Маркеры и рецепторы являются анализаторами внешней среды, их может быть 100 – 10000 и более на поверхности клетки, они необходимы для контактов «клетка – молекула - клетка» и бывают АГ – специфическими, АГ – неспецифическими, для цитокинов, для гормонов и др. Мембранные маркеры (антигены) делятся на дифференцировочные (СD-AG), HLA, относятся к главному комплексу гистосовместимости, и детерминантные. Молекулы специфического иммунного ответа уникальны для каждого клона и каждого отдельного процесса: антигенраспознающие иммуноглобулиновые рецепторы В – клеток (BCR), антигенраспознающие рецепторы Т – клеток (TCR), антигенпредставляющие молекулы. Данные антигены могут служить для исследователей иммунобиологическими маркерами. Трансплантационный иммунитет обусловлен наличием трансплантационных маркеров -антигенов:

Антигены MHC.

Антигены эритроцитов системы АВ0 и Rh.

Малый комплекс антигенов гистосовместимости, кодируемый Y - хромосомой.

Лейкоциты имеют на своей поверхности большое количество рецепторов и антигенов, которые имеют важное значение, поскольку с их помощью можно идентифицировать клетки разных субпопуляций. Рецепторы и антигены находятся в подвижном, «плавающем» положении, причем достаточно быстро сбрасываются. Подвижность рецепторов дает возможность концентрироваться им на одном участке мембраны, что способствует усилению контактов клеток между собой, а быстрое сбрасывание рецепторов и антигенов подразумевает их постоянное новообразование в клетке.

Дифференцировочные антигены Т-лимфоцитов.

Для клинической практики большое значение имеет определение разных маркеров лимфоцитов. Основная концепция дифференцировки лейкоцитов основана на существовании специфических мембранных рецепторов.

Так как такие рецепторные молекулы могут выступать в роли антигенов, существует возможность их выявления с помощью специфических антител, которые реагируют лишь с одним антигеном клеточной мембраны. В настоящее время существует огромное количество видов моноклональных антител к дифференцировочным антигенам лейкоцитов человека.

В связи с их важностью и для улучшения диагностики необходимы стандартизация специфичностей дифференцировочных антигенов.

В 1986 году предложена номенклатура дифференцировочных антигенов лейкоцитов человека. Это СД-номенклатура (cluster of differentiation – кластер дифференцировки). Она базируется на способности моноклональных антител реагировать с определенными дифференцировочными антигенами. СД-группы нумеруются.

На сегодняшний день имеются моноклональные антитела к целому ряду дифференцировочных антигенов Т-лимфоцитов человека.

При определении общей популяции Т-клеток используются моноклональные антитела специфичности СД2, 3, 5, 6 и 7.

СД2. моноклональные антитела специфичности СД2 направлены против антигена, который идентичен “рецептору эритроцитов барана”. Способность Т-лимфоцитов образовывать розетки с эритроцитами брана обеспечивает простую и надежную идентификацию этих клеток. СД2 обнаруживается на всех зрелых периферических Т-лимфоцитах, на большинстве тромбоцитов, а также на определенных популяциях клеток – О-лимфоцитов (ни Т- ни В-лимфоциты).

СД3. моноклональные антитела этого класса реагируют с тримолекулярным белковым комплексом, который ассоциирован с антигенспецифическим рецептором Т-клетки, являющийся основным функциональным маркером этой популяции. СД3 используется для идентификации зрелых Т-клеток.

СД5 . антиген представляет собой гликопротеин, выявляемый на всех зрелых Т-клетках. Определяется на поздних стадиях дифференцировки клеток в тимусе. Часто маркер выявляется на клетках больных с В-клеточным типом хронического лимфолейкоза.

СД6. антитела специфичности СД6 реагируют с высокомолекулярным гликопротеином, присутствующим на мембране всех зрелых Т-клеток. Антиген выявляется также на небольшой части периферических В-клеток и присутствует у большинства лейкозных клеток В-клеточного типа хронического лимфолейкоза.

СД7. выявляется у 85 % зрелых Т-клеток. Присутствует также и на тимоцитах. Он считается наиболее надежным критерием диагностики острых Т-клеточных лейкозов.

Помимо этих основных Т-клеточных маркеров известны и другие дифференцировочные антигены Т-клеток, которые характерны либо для определенных стадий онтогенеза, либо для различающихся по функциям субпопуляций. Среди них наиболее широко распространены СД4 и СД8.

СД4 . зрелые СД4 + Т-клетки включают Т-лимфоциты, обладающие хелперной активностью и индукторы. Особое значение имеет то, что СД4 связывается с вирусом СПИДа, что приводит к проникновению вируса внутрь клеток этой субпопуляции.

СД8. Субпопуляция СД8+ Т-клеток включает цитотоксические и супрессорные Т-лимфоциты.

Маркеры и рецепторы иммунокомпетентных клеток.

Рецепторы лимфоцитов.

На поверхности В-лимфоцита имеется ряд рецепторов.

1) Антигенспецифические рецепторы или Ig-ны клеточной поверхности (sIg). Они представлены в основном IgM и IgD в форме мономеров.

Связывание антигена с антигенспецифическими рецепторами В-клеток вызывает дифференцировку В-лимфоцитов, что приводит к образованию антителпродуцирующих клеток и В-лимфоцитов иммунологической памяти.

2) Рецепторы к факторам роста и дифференцировки. Эта группа рецепторов вызывает деление В-клеток и секрецию ими иммуноглобулинов.

3) Fc-рецепторы - специфически узнающие детерминанты, локализованные в Fc-фрагменте иммуноглобулина и связывающие эти Ig. Fc-рецепторам отводится существенная роль в регуляции иммунного ответа.

4) Рецепторы к комплементу - имеют важное значение при активации В-клеток, при индукции толерантности, усилении клеточной кооперации, облегчает межклеточное взаимодействие.

Т-лимфоцит несет на своей поверхности специфические рецепторы для распознавания антигенов. Рецептор представляет собой гетеродимер, состоящий из полипептидных цепей, каждая из которых содержит вариабельную и константную области. Вариабельный участок связывается с антигенами и молекулами МНС. В костном мозге под влияние микроокружения и происходит дифференцировка стволовой В-клетки в пре-В-лимфоцит. В цитоплазме этой клетки происходит синтез тяжелых цепей IgM, а через ряд делений – и легких цепей иммуноглобулинов. Параллельно этому появляются молекулы иммуноглобулинов и на поверхности клеток. В дальнейшем по мере созревания В-клеток количеств молекул иммуноглобулинов на поверхности клеточной мембраны увеличивается. Наряду с увеличением основных рецепторов (к Fc-фрагментам иммуноглобулинов и С3 компоненту комплемента) появляются IgD, а затем у части клеток происходит переключение на продукцию IgG, IgA или IgE (или одновременно молекул нескольких типов). Цикл дифференцировки В-лимфоцитов в костном мозге составляет 4-5 суток.

Под влиянием антигена и при помощи Т-лимфоцитов и макрофагов зрелая В-клетка, имеющая рецепторы к данному антигену, активируется и превращается в лимфобласт, который делится 4 раза и превращается в юную плазматическую клетку, превращающуюся после ряда делений в зрелую плазматическую клетку, гибнущую после 24-48 часов функционирования.

Параллельно с образованием под влиянием антигена плазматических клеток часть специфических к данному антигену В-лимфоцитов, активируясь, превращается в лимфобласты, далее в большие и малые лимфоциты, сохраняющие специфичность. Это клетки иммунологической памяти – долгоживущие лимфоциты, которые, рециркулируя в кровотоке, заселяют все периферические лимфоидные органы. Эти клетки способны более быстро активироваться антигеном данной специфичности, что определяет большую скорость вторичного иммунного ответа.

Зрелый В-лимфоцит имеет определенный набор рецепторов на своей поверхности, благодаря которым он взаимодействует с антигеном, другими лимфоидными клетками и различными веществами, стимулирующими активацию и дифференцировку В-клеток. Главными рецепторами клеточной мембраны В-лимфоцита являются иммуноглобулиновые детерминанты, с помощью которых клетка соединяется с определенным антигеном и стимулируется. Параллельно этот же антиген стимулирует специфический Т-лимфоцит. Для узнавания В-лимфоцитом активированной Т-клетки служат Ia-антигены (HLA-DR-антигены). Помимо этого, на поверхности В-лимфоцита имеются рецепторы непосредственно для специфических антигенов Т-лимфоцитов, при помощи которых осуществляется специфический контакт Т- и В- клеток. Т-хелперы передают В-лимфоцитам при контакте серию стимулирующих факторов; к каждому из этих факторов на поверхности В-лимфоцита имеется соответствующий рецептор (к фактору роста В-лимфоцитов, интерлейкину-2, фактору дифференцировки В-клеток, антигенспецифическому хелперному фактору и т.д.).

Важнейшим рецептором В- лимфоцита является рецептор к Fc-фрагменту иммуноглобулинов, благодаря которому клетка связывает на своей поверхности молекулы иммуноглобулинов разной специфичности. Это свойство В-клетки определяет ее антителозависимую специфичность, которая появляется только в том случае, если клетка специфически или неспецифически сорбировала на своей поверхности иммуноглобулины. Эффект антителозависимой клеточной цитотоксичности требует наличия комплемента; в соответствии с этим на поверхности В-лимфоцита имеется рецептор к С3 компо­ненту комплемента.

Дифференцировочные антигены Т-лимфоцитов выявляют с помощью метода проточной цитометрии, непрямой иммунофлюоресценции, лимфотоксического теста. Для выполнения этих методов необходимы МАТ к дифференцировочным антигенам Т-лимфоцитов. С помощью поверхностных антигенных маркеров можно определить популяцию и субпопуляцию клеток, стадию их дифференцировки и активации. Наиболее доступный метод иммунофлюоресценции основан на способности моноантител фиксироваться на поверхности жизнеспособных клеток и позволяет выявить специфические антигенные детерминанты: CD3, CD4, CD8 и др. после дополнительной обработки лимфоцитов антииммуноглобулинами, мечеными ФИТЦ. Определение количества В-лимфоцитов. В основе методик лежит тот факт, что на поверхности В-лимфоцитов имеются рецепторы для Fc-фрагмента иммуноглобуллинов, для третьего компонента комплемента (С3), для мышиных эритроцитов и иммуноглобулиновые детерминанты. Наиболее значимыми поверхностными маркерами В-лимфоцитов являются рецепторы CD19, CD20, CD22, определяемые с помощью МАТ методом проточной цитометрии. Определение В-клеток и степени их зрелости важно при первичных гуморальных иммунодефицитах, когда необходимо осуществить дифференциацию между агаммоглобулинемией с В- и без В-клеток. В периферической крови содержатся так называемые нулевые лимфоциты - это клетки, не имеющие признаков Т- и В-лимфоцитов, поскольку лишены антигенных рецепторов, либо с блокированными рецепторами. Вероятно, что незрелые лимфоциты, либо старые клетки, утратившие рецепторы, или клетки, поврежденные токсинами, иммунодепрессантами. 70% людей имеют 8-25% нулевых лимфоцитов. При ряде заболеваний число таких клеток растет либо в случае повреждения клеток, либо за счет выброса незрелых или дефектных клеток. Определение их числа производят, вычитая Т- и В-лимфоциты из общего содержания лимфоцитов.

Использование специфических маркеров в сочетании с электронной микроскопией позволяют надежно идентифицировать и оценить участие мононуклеарных фагоцитов в тех или иных процессах. Одним из наиболее надежных маркеров для идентификации мононуклеарных фагоцитов человека и животных является фермент эстераза, который определяется гистохимически при использовании в качестве субстрата альфа-нафтил-бутирата или альфа-нафтил-ацетата. При этом окрашиваются почти все моноциты и макрофаги, хотя интенсивность гистохимической реакции может варьировать в зависимости от вида и функционального состояния моноцитов, а также от условия культивирования клеток. В мононуклеарных фагоцитах фермент локализуется диффузно, тогда как в Т-лимфоцитах выявляется в виде 1-2 точечных гранул.

Другой надежный маркер-лизоцим-фермент, секретируемый макрофагами, который может быть выявлен с помощью иммунофлуоресцентного метода с использованием антител к лизоциму.

Выявлять различные стадии дифференцировки м.ф. позволяет пероксидаза. Гранулы, содержащие фермент, окрашиваются положительно, только в монобластах, промоноцитах, моноцитах и макрофагах экссудата. Резидентные (т.е. постоянно присутствующие в нормальных тканях) макрофаги не окрашиваются.

В качестве ферментов-маркеров мононуклеарных фагоцитов используются также 5-нуклеотидаза, лейцинаминопептидаза, фосфодиэстераза 1, локализующиеся в плазматической мембране. Активность этих ферментов определяют либо в гомогенатах клеток, либо цитохимически. Выявление 5-нуклеотидазы позволяет отличать нормальные макрофаги от активированных (активность этого фермента высока в первых и низка во вторых). Активность лейцин-аминопептидазы и фосфодиэстеразы, наоборот, возрастает по мере активирования макрофагов.

Компоненты комплемента, в частности С3, также могут являться маркерами, поскольку этот белок синтезируется только моноцитами и макрофагами. Он может быть выявлен в цитоплазме с помощью иммунноцитохимических методов; компоненты комплемента у разных видов животных различаются по антигенным свойствам.

Весьма характерно для м.ф. наличие иммунологических рецепторов для Fc-фрагмента иммуноглобулина G и для компонента С3 комплемента. Мононуклеарные фагоциты несут названные рецепторы на всех стадиях развития, но среди незрелых клеток число м.ф. с рецепторами ниже, чем среди зрелых (моноцитов и макрофагов). М.ф. обладают способностью к эндоцитозу. Поэтому поглощение опсонизированных бактерий или покрытых иммуноглобулинами G эритроцитов (иммунный фагоцитоз) является важным критерием, позволяющим отнести клетку к с.м.ф.. однако поглощение покрытых комплементом эритроцитов не происходит, если м.ф. не были предварительно активированы. Кроме фагоцитоза, все м.ф. характеризуются интенсивным пиноцитозом. В макрофагах преобладает макропиноцитоз, который лежит в основе захвата всех растворов; везикул, образующиеся в результате интернализации мембраны, транспортируют вещества и за пределы клетки. Пиноцитоз отмечен и у других клеток, но в более слабой степени. Нетоксичес4кие витальные красители и коллоидный уголь мало подходят для характеристики эндоцитозной активности м.ф., поскольку поглощаются и другими типами клеток.

Для выявления специфических для м.ф. антигенов могут быть использованы антисыворотки.

На клеточном уровне по способности клеток к делению судят по включению меченного предшественника ДНК 3Н-тимидина или по содержанию ДНК в ядрах. Оценка фагоцитоза периферической крови. Предлагается система комплексного исследования функциональной активности фагоцитирующих клеток периферической крови, позволяющая тестировать параметры, изменение которых может свидетельствовать о нарушении толерантности к инфекции. Начальным этапом взаимодействия фагоцита с антигеном является движение фагоцитов, стимулом для которого служат хемоаттрактанты. Затем наступает этап адгезии, за который отвечают поверхностные рецепторы: селектины и интегрины (CD18, CD11a, CD11b, CD11c, CD62L, CD62E), которые определяются с помощью МАТ методом иммунофлюоресценции.

Номенклатура

Номенклатура была предложена на 1-й Международной конференции по антигенам дифференцировки лейкоцитов человека (Париж , ). Система создана для упорядочивания большого количества моноклональных антител к эпитопам на поверхности лейкоцитов, полученных в лабораториях во всём мире. Таким образом, определённый CD-антиген приписывается к группе моноклональных антител (необходимо наличие, по крайней мере, двух различных клонов), которые распознают один и тот же эпитоп на поверхности клетки. CD-антигеном также называют и непосредственно сам белок -маркер, с которым реагируют данные антитела. Следует отметить, что данная номенклатура классифицирует кластеры безотносительно клеточной функции белка. Нумерация идёт в хронологическом порядке от ранее описанных антигенов к более поздним.

В настоящее время данная классификация значительно расширена и включает не только лейкоциты , но и другие типы клеток . Более того, многие CD-антигены являются не поверхностными, а внутриклеточными белками-маркерами. Некоторые из них являются не белками, а поверхностными углеводами (например, CD15). Насчитывается более 320 антигенов и их подтипов.

Иммунофенотипирование

Система кластеров дифференцировки применяется в иммунофенотипировании для отнесения клеток к тому или иному типу по представленным на клеточных мембранах молекулам-маркёрам. Наличие определённых молекул может быть ассоциировано с соответствующими иммунными функциями. Хотя наличие одного типа CD обычно не позволяет точно определить популяцию клетки (за исключением нескольких примеров), сочетания маркёров позволяют определить её достаточно чётко.

СD -молекулы, используемые для сортировки клеток в различных методах, таких как проточная цитометрия .

Два наиболее широко используемых CD -маркера - CD4 и CD8 , которые соответственно являются характерными для T-хелперов и цитотоксических Т-лимфоцитов . Эти молекулы определяются в сочетании с CD3+, так и с другими маркерами для других популяций клеток (некоторые макрофаги экспрессируют низкие уровни CD4;

Экспрессируют особые у каждой субпопуляции поверхностные молекулы, которые могут служить маркерами (метками). Значительная часть этих маркеров легко идентифицируется с помощью моноклональных антител . Разработана систематизированная номенклатура маркерных молекул; в ней группы моноклональных антител, каждая их которых специфических связывается с определенной маркерной молекулой, обозначены символом (Claster Designation). За основу CD-номенклатуры принята специфичность прежде всего мышиных моноклональных антител к лейкоцитарным антигенам человека. В создании этой классификации участвуют многие специализированные лаборатории. Моноклональные антитела совпадающей специфичности связывания объединяют в одну группу, присваивая ей номер в системе CD. Однако в настоящее время принято таким образом обозначать не группы антител, а маркерные молекулы, распознаваемые антителами.

Компоненты клеточной поверхности относятся к различным семействам, гены которых произошли, вероятно, от нескольких предковых. Основными из этих семейств являются:

Сеперсемейство рецепторов для фактора некроза опухолей (ФНО) ;

Суперсемейство лектинов C-типа, например, CD23 ;

Суперсемейство многодоменных трансмембранных рецепторных белков (например, рецептор ИЛ-6).

Поскольку набор антигенов клеточной поверхности лимфоцитов зависит не только от типа и стадии дифференцировки клеток, но и от их функционального состояния, с помощью моноклоналнальных антител можно не только различить разные лимфоциты, но и отличить покоящиеся клетки от активированных. Антигены клеточной поверхности, выявляемые с помощью моноклональных антител, принято называть кластерами дифференцировки. Кластер моноклональных антител , реагируя со специфическими полипептидами на поверхности B- и T-лимфоцитов, макрофагов , нейтрофилов и , выявляют их поверхностные маркеры, называемые CD (Claster Determinant). К началу 90-х годов число CD-специфичностей лейкоцитов приближалось к 80(!). Наиболее существенные маркеры T-лимфоцитов - это CD2 ( T11), CD3 ( T3), CD4 ( T4), CD5 ( T1) и CD8 ( T8).

Антигены CD имеют белковую природу и играют важную роль в иммунном ответе. Дифференцировочным антигенам по номенклатуре Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) дается название плюс порядковый номер. Аббревитатура CD, расшифровывываемая как кластер дифференцировки, обозначает группу антител, распознающих одну и ту же или близкие антигенные детерминанты, но может использоваться и для обозначения самого антигена - молекулы, распознаваемой соответствующей группой антител.

Необходимо отметить, что ряд поверхностных молекул

Т-лимфоцит ы (Т-клетки ) выполняют различные функции, в связи с чем их подразделяют на субпопуляции. Т-клетки распознают Аг, в том числе переработанные Аг-представляющими клетками, обеспечивают реализацию клеточных иммунных реакций. Кроме того, Т-лимфоциты взаимодействуют с В-лимфоцитами в ходе выработки последними гуморальных иммунных реакций. Активация Т-клеток происходит под действием макрофагов.

Созревание Т-клеток

Предшественники Т-клеток (тимоциты) созревают в вилочковой железе. Их дифференцировку регулируют взаимодействия с эпителиальными и дендритными клетками стромы тимуса, а также гормоноподобные полипептидные факторы эпителиальных клеток тимуса (например, тимозины, тимопоэтины).

Маркёры Т-клеток

Т-клетки обладают маркёрами - специфическими поверхностными белковыми молекулами, присущими тем или иным субпопуляциям этих клеток.

CD-маркёры Т-лимфоцитов.

При дифференцировке Т-лимфоцитов на их плазмолемме появляются специфические Аг, выступающие в роли маркёров. Эти так называемые «кластеры дифференцировк и» - CD-маркёры [от англ. cluster of differentiation] - указывают на функциональные способности лимфоцитов и некоторых других клеток. CD-маркёры идентифицируют с помощью моноклональных AT. После выхода зрелых клеток из тимуса они экспрессируют CD4 или CD8, а также CD3. При некоторых иммунодефицитах обнаруживают нарушения нормального содержания клеток с тем или иным маркёром (например, СD4+-клеток при СПИДе). Т-клетки подразделяют на субпопуляции в соответствии с их функцией и профилем мембранных маркёров, в частности CD-Aг.

ГОУ ВПО Тверская ГМА Минздрава России

КЛЕТОЧНЫЙ ИММУНИТЕТ. ТИПЫ КЛЕТОЧНОЙ ЦИТОТОКСИЧНОСТИ.

РЕЦЕПТОРЫ И МАРКЕРЫ, СУБПОПУЛЯЦИИ ЛИМФОЦИТОВ.

Учебно-методическое пособие по общей иммунологии. Тверь 2008.

Учебно-методическая пособие для практических занятий по общей иммунологии для студентов5 курса лечебного и педиатрического факультетов, а также для клинических ординаторов и врачей, интересующихся вопросами иммунологии.

Подготовлена доцентом кафедры клинической иммунологии с аллергологией Ю.И.Будчановым.

© Ю.И.Будчанов 2008 г.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ГКГС – главный комплекс гистосовместимости; ИЛ1 – ИЛ18 - интерлейкины 1-18;

ТКР - Т-клеточный рецептор (см. англ. TcR - T-cell receptor); CD – кластеры дифференцировки;

CTL – цитотоксические Т-лимфоциты (синоним: Т-лимфоциты эффекторы); FcγR – рецептор для Fc фрагмента иммуноглобулина G;

HLA – (англ. Human Leukocyte Antigens) человеческий лейкоцитарный антиген; IgG - иммуноглобулин G;

NK – натуральные киллеры

TcR – (англ. T-cell receptor) Т-клеточный рецептор; Th1 – Т–хелперы первого типа;

Th2 – Т-хелперы второго типа;

КЛЕТОЧНЫЙ ИММУНИТЕТ

Т-лимфоциты). Приобретение ими специфических функций происходит в центральном органе иммунной системы - тимусе.

лимфоцитов не должно быть аутореактивных– способных взаимодействовать с аутологичными антигенами организма индивидуума.

Необходимо отметить, что до сих пор окончательно не установлена биологическая роль гормональных веществ тимуса. Их эффекты не ограничиваются лимфопоэзом, они оказывают влияние на метаболизм кальция и фосфора, обмен и утилизацию глюкозы, мышечный тонус, рост и половое созревание, обладают обезболивающим действием, влияют на пигментный обмен.

Дифференцировка Т-лимфоцитов.

В процессе дифференцировки Т-лимфоцитов выделяют два основных этапа (как Вы помните, такие же два этапа выделяют в процессе дифференцировки В-лимфоцитов):

1. Антиген не зависимая дифференцировка – происходит постоянно в тимусе.

2. Антигензависимая дифференцировка – происходит в периферических органах иммунной системы только при контакте Т-лимфоцита с антигеном.

АНТИГЕННЕЗАВИСИМАЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВКА Т-ЛИМФОЦИТОВ

Родоначальной клеткой Т-лимфоцитов, как и всех клеток крови, является полипотентная стволовая

гемопоэтическая клетка. Её маркером является CD 34. Справочную информацию о CD смотри в конце учебно-методической рекомендации.

Ранние предшественники

Место связывания антигена

α β

приобретают CD3, который тесно связан с Т-клеточным рецептором. CD3 необходим для передачи сигнала от ТКР в цитоплазму. На поверхности тимоцитов появляются также молекулыCD8 и CD4. Это двойные позитивные клетки, т.е. их фенотип (ТКР+, CD3+, CD4+, CD8+ ) и они

являются молодыми тимоцитами .

По своему строению молекулыTcR (ТКР) напоминают иммуноглобулины (Fab-фрагмент) и состоят из альфа- и бетацепей (TcR αβ их подавляющее большинство) или гамма- и дельтацепей (TcR γδ). αβ- и γδ – формы TcR весьма сходны по структуре. Каждая цепь ТКР состоит из двух областей (доменов): наружный вариабельный (V) , второй – константный (С). Отдельные гены кодирующие всю вариабельную область (V) α и β цепей TcR отсутствуют. Фрагменты вариабельных доменов кодируются тремя группами генов обозначаемых V, D, J. В клеточном геноме гены, кодирующие V-, J- и D-сегменты вариабельной области, представлены в виде многочисленных вариантов. Именно различные сочетания V-, J- и D-сегментов V области, образующиеся в процессе генной перестройки, называемой реаранжировкой, обеспечивают разнообразие молекул ТКР.

Таким образом, ограниченное число генов (около 400) может кодировать рецепторы для почти бесконечного числа антигенов (многих миллионов). Причем различные комбинации генов V, D, J –сегментов - это только один из способов достижения многообразия антигенных рецепторов Т-лимфоцитов.

На одном Т-лимфоците только один вариант рецептора и только к одному антигену.

TcR прочно связан с CD3.

Основная функция зрелых Т-лимфоцитов– распознавание чужеродных антигенных пептидов в комплексе с собственными антигенами главного комплекса гистосовместимости(ГКГС) на поверхности антигенпрезентирующих клеток или на поверхности любых клеток-мишеней организма. Для выполнения этой функции Т-лимфоциты должны быть способны распознавать собственные антигены ГКГС. В то же время, Т- клетки не должны распознавать аутоантигены самого организма, связанные с собственными антигенами ГКГС.

В связи с этим в тимусе молодые тимоциты проходятселекцию («отбор»), TcR которых соответствует вышеуказанным условиям.

Суть позитивной и негативной селекции состоит в следующем (см. рисунок на титульном листе): Позитивная селекция . Т-лимфоциты, ТКР которых обладает способностью распознаватьHLA

(молекулы ГКГС) стромальных клеток тимуса, выживают , а если нет – то гибнут путем апоптоза. Позитивная селекция – поддержка избирательной выживаемости. Таким образом, выживают только лимфоциты способные распознавать собственные HLA! И эта способность в последующем является важной в функционировании- Т клеток.

Кроме этого в тимусе погибают путемапоптоза аутореактивные лимфоциты(лимфоциты имеющие ТКР к антигенным детерминантам собственных тканей). Важно, что при контакте с эпителиоидными клетками тимуса Т-лимфоциты, реагирующие на «своё», разрушаются путем запуска апоптоза (запрограммированной клеточной смерти при активации черезCD95 – Fas рецептор ). Это отрицательная селекция . В итоге,

исчезают аутореактивные клоны клеток и возникает толерантность (неотвечаемость) к «своему». В тимусе около 95 – 97% лимфоцитов погибают в результате процесса селекции.

В последующем одна из молекулCD4 или CD8 утрачивается и клетки становятся зрелыми. Клетки сохранившие CD4 являются Т- хелперами (Тh) и их ТКР распознаетHLA II класса, а сохранившие CD8 – цитотоксическими Т -лимфоцитами и их ТКР обладает способностью распознавать HLA I класса. Из тимуса

дифференцировки образуются лимфоциты, которые генетически детерминированы к взаимодействию с определенным антигеном и иммунному ответу на этот антиген.

АНТИГЕНЗАВИСИМАЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВКА Т-ЛИМФОЦИТОВ Антигензависмая дифференцировка происходит в периферических органах иммунной системы, если Т-

отношению к антигену, так и к другим иммунокомпетентным клеткам, вступившим во взаимодействие с антигеном. Причем хелперы и цитотоксические лимфоциты распознают антиген по-.разномуТак,

ХЕЛПЕРЫ (CD4–клетки) распознают АНТИГЕН в комплексе с HLA II КЛАССА, КИЛЛЕРЫ (CD8-клетки) - в комплексе антиген с HLA 1 КЛАССА. Распознавание антигена Т-хелпером

является центральным процессом, как в гуморальном иммунном ответе, так и в усилении клеточной формы иммунного ответа.

Специфическими МАРКЕРАМИ для ВСЕЙ ПОПУЛЯЦИИ Т-ЛИМФОЦИТОВ являются имеющиеся на наружной мембране этих клеток антигеныCD 3. (Раньше использовался маркерCD 2 - рецептор для эритроцитов барана, что не совсем корректно. Параметры CD антигенов смотри в приложении.)

Маркер Т-лимфоцитов - структура, которая свойственна только Т-лимфоцитам(всем субпопуляциям Т-лимфоцитов) – CD3.

На активированных Т-лимфоцитах появляются рецепторы для ИЛ-2 , HLA-DR антигены , рецептор к трансферрину (CD71 ).

У здоровых людей Т-лимфоциты (CD3+ ) составляют 6080% всех лимфоцитов крови.

СУБПОПУЛЯЦИИ ЛИМФОЦИТОВ:

Тh лимфоциты . Примерно половина из числа циркулирующих Т-лимфоцитов несут на своей поверхности антиген CD4 . Эти Т-лимфоциты функционируют как ХЕЛПЕРЫ, то есть помощники (от англ. to

help - помогать), «включающие» популяцию В-лимфоцитов в процесс выработки антител, а Т-эффекторы – в реализацию клеточного иммунитета. Т-хелперы опосредуют свою функцию гуморальными факторамицитокинами, которые синтезируются этими лимфоцитами в ответ на антигенный стимул.

Недостаточность хелперной функции Т-лимфоцитов, наблюдаемая при синдроме приобретенного иммунодефицита (СПИД, одной из важнейших мишеней ВИЧ являются Т-лимфоциты хелперы), приводит к «неотвечаемости» организма на антигенную стимуляцию, что, в конечном итоге, способствует персистенции в организме человека микроорганизмов, развитию злокачественных новообразований и является причиной летального исхода.

Т-хелперы (Th) – стимулируют пролиферацию и дифференцировку как-, Ттак и В-лимфоцитов, выделяя цитокины. В зависимости от того, какие цитокины они продуцируют (в зависимости от цитокинового профиля) среди них различают:

Th1 (Т-хелперы первого типа), выделяют ИЛ-2 и γ-интерферон , и в итоге обеспечивают реакции Т- клеточного иммунитета – стимулируют иммунный ответ против внутриклеточных бактерий, противовирусный, противоопухолевый, трансплантационный иммунитет.

Th2 (Т-хелперы второго типа), секретируют ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-13 и стимулируют синтез антител, способствуют развитию гуморального иммунного ответа против внеклеточных бактерий, их токсинов, а также образование IgE-антител.

Между Th1 и Th2 существует антагонизм : при повышении активности одних, угнетается функция других. В итоге преобладает Т-клеточный (Th1Ø T киллеры) или В-клеточный (Th2 Ø В-лимфоциты Ø

антитела) иммунитет, что во многом зависит от вида антигена. Таким образом, Т-хелперы выполняют хелперно-регуляторную функцию во взаимодействии иммунокомпетентных клеток, направленную на развитие эффекторной фазы иммунного ответа. Именно от Th зависит будет преобладать гуморальный или клеточный иммунный ответ.

От типа Th зависит форма иммунного ответа (от цитокинов продуцируемых Th клетками)

Около 10 % лимфоцитов не имеют ни Т-, ни В-маркеров, они не относятся ни к Т-, ни к В-лимфоцитам и ранее получили название НУЛЕВЫЕ ЛИМФОЦИТЫ. Эта разнородная популяция лимфоцитов в зависимости от их морфофункциональных особенностей подразделяется на:

ЕСТЕСТВЕННЫЕ (natural) КИЛЛЕРНЫЕ КЛЕТКИ (сокращенно ЕКК=ЕК =NK -клетки) и

КИЛЛЕРНЫЕ КЛЕТКИ (К-клетки).

рекомендацию к первому занятию), что обеспечивает повсеместный контроль за размножением клеток собственного организма, а при проникновении чужеродного антигена-генерализированный иммунный ответ и сохранение иммунологической памяти об антигене.

Определение относительного и абсолютного количества Т-лимфоцитов в тесте

спонтанного розеткообразования с эритроцитами барана.

Принцип метода : Тимусзависимые Т-лимфоциты имеют рецепторы для эритроцитов барана(CD2 антиген), которые выступают, таким образом, маркером для их распознавания.

ХОД РАБОТЫ: Кровь, взятую из вены, вносят в пробирку с гепарином. I этап. Гепаринизированную кровь разводят фосфатным буфером рН7,4 в соотношении 1:2. Эту смесь осторожно наслаивают на раствор фиколл-верографина с плотностью 1,077г/мл. Пробирку центрифугируют 30 мин. После центрифугирования, слой лимфоцитов осторожно пипеткой извлекают из интерфазы и дважды отмывают буферным раствором. После последнего отмывания к осадку добавляют0,3-0,5 мл среды 199. В методической разработке №1 указаны методы выделения лимфоцитов и в частности метод разделение клеток в градиенте плотности. Он и является первым этапом.

II этап. Для постановки реакции розеткообразования берется 0,1 мл суспензии лимфоцитов и добавляется 0,1 мл суспензии эритроцитов барана. (См. таблицу на кафедре). Равные объёмы суспензии смешивают и центрифугируют в течение 5 мин. и ставят на 30 мин в холодильник. После этого в пробирку добавляют 50мкл 3 % глютарового альдегида и оставляют на столе 20 мин. Затем добавляют 2 мл воды дист. и 2 мл физ.раствора.

Ресуспензируют. Центрифугируют 5 мин., затем суспензию сливают максимально и мягко ресуспензируют. После чего делают мазок(фиксация, окраска по Романовскому-Гимзе) и подсчитывают количество розеток. При подсчете РОК учитываются лимфоциты, адгезировавшие 3 и более эритроцитов. В норме должно образовываться 40-90% розеток. (РОК-розеткообразующие клетки).

Зарисуйте Е-РОК

КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ. Исследование Т-лимфоцитов абсолютно показано при первичных и вторичных иммунодефицитных состояниях. Диагностическую ценность несут исследования лимфоцитов при

цитофлюорометрии , который в настоящее время признан во всем мире, а маркером всех Т-лимфоцитов является CD3 антиген, присутствующий на лимфоцитах прошедших дифференцировку в тимусе.

ПРОТОЧНАЯ ЦИТОФЛЮОРОМЕТРИЯ позволяет определить с помощью моноклональных антител,

Принцип проточной цитофлюорометрии. Меченная флюоресцентными моноклональными антителами исследуемая клетка проходит в потоке жидкости в капилляре. Поток жидкости пересекается лучом лазера и

прибор фиксирует отраженный от поверхности клетки сигнал по принципу да/нет(есть клетка или).нет Наличие на клетке связанных с её дифференцировочными антигенами моноклональных антител, меченных флюорохромом, указывает о принадлежности клетки к определенной субпопуляции.

Определение CD3-клеток (Т-лимфоцитов), CD19 (В- лимфоцитов) в крови имеет диагностическое значение при первичных и вторичных иммунодефицитах. Важную роль

CD4-клеток является решающим показателем для прогноза развития СПИД у ВИЧ инфицированных. Определение индекса CD4/CD8 (соотношения количества хелперов к эффекторам), так называемого индекса регуляции, важно при ВИЧ-инфекции. Так, снижение CD4 до 500/мкл и

ниже считается клиническим стандартом для начала антиретровирусной терапии, а снижение их количества до 200/мкл и ниже - для начала профилактической терапии оппортунистических инфекций.

8 Кафедра клинической иммунологии с аллергологией Учебно-методическая рекомендация по общей иммунологии. Тема 4.

Приложение.

КЛАСТЕРЫ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ (CD-антигены) ЛЕЙКОЦИТОВ

В процессе дифференцировки на мембранах клеток системы иммунитета появляются макромолекулы – маркеры, соответствующие определенной стадии развития, морфологической дифференцировки клетки. Они получили названиеCD-антигенов (от английского – clusters of differentiation – кластеры дифференцировки). В настоящее

время их известно более 200.

С помощью поверхностных антигенных маркеров (дифференцировочных антигенов, CD) возможно определить направление развития, степень зрелости клеток, популяцию и субпопуляцию клеток, стадию их дифференцировки и активации. Дифференцировочные антигены, таким образом, служат специфическими маркерами. По таким антигенам дифференцируют в частности субпопуляции лимфоцитов и других иммунокомпетентных клеток.

(Приводим параметры CD антигенов. Это справочная информация, которая поможет Вам при чтении литературы по иммунологии, иммунопатологии, гематологии. Значимые CD антигены отмечены v . С ними Вы встречались на предыдущих занятиях, будут разбираться на текущем и будущих.)

· CD1 - a, b, c; его несут кортикальные тимоциты, субпопуляции В-клеток, клетки Лангерганса, является общим антигеном тимоцитов, белок, подобен антигенам 1класса гистосовместимости, ММ 49 КД.

· v CD2 - маркер всех Т-клеток , имеют также большинство (~ 75%) ЕК , известны три эпитопа молекулы,

один из которых связывает эритроциты баран а (Е-рецептор); является адгезивной молекулой связывается с CD58 (LFA III), LFA IV, передает трансмембранные сигналы при активации Т-клеток; ММ 50 КД. Выявить этот антиген можно реакцией розеткообразования. Реакция Е-розеткообразования является показателем суммы клеток(Т-л, ЕК, LAK), несущих CD2-кластер. Таким образом, CD2 –антиген не является абсолютным маркером Т-лимфоцитов, так как присутствует и на других клетках.

· v CD3 – несут все зрелые Т-лимфоц иты , обеспечивает передачу сигнала от Т-клеточного антигенспецифического рецептора (ТКР) в цитоплазму, состоит из пяти полипептидных цепей (γ, δ, ε, ι, ξ).

ММ – 25 КД; антитела к нему усиливают или ингибируют функцию Т-клеток. Важный маркёр Т-

лимфоцитов .

· v CD4 – маркер Т-хелперо в, рецептор к вирусу иммунодефицита человека(ВИЧ), имеется н а

некоторых моноцитах, клетках глии; трансмембранный гликопротеин, участвует в распознавании антигенов, ассоциированных с молекулами II класса гистосовместимости (HLA-DR), ММ 59 КД. (Рецептор для АГ ГКГС класса ll).

· v CD5 – имеют зрелые и незрелые Т-клетки, трансмембранный гликопротеин, член семейства рецепторов

– “мусорщиков”, как и CD6, является лигандом дляCD72 на В-клетках, участвует в пролиферации Т- клеток. CD5 так же имеют В-1-лимфоциты – субпопуляция В-клеток, с преимущественной локализацией в брюшной и плевральной полостях. ММ 67 КД.

· CD6 – несут зрелые Т-клетки и частично В-клетки имеют все Т-клетки и тимоциты, часть В-клеток; входит

в семейство «мусорщиков», ММ 120 КД.

· CD7 – имеют Т-клетки, ЕК (Fc μ рецептор IgM); ММ 40 КД.

· v CD8 – маркер цитотоксических Т-лимфоцитов , имеют некоторые ЕК, структура адгезии, вовлекается

в распознавание антигенов при участии молекул гистосовместимости1 класса, состоит из двух S-S цепей, ММ 32 КД. (Корецептор для комплекса АГ + ГКГС класса l).

· CD9 – несут моноциты, тромбоциты, гранулоциты, В-клетки фолликулярных центров, эозинофилы, базофилы, эндотелий, ММ 24 КД.

· CD10- имеют незрелые В-клетки(GALLA – антиген лейкозных клеток), часть тимоцитов, гранулоцитов; эндопептидаза, ММ 100 КД.

· CD11a – несут все лейкоциты, молекула цитоадгезии, αL цепь интегрина LFA-1, ассоциирована с CD18;

рецептор для лигандов: CD15 (ICAM-1), CD102 (ICAM-2) и CD50 (ICAM-3) молекул; отсутствует у больных с LAD-1 синдромом (синдром дефицита молекулы адгезии), ММ 180 КД.

· v CD11b – (CR3 - или c3bi-рецептор) – несут моноциты, гранулоциты, ЕК, αМ цепь интегрина, ассоциирована с CD18молекулой; рецептор для лигандов: CD54 (ICAM-1), C3bi-компонента комплемента (CR3-рецептор) и фибриногена; отсутствует при LAD-1 синдроме: ММ 165 КД.

· v CD11c (CR4 -рецептор) – имеют моноциты, гранулоциты, ЕК, активированные Т- и В-лимфоциты, αХ

цепь интегрина (ассоциирована с CD18, является четвертым типом рецептора (CR4) для компонентов C3bi, C3dg комплемента; его лиганды– СD54 (ICAM-1), фибриноген; ММ 95/150 кД.

· CD13 – имеют все миелоидные, дендритные и эндотелиальные клетки, аминопептидаза N, рецептор для коронавируса, ММ 150 КД.

· v CD14 – имеют моноциты/макрофаги, гранулоциты, рецептор для комплексов ЛПС с ЛПС-

связывающим белком и для PI-молекул тромбоцитов; отсутствует у больных с пароксизмальной ночно й гемоглобинурией (PNH), антитела к нему могут вызывать окислительный взрыв в моноцитах, ММ 55 КД.

· CD15 – (Lewis) – имеют гранулоциты, слабо экспрессируют моноциты, некоторые антитела к нему подавляют фагоцитоз.

· CD15s – (sialyl-Lewis) – имеют миелоидные клетки, лиганд для CD62P (P-селектин), CD62E (E-селектин), CD62L (L-селектин), отсутствует у больных LAD-2.

· v CD16 – несут ЕК , нейтрофилы, некоторые моноциты, (низкоаффинный Fc-рецептор для IgG), интегральный мембранный белок (Fcγ RIIIA) на ЕК и макрофагах, PI-связывающая форма (Fcγ RIIIB) на нейтрофилах, отсутствует у больных с PNH – пароксизмальной ночной гемоглобинурией.

· CD18 – имеют большинство лимфоидных и миелоидных клеток, молекула адгезии, β2 цепь интегрина LFA, ассоциирован с αCD11 a, b, c, отсутствует при LAD-1 синдроме, ММ 95 КД.

· v CD19 – (В4) – имеют пре-В и В-клетки , часть их рецепторного комплекса вовлекается в их активацию (сигнал трансдукции, ассоциирован с CD21 (CR2); ММ 95 КД. Важный маркёр В-клеток .

· v CD20 – (В1) – несут все В-клетки и дендритные клетки в фолликулах, участвует в активации через кальциевые каналы клеток, ММ 35 кДа.

· v CD21 – (CR2 рецептор, В2) - имеют субпопуляции В-клеток, некоторые тимоциты, Т-клетки, рецептор для С3d компонента комплемента и для вируса Эпштейна-Барра, участвует в регуляции активации комплемента (RCA) наряду с CD35, CD46 CD55 и в активации В-клеток.

Более полную информацию о кластерах дифференцировки можно найти в учебниках1 и 2 списка литературы для самоподготовки на с.16.

Показатели содержания лимфоцитов у здоровых людей

Индекс регуляции CD4/CD8 - 1,2-2,5. * мкл = 1 мм3 .

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ЗАНЯТИЯ

Мотивация

Важным являются знания о клеточном иммуните, т еак как именно он обеспечивает защиту от вирусных инфекций, от ряда внутриклеточных бактериальных инфекций, играет ведущую роль в отторжении

Цель занятия

1. Студент должен знать:

А. Развитие лимфоцитов, характеристику основных кластеров дифференцировки. Б. Тимусзависимый путь развития лимфоцитов, Т-клеточные рецепторы.

В. Субпопуляции Т-лимфоцитов, их основные характеристики, маркеры и рецепторы.

Г. Апоптоз клеток иммунной системы и значение его в функционировании клеток иммунной системы. Д. Типы клеточной цитотоксичности. Методы оценки клеточного иммунитета.

10 Кафедра клинической иммунологии с аллергологией Учебно-методическая рекомендация по общей иммунологии. Тема 4.

2. Студент должен уметь:

Применить полученные знания в клинической практике; оценить состояние клеточного иммунитета.

Для усвоения темы необходимо вспомнить, повторить:

1. По гистологии – развитие лимфоцитов.

2. По микробиологии – роль лимфоцитов в противоинфекционном иммунитете.

Вопросы для самоподготовки по теме занятия:

1. Лимфоцит – центральная фигура в иммунной системе. Современные представления о развитии лимфоцитов. Онтогенез и филогенез иммунной системы.

2. Характеристика основных кластеров дифференцировки (CD), значение для анализа стадии развития клеток иммунной системы, оценки отдельных стадий функционирования.

3. Понятие о полипотентной стволовой(родоначальной) кроветворной клетке. Происхождение стволовой клетки, её характеристики, маркеры. Факторы, регулирующие развитие стволовой клетки (микроокружение, цитокины). Циркуляция стволовой клетки.

гуморальные факторы тимуса. Миграция и расселение Т-лимфоцитов в организме. Тимусзависимые зоны периферических отделов иммунной системы (селезенка, лимфатические узлы и др.).

6. Понятие о субпопуляциях Т- и В-лимфоцитов. Основные характеристики, маркеры и рецепторы, роль в иммунных процессах. CD3+ и CD4+ субпопуляции Т-клеток, характеристика, развитие, роль в иммунных процессах. Природа и свойства Т-хелперов типов 1 (Th1) и 2(Th2) . Субпопуляции CD8+ Т-клеток.

7. Запрограммированная гибель (апоптоз) клеток иммунной системы, механизмы, факторы её стимулирующие и подавляющие. Отличие от некроза. Активация клеток и апоптоз. Значение апоптоза в развитии и функционировании клеток иммунной системы.

8. Естественные киллеры (NK клетки) – большие гранулярные лимфоциты, характеристика, происхождение, пути дифференцировки, роль цитокинов, маркеры и рецепторы.

9. Рецепторы и маркеры клеток иммунной системы. Антигенспецифические и антигеннеспецифические рецепторы Т- и В-лимфоцитов, физико-химическая структура, методы идентификации. Иммуноглобулиновые и другие рецепторы В-клеток, структура. Т-клеточный рецептор для антигена. Альфа/бета и гамма/дельта цепи Т- клеточного рецепторного комплекса. Понятие о корецепторах. Рецепторы Fc-фрагмента иммуноглобулина, комплемента, выявление, роль в иммунных реакциях. Рецепторы для гормонов, цитокинов. Использование моноклональных антител для идентификации лимфоцитов человека и животных. Методы выявления маркеров и рецепторов. Иммунофенотипирование, принцип. Феномен розеткообразования в иммунологии.

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ &

1. Хаитов Р.М. Иммунология: учебник для студентов медицинских вузов. – М.: ГЕОТАР-Медиа, 2006. – 320с.

– [с. 84 – 94].

2. Хаитов Р.М., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунология. Норма и патология. Учебник. – 3-е изд., М.,

Медицина, 2010. – 752 с. – [с. 215 - 240].

3. Дж. Плейфер. Наглядная иммунология. М., 1999.

4. МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА. 5. ЛЕКЦИИ.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. ИММУНОЛОГИЯ. М., Мир. 2000.

2. Ярилин А.А. Основы иммунологии. М., 1999, с. 31-54, 75-88.

3. Immunology Link Home Page – http://www.ImmunologyLink.com

4. http://immunology.ru

СМОЖЕТЕ ЛИ ВЫ ОТВЕТИТЬ?

(Впишите дома . Самоконтроль позволит выявить трудные вопросы для обсуждения. На занятии Вы проверите правильность ответов, дополните их. Постарайтесь самостоятельно найти ответы и

покажите, что Вам это по силам.)