свойственна также и самим В-лимфоцитам. АПК функционируют по единой схеме.

1. Они фагоцитируют антиген и разрушают (процессинг) его настолько, чтобы освободился эпитоп – короткая пептидная цепочка из 8-10 аминокислот, входящая в структуру антигена. Каждый антиген имеет свой специфичный эпитоп (или антигенную детерминанту), который распознается клетками иммунной системы как его визитная карточка.

2. АПК на своей грЭПС синтезируют МНС- молекулы главного комплекса гистосовместимости. Клетки всех высших позвоночных синтезируют набор таких молекул, которые затем включаются в плазмолемму. По ним лимфоциты определяют, своя или чужая клетка. Таков, например, механизм отторжения чужих трансплантатов. У человека они носят название HLA-рецепторы.

3. В цитоплазме АПК МНС-молекулы образуют комплекс с эпитопом, который транспортируется на поверхность клетки, где эпитоп и представляется соответствующему лимфоциту.

МНС-молекулы делят на 2 класса. Молекулы МНС I класса связываются с эпитопами тех антигенов, которые синтезированы внутри клетки (эндогенные антигены). Это, например, вирусные белки в инфицированной клетке или белки опухолевых клеток. Такие комплексы появляются на поверхности любых клеток и даже тромбоцитов и благодаря этому лимфоциты могут уничтожить любую клетку, которая заражена или подвержена опухолевому перерождению. Молекулы МНС II класса образуют комплекс с эпитопом экзогенных антигенов. Ясно, что в этом случае чужеродные частицы сначала должны быть фагоцитированы и подвержены процессингу. Такие комплексы выявляются на поверхности только АПК.

Вопрос 7.

II. Антигензависимая дифференцировка.

Взаимодействие АПК с лимфоцитом инициирует антигензависимую дифференцировку. Она начинается с того, что зрелые лимфоциты возвращаются в стадию активно делящегося бласта – иммунобласта. Этот процесс получил название вторичной бласттрансформации и он обеспечивает резкое увеличение числа именно тех лимфоцитов, которые имеют рецепторы к данному антигену.

Ход дальнейших событий зависит от природы антигена. Клеточные антигены (вирусы, бактерии, грибы, опухолевые или мутантные клетки, чужие пересаженные ткани и т.д.) вызывают реакции клеточного иммунитета. Чужеродные макромолекулы приводят к реакциям гуморального иммунитета.

Вопрос 8.

Клеточный иммунный ответ обеспечивается Т-лимфоцитами. Для этого комплекс МНС I кл./эпитоп антигена (на поверхности АПК) должен присоединиться к специфическому ТКР и к СD 8-рецептору на поверхности наивного Т-лимфоцита. Это рецепторное взаимодействие двух клеток активирует превращение лимфоцита в Т-иммунобласт, а затем – созревание в эффекторную клетку – Т-киллер.

Т-киллеры или Т-цитотоксические лимфоциты морфологически относятся к малым лимфоцитам. В их цитоплазме содержится 30-50 крупных мембранных гранул с цитотоксическими веществами (гранзимы и перфорин). Т-киллеры обследуют поверхность клеток в поисках нужного эпитопа, связываются с клеткой-мишенью и оказывают на нее летальное действие, образно называемое «смертельным поцелуем». Т-киллеры используют 2 механизма. 1) выбрасывают из своих гранул белки перфорины. Эти молекулы встраиваются в чужую плазмолемму и формируют в ней сквозные поры, которые постепенно увеличиваются в диаметре. Это нарушает осмотическое равновесие, клетка набухает и гибнет. 2) Через перфориновые поры Т-киллеры также впрыскивают в чужую клетку гранзимы – ферменты, которые запускают апоптоз – программируемую клеточную гибель (самоубийство).

В ходе антигензависимой дифференцировки в случае клеточного иммунитета помимо Т-киллеров образуются также Т-клетки памяти. Они имеют ТКР к тому антигену, который вызвал иммунный ответ. Они соответствуют наивным лимфоцитам, но живут гораздо дольше и их гораздо больше. Годами рециркулируя в организме, они дожидаются, когда антиген попадет в организм повторно – тогда они быстро активируются в эффекторные Т-киллеры и обеспечивают вторичный иммунный ответ.

Вопрос 9.

Антигензависимая дифференцировка В-лимфоцитов происходит в ходе гуморального иммунитета, т.е. при поступлении чужеродных макромолекул – белков, гликопротеидов и т.д. Она проходит с участием регуляторных клеток – Т-хелперов и Т-супрессоров.

Для активации В-лимфоцитов необходимо несколько условий:

1. Контакт с антигеном.

Наивные В-лимфоциты, поступающие из красного костного мозга, несут на своей поверхности молекулы Ig М, представляющие собой специфические антиген-распознающие рецепторы. Благодаря предыдущей реанжировке генома, В-лимфоциты одного организма имеют огромный репертуар этих рецепторов (10⁹ вариантов). Кроме того, В-клетки несут маркеры CD 19-23, молекулы МНС I и II классов, Fc- и С3-рецепторы.

В результате дальнейшего фагоцитоза и процессинга на поверхности В-лимфоцита появляется комплекс молекулы МНС II класса/эпитоп антигена.

2. Активация Т-хелпера.

Фагоцитоз антигенов антигенпрезентирующими клетками приводит к экспрессии на их мембране комплексов МНС II класса/ антиген. Этот комплекс на поверхности АПК распознается наивными Т-хелперами посредством ТКР и CD4. При этом АПК выделяет ИЛ-1, активизирующий Т- хелпер.

3. Контакт В-лимфоцита с активированным Т-хелпером.

При контакте с комплексом МНС II класса /антиген на поверхности В-лимфоцита такой активированый Т-хелпер начинает выделять широкий набор интерлейкинов, активируя В-лимфоцит. Активации В-лимфоцитов способствует также контакт их СD 40-рецепторов с лигандом (СD 40L) на поверхности Т-хелпера.

Кроме активации В-лимфоцитов, Т-хелперы оказывают регуляторное воздействие и на другие лейкоциты. На их долю приходится 2/3 всех лимфоцитов. Снижение их числа приводит к состояниям иммунного дефицита. При СПИДе вирус поражает именно Т-хелперы.

Активированные В-лимфоциты претерпевает вторичную бласттрансформацию, пролиферацию и дифференцировку в плазматические клетки.

Вопрос 10.

Плазматическая клетка (плазмоцит) – эффекторная клетка гуморального иммунитета. Главная ее функция – выработка антител. Это неподвижная короткоживущая клетка утрачивает многие рецепторы В-лимфоцита. Ядро округлое, расположено эксцентрично, гетерохроматин распределен радиальными тяжами («спицы в колесе»). Цитоплазма заполнена грЭПС и потому базофильна, за исключением «светлого дворика» вблизи ядра, где расположен комплекс Гольджи. Секреторных гранул нет, поскольку продуцируемые антитела сразу же экзоцитируются при помощи мелких пузырьков. Каждую секунду клетка производит тысячи молекул антител. Молекулы имеет участки, которые специфически связываются с конкретным антигеном. Гены, которые кодируют этот участок, способны перестраиваться (реанжировка) и благодаря этому достигается огромное разнообразие антител. Поэтому каждый плазмоцит начинает вырабатывать иммуноглобулины, строго специфичные для того антигена, который вызвал дифференцировку. Антитела связываются с антигенами и включают разнообразные механизмы их уничтожения (опсонизация, запуск комплемента и т.д.).

Плазмоциты не циркулируют в кровотоке. Они распределяются в тканях периферических лимфоидных органов и рыхлой соединительной ткани, особенно много их в слизистых оболочках и строме экзокринных желез.

Кроме плазматических клеток образуются также долгоживущие В-клетки памяти.

Т-супрессоры угнетают активность иммунных реакций. Это происходит либо при контактном воздействии на клетки-мишени (В-лимфоциты, Т-хелперы и Т-киллеры) либо путем выработки супрессорных факторов.

Итак, все иммунокомпетентные клетки можно разделить на:

1. АПК (дендритные АПК, макрофаги и моноциты, В-лимфоциты)

2. Эффекторные клетки (Т-киллеры клеточного иммунитета, плазматические клетки гуморального иммунитета)

3. Регуляторные клетки (Т-хелперы и Т-супрессоры)

4. Клетки памяти.

Вопрос 11.

Нулевые лимфоциты.

Это популяция лимфоцитов, которые не имеют ни Т-клеточных, ни В-клеточных рецепторов. Их маркерами служат CD16, CD56 и CD57. Большинство этих клеток относят к так называемым натуральным киллерам – NK-клеткам. Морфологически это большие лимфоциты с бобовидным смещенным ядром и азурофильными гранулами, которые по виду и составу близки гранулам Т-киллеров. Эти клетки также называют большие гранулярные лимфоциты. Клетками-мишенями для них являются опухолевые клетки, клетки, зараженные вирусами, бактериями или простейшими, а также стареющие и поврежденные клетки. Механизм уничтожения сходный с Т-киллерами, но более активный, поскольку не требует распознавания молекул МНС. NK-клетки не обладают антигенной специфичностью и не приобретают иммунологическую память. Они обеспечивают неспецифический противоинфекционный иммунитет, а также являются главным звеном противоопухолевой защиты. Повышение их числа и активности – перспективное направление онкологии.