Исходные антителообразующие клетки. Предетерминированность клеток

Обновлено: 12.05.2024

Иммунная система состоит из клеточных и молекулярных компонентов. Роль особых молекул рассмотрим в следующем материале, потихоньку вводя их названия и связанные с ними иммунные клетки.

В костном мозге основные иммунные клетки рождаются из кроветворной стволовой клетки. Процесс называется гемопоэз – рождение клеток крови. Часть иммунных клеток известна всем как белые клетки крови – лейкоциты. Это большая группа клеток, разделяющаяся во время гемопоэза. Иммунные клетки врожденного иммунитета образовываются непосредственно в тканях и в костном мозге как из стволовых клеток, так и из клеток крови, других клеток кожи и слизистых оболочек.

Гранулоциты

Имеют такое название, поскольку содержат гранулы. Процесс выхода содержимого гранул называется дегрануляция. Вещества гранул обладают токсическим действием, являются регуляторами острого воспаления, приводя к развитию клинических симптомов (отек, зуд, спазм сосудов и т.п.). Составляют основу лейкоцитарной формулы крови.

Нейтрофилы

Эозинофилы

Базофилы

Лейкоцитарная формула (циркуляция в крови)

Во время острого воспалительного процесса нейтрофилы выходят в ткани. Их цель – фагоцитировать и разрушать антигены.

Атакуют крупные микроорганизмы, которые не могут быть поглощены. Источник регуляторов острого воспаления

Работают как тучные клетки тканей, обуславливая аллергическую воспалительную реакцию. Источник регуляторов острого воспаления

Повышаются в крови

При острых бактериальных и грибковых инфекциях; при системных воспалительных заболеваниях; при онкологии костного мозга

При аллергических заболеваниях; при паразитарных заболеваниях; при системных воспалительных заболеваниях.

При аллергических заболеваниях; при онкологических заболеваниях костного мозга

Снижаются в крови

При тяжелой инфекции с развитием сепсиса; при многих вирусных инфекциях; при иммунодефиците и повреждении костного мозга.

При острых бактериальных инфекциях; при болезнях надпочечников.

При острых бактериальных инфекциях.

Тучные клетки

Ранее предполагалось, что образуются из базофилов крови, но выявлены их различия. Тучные клетки постоянно живут в тканях, как и базофилы играют ведущую роль в остром аллергическом воспалении.

Естественные клетки-киллеры

Моноциты крови как часть лейкоцитарной формулы (до 8%) коротко циркулируют в крови и в основном преобразуются в тканевые макрофаги (фагоцитирующие клетки), но от 5 до 15% моноцитов лейкоцитарной формулы на самом деле – естественные клетки-киллеры (ЕК-клетки). Они созревают в костном мозге и имеют колоссальное значение в уничтожении зараженных, отработанных и опухолевых клеток, умея распознавать их и участвуя в процессе апоптоза. Это важный компонент безопасной гибели клеток, ограничивающий выход ее содержимого. Также они являются источником некоторых молекулярных компонентов (ИФН-гамма, ИЛ-1, ФНО-альфа).

Антиген-презентирующие клетки

Не являются какой-то одной группой клеток. Скорее это способность многих клеток, обладающих фагоцитозом – процессом поглощения и переваривания антигенов. К ним относят тканевые макрофаги (образующиеся из моноцитов крови), клетки Лангерганса в коже, дендритные клетки, интердигитальные клетки, являющиеся клетками врожденного иммунитета. Для реализации приобретенного иммунитета требуется специальная обработка антигенов и представление их на поверхности клетки в связке с особыми рецепторами – презентация антигена.

Клетки, способные это делать, называют антиген-презентирующие. После поглощения антигена они устремляются в лимфатические узлы для встречи с Т-лимфоцитами. Именно для них нужна презентация антигена, чтобы информацию о нем передать В-лимфоцитам для синтеза антител. Кроме того, антиген-презентирующие клетки выделяют особые молекулы, необходимые для формирования популяций Т-лимфоцитов, определяющих направление иммунного ответа – клеточный или гуморальный.

Количественная оценка антителообразующих клеток (метод Йерне)

Основной принцип метода локального гемолиза состоит в том, что определенное число клеток лимфоидных тканей (селезенка, лимфатические узлы) мышей, иммунизированных эритроцитами барана, смешивают in vitro с эритроцитами барана и расплавленным, но не влияющим на жизнеспособность клеток агаром. Смесь помещают на чашку Петри и после инкубации при 37 °С в присутствии комплемента визуально подсчитывают число зон гемолиза («бляшек») в агаровой пластинке. В центре каждой «бляшки» находится АОК, представляющая собой плазматическую или лимфобластную клетку. Зная взятое для посева на агар число лимфоидных клеток, можно высчитать количество АОК на фиксированное число кариоцитов (например, на 1 млн или 10 млн) или на целый орган (селезенка).

Прямой способ (принцип описан выше) выявляет АОК, продуцирующие IgM антитела, лизирующие эритроциты в присутствии комплемента.

С помощью непрямого способа (рис. 3.6, см. также цв. вклейку) представляется возможность выявить АОК, продуцирующие IgG антитела (АТ). Для этих целей суспензию клеток дополнительно обрабатывают кроличьей антисывороткой, содержащей АТ против IgG мышей, на пике выработки IgM-АТ. Антисыворотка, содержа-

щая IgM-АТ против IgG мышей, взаимодействует in vitro в агаре с IgG-АТ против эритроцитов барана с присоединением комплемента. Этот комплекс способен лизировать эритроциты. Таким образом, при непрямом методе выявляется сумма АОК, продуцирующих IgM и IgG антитела.

Рис. 3.6.Непрямой метод Йерне: а - схема постановки метода; б - зона гемолиза, в центре АОК

Использование эритроцитов барана, конъюгированных с растворимыми антигенами, дает возможность изучить динамику образования АОК к некорпускулярным антигенам. Метод локального гемолиза в модификации может быть применен для анализа АОК у разных видов животных, а также у человека.

Впервые метод Н. Йерне позволил выявить количественныезакономерности динамики антителообразования при первичной и вторичной иммунизации животных. Перечислим указанные закономерности.

1. При первичной иммунизации мышей эритроцитами барана вначале возрастает число АОК, продуцирующих IgM-АТ (пик образования АОК в среднем у мышей - 4-5 сут), а затем, через 1-2 дня, увеличивается число АОК, продуцирующих IgG-АТ.

2. При вторичной иммунизации иммунный ответ осуществляется преимущественно за счет АОК, вырабатывающих IgG.

3. После иммунизации число АОК возрастает за несколько дней до 50-500 млн клеток. Накопление АОК в лимфоидной ткани предшествует выявлению циркулирующих в крови АТ.

4. В небольшом количестве (1 на 10 млн кариоцитов) АОК предсуществуют в лимфоидных тканях (фоновые АОК).

5. Нарастание числа АОК после иммунизации происходит постепенно, по кривой, близкой к экспоненциальной, т.е. в результате размножения изначально небольшого числа клеток-предшественников.

6. АОК после иммунизации выявляются в основном в селезенке, лимфатических узлах, в костном мозгу и отсутствуют в других тканях (печень, легкие, почки, мозг).

Исходные антителообразующие клетки. Предетерминированность клеток

Результаты активации В-лимфоцитов. Изменения В-клеток после активации

Результаты активации зависят исключительно от того, какие клетки способны в это время к активации, и от уровня дифференцировки клеток. Имеют значение частота митозов и продолжительность митотического цикла, уровень секреции антител и их класс, а также многое другое. Хотя иммуноглобулиновые рецепторы В-клеток и не участвуют прямо в генерации активирующего сигнала, они ответственны за специфичность иммунной реакции: избирательное присоединение к определенным В-клеткам антигена, содержащего в своей молекуле неспецифические митогенные детерминанты, способствует избирательной полиферации этих клеток.

Первым следствием действия антигена на В-клетки является перемещение иммуноглобулиновых рецепторов на их поверхности. В результате такого перемещения иммуноглобулиновые рецепторы, рассеянные более или менее равномерно на поверхности клеток, агрегируются, образуя «колпачки», или скопления (Vitteta, Uhr, 1975). Вслед за этим начинаются морфологические изменения (Фриденштейн, Чертков, 1969; Вернет, 1971).

Необходимо, однако, учитывать, что эти изменения, очевидно, не связаны прямо со способностью клеток образовывать антитела. Использование световой и сканирующей электронной микроскопии для изучения морфологии АОК, выявляемых методом локального гемолиза, показало, что антитело могут образовывать В-лимфоциты самой различной формы.

Так, например, через четыре дня после иммунизации мышей BALB/c эритроцитами барана в их селезенке было найдено восемь различающихся по морфологии типов АОК: плазмобласты (3%), плазматические клетки (10%), малые лимфоциты (38%), средние лимфоциты (16%), большие лимфоциты (9%), лимфобласты (10%), клетки с эксцентрическими темными или сегментированными ядрами (9%) и, наконец, двухъядерные клетки (5%). Наиболее активно синтезировали антитела двухъядерные клетки.

Активация лимфатических клеток приводит к изменениям буквально всех звеньев биохимического обмена в этих клетках. В первую очередь изменяется транспорт ионов (К+, Na+, Ca++), аминокислот, углеводов и нуклеозидов через поверхностную мембрану лимфатических клеток. В мембране изменяется обмен белков, липидов и углеводов (Wedner, Parker, 1976), уменьшается число конечных остатков сиаловой кислоты (Anteunis, 1974), и, наоборот, резко увеличивается (в 11 раз) число молекул трансплантационных антигенов (McCune е. а., 1975). Имеется много литературных данных по изменению обмена белков, углеводов, РНК и ДНК в цитоплазме и ядре лимфатических клеток после их активации (например, Wedner, Parker, 1976).

В последние годы особое значение придают происходящим при активации изменениям обмена циклических 3',5'-нуклеозид монофосфатов: циклического 3'-,5'-аденозинмонофосфата (цАМФ) и циклического 3'-,5'-гаунозинмонофосфата (цГМФ). Эти соединения регулируют многие биохимические процессы путем активации различных протеинкиназ.

Во многих случаях цАМФ и цГМФ выступают как антагонисты. Они привлекли внимание исследователей, изучающих активацию В-лимфоцитов, по двум причинам. Во-первых, ряд фактов указывает на то, что они (в первую очередь цАМФ) играют важную роль в регуляции клеточного деления. Во-вторых, оказалось, что через систему циклических 3',5'-нуклеозидмонофосфатов можно оказать глубокое влияние на внутриклеточный обмен без проникновения внутрь клетки, воздействуя на ее рецепторы. В частности, таким образом действуют многие гормоны.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

В настоящий момент нет единого мнения по вопросу о том, как в организме взрослого животного могут образоваться клетки, синтезирующие огромный набор различающихся по специфичности и строению антител. Независимо от точки зрения, которой придерживается исследователь, он должен ожидать, что популяции В-лимфоцитов (к которой относятся как АОК, так и их предшественники) присуща значительная мозаичность.

Эта мозаичность может отражать различие соматических процессов (мутаций, перестановок или перегруппировок генетического материала) в отдельных лимфатических клетках, приводящих к возникновению различных генов, необходимых для синтеза того или иного антитела. Она может быть связана с малой вероятностью сочетания ряда биохимических процессов, необходимых для того, чтобы антиген оказал влияние на белковый синтез в лимфатической клетке.

И, наконец, мозаичность исходной популяции В-лимфоцитов может быть обусловлена тем, что хотя в любом из этих лимфоцитов присутствует набор генов, способных контролировать строение всех антител, но в каждом отдельном лимфоците активен лишь один из них.

Большинство исследователей предполагает, что клетки каждого отдельного элемента этой мозаики являются потомками одной клетки, т. е. составляют клон клеток. Особый импульс изучению этого вопроса был дан появлением клональной теории Бернета (Burnet, 1957; Бернет, 1971), согласно которой эта мозаичность возникает до и независимо от действия антигена.

В настоящий момент используют ряд подходов для доказательства того, что в популяции В-лимфоцитов еще до попадания в организм антигена присутствуют клетки, предетерминированные для превращения в АОК, синтезирующие определенное антитело (предшественники АОК — ПАОК).

В первую очередь для этого используют так называемое радиоактивное убийство (Ada, Byrt, 1969). С целью «убийства» ПАОК суспензию клеток селезенок неиммунизированных мышей обрабатывали антигеном (например, полимеризированным флагеллином), сильно меченным радиоактивным изотопом (например, 125I). Оказалось, что суспензия клеток, обработанных таким образом, становится неспособной образовывать в дальнейшем антитела против антигена, использовавшегося для убийства, но образовывала антитела против других антигенов (Ada, Byrt, 1969; Willcox e. a., 1975).

Эти опыты наглядно указывают на существование еще до иммунизации специфических предшественников АОК и на возможность их избирательного удаления. Необходимо, однако, учитывать, что подавление антителообразования в подобных опытах обычно неполно и обратимо.

Второе доказательство предетерминированности основано на том, что удаление из суспензии лимфатических органов неиммунизированных животных клеток, специфически реагирующих с определенными антигенами, ослабляет образование ими антител к этим антигенам при последующей иммунизации.

Особенно эффективно использование антигенов, иммобилизованных на нерастворимой основе (Wigzell, Anderson, 1969). При помощи этих соединений (иммуносорбентов) из суспензии селезенок неиммунизированных животных были извлечены клетки, реагирующие со многими антигенами: сывороточными альбуминами человека и быка, яичным альбумином, динитрофенолом, нитройодфенолом, лактозидом и другими веществами (Wigzell, Anderson, 1971; Wofsy e. a., 1971).

Присоединившиеся к иммуносорбенту клетки можно извлечь тем или иным способом. Например, если в качестве основы для иммуносорбента используется желатина, то сорбент можно растопить и удалить при 30— 37° С без повреждения клеток (Rutishauser е. а., 1973). Остатки этого сорбента можно убрать коллагеназой (Haas, Layton, 1975). В некоторых случаях более 90% извлеченных клеток были В-лимфоцитами.

На специфичность присоединения клеток указывает то, что оно резко снижается при наличии в среде избытка соответствующего антигена в растворимой форме. При оценке подобных опытов следует учитывать, что к иммуносорбенту присоединяется неожиданно большое (до 0,5% клеток селезенки неиммунизированного животного) количество клеток.

В популяции клеток, извлеченных описанным образом, определялось число АОК, специфичных к иммобилизованному антигену. Оказалось, что их число может быть в 100 или даже в 300 раз большим, чем в нефракцнонированной суспензии (Haas, 1975). Однако на этот расчет может оказать влияние целый ряд трудноучитываемых моментов: освобождение при описанной процедуре от супрессорных Т-клеток, контакт В-клеток как с иммобилизированным антигеном, так и со следами этого же антигена, перешедшего в раствор.

Жесткое подавление V-генов. Мультипотентность клеток синтезирующие антитела

На более жесткое фенотипическое ограничение VH-генов по сравнению с ограничением экспрессии Сн-генов указывает то, что в сыворотках некоторых больных обнаружены миеломные белки, различающиеся по константным областям, но сходные по вариабельным. Так, в сыворотке одного больного присутствовало два моноклональных белка, относящихся к разным классам (IgA и IgM), но очень сходных по идиотипу.

Иммунофлуоресцентный анализ лимфоцитов, извлеченных из костного мозга этого больного, показал, что изучаемые белки образуются в разных клетках. По-видимому, клоны обоих типов клеток возникли из одной зародышевой клетки, у потомков которой ограничение проявления Сн-генов менее жестко, чем Vн-генов (Silverman е. а., 1973).

Другой подход к выяснению вопроса о фенотипическом ограничении действия Vн-генов основан на изучении возможности синтеза одним В-лимфоцитом нескольких различающихся по специфичности антител.

Согласно данным большинства исследователей, подавляющая часть АОК образует антитела лишь одной специфичности. Клетки, образующие одновременно два антитела, либо отсутствуют, либо присутствуют в ничтожном количестве. Так, у мышей, иммунизированных двумя видами эритроцитов, антитела против обоих эритроцитов не образовывала ни одна из 16 904 изученных АОК.

Не удалось выявить двойных продуцентов ни в одном случае при изучении 27 845 АОК из лимфатических узлов кроликов, иммунизированных одновременно двумя гаптенами (Gershon е. а., 1968). Сходные результаты при иммунизации животных смесью разных антигенов получили и другие исследователи.

Лишь недавно появились две группы хорошо аргументированных опытов, указывающих на мультипотентность клеток, синтезирующих антитела. В качестве примера подобных опытов можно указать на работу, в которой in vitro суспензию клеток селезенок мышей иммунизировали комплексом эритроцитов с гаптеном (ТНФ — эритроциты барана). При этом образовывалось три типа АОК: 1) синтезирующие антиэритроциты барана, 2) синтезирующие анти-ТНФ и 3) синтезирующие антитела обоих типов.

Число двойных продуцентов было невелико (в 50—100 раз меньше, чем число АОК, образующих одно антитело). Однако наличие 2—30 двойных продуцентов на 1*106 клеток селезенки не вызывало сомнения. Отдельные АОК переносили в микрокультуры и определяли специфичность антител, образуемых как ими самими, так и их потомками. Оказалось, что часть дочерних клеток продолжала образовывать антитела той же специфичности, что и материнские. В противоположность этому специфичность многих дочерних клеток отличалась от исходной: потомки двойных продуцентов синтезировали лишь одно антитело, потомки клеток, синтезировавших антиэритроциты барана, начали синтезировать анти-ТНФ, и наоборот

Авторы второй группы работ обнаружили в селезенках мышей, иммунизированных двумя неродственными антигенами, клетки, образующие антитела против обоих антигенов (например, против эритроцитов барана и эритроцитов свиньи, или эритроцитов барана и эритроцитов лошади) . Помещенные в микрокультуры потомки АОК таких животных в некоторых случаях изменяли специфичность синтезируемых антител. Такое изменение наблюдалось у 10 из 911 изученных дочерних клеток.

Читайте также: