Клетки иммунной системы

Тема «Клетки иммунной системы»

Вопросы:

1. Общая характеристика клеток  иммунной системы.

2. Лимфоциты и их особенности. Сравнительная характеристика Т  и В-лимфоцитов.

3. В-лимфоциты. Разновидности, рецепторный  аппарат, особенности распознавания АГ.

4. Плазматические клетки, разновидности, рецепторный аппарат.

5. Т-лимфоциты. Разновидности, рецепторный аппарат, особенности распознавания АГ.

6. Методы подсчета количества  лимфоцитов. Проточная цитофлуорометрия.

 

Клетки имм

• 1-лимфоциты (имеют антиген распознающие рецепторы; на Т-л TCR, на В-л - ВСR)
• 2-плазматические клетки (потомки В-л, продуцирующие антитела)
• 3-антигенпрезентирующие клетки (клетки презентирующие  антиген Т-л):

-макрофаги

-дендритные клетки

-В-лимфоциты

 

Лимфоциты и их особенности:

 

• Они воспринимают антигенный раздражитель
• Участвуют во всех адаптивных иммунных реакциях
• Способны пролиферировать и дифференцироваться в эффекторные клетки

Т- и В-лимфоциты отличаются друг от друга по ряду признаков:

 

1.Морфологические различия. Эти  различия выявляются при растровой электронной микроскопии. Для В-лимфоцитов характерна ворсинчатая поверхность = «ворсистые клетки». У Т-лимфоцитов поверхность более гладкая = «гладкие клетки».

2.Содержат разные клеточные  рецепторы и маркеры,  которые: а) воспринимают воздействие ИЛ и АГ; б) обеспечивают контакт с другими клетками; в) позволяют идентифицировать клетки

• На лимфоцитах имеются дифференцировочные антигены, выявляемые с помощью моноклональных антител – система СD: cluster of diffirentiation (кластер дифференциации) – это маркеры (Т-л – CD3; хелперы – CD4, киллеры – CD8; В-л – CD19).

3. Чувствительность к различным  веществам-митогенам, что приводит  к

• бласттрансформаци лимфоцитов,
• продукции или медиаторов иммунитета цитокинов.

   Митогены Т-лимфоцитов  – фитогемаглю-тинин  (ФГА) и конканавалин А (кон А).

   Митоген В-лимфоцитов  – липополисахарид (ЛПС).

4. Образование «розеток» с эритроцитами  в реакции розеткообразования:

   Т-лимфоциты – с эритроцитами  барана,

   В-лимфоциты – с эритроцитами  мыши.

5. Длительность циркуляции и жизни:

Т-лимфоциты быстро рециркулируют и длительность их жизни – 4-6 мес.;

В-лимфоциты – медленно рециркулируют в организме. Продолжительность их жизни – несколько недель.

6. Место локализации в периферических  органах: соответствующие Т-зоны и В-зоны.

7. Функциональные различия:

   Т-лимфоциты – клеточный  иммунитет,

   В-лимфоциты – гуморальный  иммунитет

В-лимфоциты.

 

В1 - Серозные полости. Вырабатывают АТ спонтанно, чаще М, в кишечнике А

В2 - Обычные, фолликулярные

MZB - Маргинальная зона селезенки. Не рециркулируют.  Участвуют в гуморальном иммунном ответе на возбудителей, поступающих в кровоток

 

I. В1-лимфоциты:

Они появляются из клетки предшественницы костного мозга, которая в эмбрио-генезе отселяется из кроветворной ткани на свою анатомическую территорию – в брюшную и плевральную полости – это прибарьерные полости

Особенности В1-лимфоцитов:

1.Все В1-лимфоциты представляют  собой один мало специализированный  антибактериальный клон клеток  в прибарьерных полостях, предназначенных  для быстрой реакции на поступающие через барьеры патогенные микробы из числа наиболее распространенных.

2. Антитела, продуцируемые В1-лимфоцитами, относятся только к классу  IgM. В сыворотке крови здорового человека основная масса антител - это полиспеци-фичные иммуноглобулины антибактериального проис-хождения.

3. Маркер В1-лимфоцитов – молекула  СД-5.

4. В1-лимфоциты взаимодействуют  с 

• тимуснезависимыми АГ,
• без участия Тfh-фолликулярных хелперов,
• формируют малоспецифичный иммунный ответ с образованием IgM
• без образования клеток - иммунологической памяти.

II. В2-лимфоциты:

Они проходят свой лимфопоэз  в раннем эмбриогенезе на территории печени, а затем только на территории костного мозга, а иммуногенез - строго в фолликулах периферических лимфоидных органов. В лимфопоэзе В2-лимфоцитов, который происходит в костном мозге выделяют 6 этапов: общая лимфоидная клетка – предшественник – В2-лимфоцитов,

  - ранняя про-В-клетка – 

  - поздняя про-В-клетка – 

  - большая пре-В-клетка – 

  - малая пре - В-клетка – 

  - незрелая В-клетка –

  - зрелая неиммунная наивная  В2-клетка, выходит из костного  мозга в периферическую лимфоидную  ткань.

В костном мозге В2-лимфоциты приобретают особые рецепторы и маркеры.

Маркером завершения В-лимфопоэза – образование зрелого неиммунного В2-лимфоцита является экспрессия на его мембране двух типов В-клеточного рецептора – ВСR (В-cell-receptor) – мембранные Ig двух типов Ig М и Ig D.

На территории костного мозга происходит селекция (апоптоз) аутореактивных клонов В-лимфоцитов, которые имеют только рецепторы класса Ig М , но не имеют R класса Ig D.

На стадии иммуногенеза В2-лимфоциты

• взаимодействуют с тимусзависимыми антигенами с участием Th2- лимфоцитов,
• образуют клетки иммунологической памяти, или
• трансформируются в плазматические клетки,
• формируют высокоспецифичный гуморальный иммунный ответ.

   Анатомическое место пребывания В2- лимфоцитов – фолликулы периферической лимфоидной ткани.

В-лимфоциты на разных стадиях дифференцировки имеют различные СD-рецепторы:

- СD19 присутствует на всех периферических В-лимфоцитах и в костном мозге.

- СD24 на всех зрелых В-лимфоцитах и их предшественниках.

- СD20 является «пан-маркером» всех  зрелых В-лимфоцитов.

Группы рецепторов В-л

• Рецепторы, распознающие АГ
• Рецепторы АПК (МНС II, костимулирующие молекулы CD40, 86)
• Рецепторы миграции из сосудов
• Рецепторы для цитокинов

Плазматические клетки

- это антителообразующие  клетки. Они возникают на этапе  антигенспецифической дифференцировки В-лимфоцитов.

   Плазматические клетки обладают морфологическими особенностями:

1. Эксцентрично расположенное ядро,
2. Хорошо развитый аппарат Гольджи,
3. Занимающий всю цитоплазму эндоплазматический ретикулум, через который происходит секреция АТ. 

Существуют от 2-3 дней до 4 недель. У них нет BCR и молекул МНС II класса. Маркеры – СД35 и СД38.

Одна плазматическая клетка синтезирует антитела одной специфичности.

Т-лимфоциты и их характеристика

Т-лимфоциты в процессе дифференцировки в тимусе приобретают различные рецепторы:

 Т-клеточный – TCR, CD3, CD4, CD8 и другие.

Созревшие в тимусе наивные Т-лимфоциты мигрируют в Т-зоны периферических лимфоидных органов.

 

Основное предназначение Т-лимфоцитов: не способны распознавать свободный антиген.

• распознавание поверхностных структур собственных клеток организма,
• формирование иммунного ответа на «измененное свое».

При этом АПК представляют антигены (АГ) на своей мембране в комплексе с МНС I/II: АГ+МНС I/II. Происходит двойное распознавание этого комплекса Т-лимфоцитами (МНС-рестрикция Т-лимфоцитов)

Благодаря расшифровке молекулярной структуры рецепторов мембраны Т-лимфоцитов, зрелые наивные неиммунные Т-лимфоциты, выходящие из тимуса представлены основными субпопуляциями, которые несут разную функциональную нагрузку:

1. СD8+-лимфоциты выполняют функции цитотокси-ческих лимфоцитов (ЦТЛ), Это Т-киллеры или «перфорин-гранзимовые киллеры». Они «своим телом» непосредственно убивают клетки-мишени. Взаимодействуют с молекулами МНС I класса.

2. CD4+ -лимфоциты – Т-хелперы. Они в процессе развития иммунного ответа на антиген дифференцируются в Т-клетки памяти.

• Th2-лимфоциты – дифференцированная субпопуляция Т4-лимфоцитов, продуци-руют ИЛ-4 и ИЛ-13, взаимодействуют с В-л и определяют образование IgE, активируют аллергопроцесс.
• Tfh – взаимодействуют с В2 (классическими лимфоцитами) для формирования гуморального адаптивного иммунитета (выработка Ig M, G, F), формирование памяти. CD4 Tfh-клетки (T-follicular helper) выполняют хелперную функцию в отношении В-клеток и служат одной из наиболее многочисленных и важных субпопуляций эффек-торных Т-клеток во вторичных лимфоидных тканях. Tfh – это представители класса эффекторных Th, которые принимают участие в развитии антиген-специфического В-лимфоцит-опосредованного иммунного ответа. Основные отличительные признаки Tfh-клеток — экспрессия рецептора хемокинов CXCR5 (лиганд CXCL13) и молекул ICOS, миграция и локализация в В-клеточных фолликулах, осуществление помощи В-клеткам. Tfh-лимфоциты вырабатывают «хелперный» цитокин ИЛ-21, стимули-рующий развитие В-клеток в антителопродуценты (плазмоциты). Дефицит продук-ции IL-21 или IL21-рецептора нарушает переключение изотипа АТ и формирование центр размножения (ГЦ). В отличие от других субпопуляций Т-клеток, Tfh продуци-руют небольшое количество цитокинов, наиболее важным из которых является IL-21 и IL-4.
• Th9-лимфоциты – функционально близки к Th2, аллергопатология. Th9 клетки имеют важное значение для иммунной защиты против паразитарных инфекций (гельминтов), но также могут содействовать развитию хронического аллергического воспаления, ремоделированию дыхательных путей и аутоиммунным заболеваниям.
• Th22 – Этот термин относится к части  Т-хелперов, которые характеризуются секрецией IL22 и TNF-альфа , а не гамма-интерферона , ИЛ-4, или IL17 (Eyerich и др., 2009). Эти клетки проникают в эпидермис у пациентов с воспалительными расстройствами кожи. Th22 клетки экспрессируют белки, участвующие в реконструкции тканей , такие как факторы роста фибробластов , а также хемокины участвующие в ангиогенезе и фиброзе. Участвуют в развитии псориаза
• Th17 – взаимодействуют с нейтрофилами, привлекая их в очаг. Недавно обнаружена отдельная линия эффекторных Т-хелперов, селективно вырабатывающих ИЛ-17. Они участвуют в регуляции воспаления и аутоиммунных реакций. Клетки получили название Тh17-лимфоцитов.
• Кроме того, Т-лимфоциты в тимусе могут дифференцироваться в естественные регуляторные Т-клетки (Treg), экспрессирующие поверхностные маркеры CD4+, CD25+ и транскрипционный фактор FOXP3. Эти клетки способны подавлять иммунный ответ, опосредуемый Тh1- и Тh2-клетками путем прямого межклеточного контакта и синтеза ТФР-р и ИЛ-10. Основной характеристикой Трег-клеток является способность продуцировать ИЛ-10 и трансформирующий фактор роста β (TGF-β). Трег-клетки угнетают аллергениндуцированную активацию специфических Т-клеток. Они также супрессируют такие эффекторные клетки аллергического воспаления, как тучные клетки, базофилы и эозинофилы, и снижают уровень продукции IgЕ. Примечательно, что цитокины ИЛ-10 и TGF-β, продуцируемые Трег-клетками, индуцируют синтез иммуноглобулинов IgG- и IgА-изотипов. Известно, что эти иммуноглобулины не вызывают аллергический иммунный ответ. Сегодня описано несколько субпопуляций Трег-клеток, отличающихся различными фенотипами и регуляторными эффектами. Среди них выделяют естественно встречающиеся CD4+CD25+Foxp3+-Трег-клетки, прошедшие селекцию в тимусе, и индуцибельные ИЛ-10 – секретирующие Трег-клетки 1 типа. Трег-клетки могут непосредственно ингибировать эффекторные клетки аллергического воспаления. Они прямо угнетают дегрануляцию тучных клеток, вызванную через FcεRI, путем контакта ОХ40 – ОХ40L.

 

 

Т-клетки памяти (англ. memory cells) — долгоживущие лимфоциты, примированные антигеном, но не достигшие стадии терминальной дифференцировки в клетки-эффекторы. Т-клетки памяти экспрессируют молекулы CD45RO (изоформа тирозинфосфатазы) и много молекул CD44, способствующих их активной рециркуляции. При повторном контакте с тем же антигеном они отвечают намного быстрее и активнее, чем наивные лимфоциты. Клетки памяти отличаются от наивных большим сроком жизни, выраженной рециркуляцией и способностью к самоподдержанию

 

В лимфатических узлах содержится основное количество Т-лимфоцитов (41,2%). Среди них CD4+ Т-клетки составляют 46,9%, CD8' Т-лимфоциты — 35,0%. В селезенке содержится 15,2% лимфоцитов от общего количества в организме. На долю Т-хелперов приходится 6,9%, на долю ЦТЛ — 19,4%.

 

Проточная цитометрия — метод исследования дисперсных сред в режиме поштучного анализа элементов дисперсной фазы по сигналам светорассеяния и флуоресценции. Название метода связано с основным приложением, а именно, с исследованием одиночных биологических клеток в потоке.

 

Основа метода заключается в 1) использовании системы гидрофокуссировки, которая обеспечивает прохождение клеток в потоке поодиночке; 2) облучении клетки лазерным излучением; 3) регистрации сигналов светорассеяния и флуоресценции от каждой клетки.

 

Кроме того, в ходе анализа учитывается уровень флуоресценции химических соединений, входящих в состав клетки (аутофлуоресценция) или внесённых в образец перед проведением проточной цитометрии.

 

Принцип метода:

Клеточная суспензия, предварительно меченная флюоресцирующими моноклональными антителами или флуоресцентными красителями к определенным рецептрам, по которым необходимо вести анализ клеток, попадает в поток жидкости, проходящий через проточную ячейку. Условия подобраны таким образом, что клетки выстраиваются друг за другом за счет т. н. гидродинамического фокусирования струи в струе. В момент пересечения клеткой лазерного луча детекторы фиксируют:

• рассеяние света под малыми углами (от 1° до 10°) (данная характеристика используется для определения размеров клеток).
• рассеяние света под углом 90° (позволяет судить о соотношении ядро/цитоплазма, а также о неоднородности и гранулярности клеток).
• интенсивность флуоресценции по нескольким каналам флуоресцентности (от 2 до 18-20)- позволяет определить субпопуляционный состав клеточной суспензии и др.

Иммунология

• иммунофенотипирование клеток периферической крови
• определение фагоцитарной активности (захват меченных флюорохромами бактерий или дрожжей)
• определение внутриклеточных цитокинов (спонтанная продукция и под действием различных специфических или неспецифических активаторов, таких как ФМА + иономицин, ЛПС, ФНО-альфа)
• определение внутриклеточных белков, например транскрипционных факторов GATA-3, T-bet, FoxP3 для дискриминации CD4 Т-лимфоцитов
• определение пролиферативной активности (выявление инкорпорированого бромдезоксиуридина)
• исследование клеточного цикла
• оценка клеточной цитотоксичности