Плазматические клетки образуются из в лимфоцитов. Функции лимфоцитов: T-лимфоциты, B-лимфоциты, натуральные киллеры

Кровь - это один из человека и животных. Она состоит из трех типов клеток, которые еще называются кровяными тельцами. Также в ней присутствует большое количество жидкого межклеточного вещества.

Кровяные тельца делятся на три вида: тромбоциты, эритроциты и лейкоциты. Тромбоциты принимают участие в процессе Эритроциты отвечают за транспорт кислорода по организму. А функция лейкоцитов - защита организма человека или животного от вредоносных микроорганизмов.

Какими бывают лейкоциты?

Существует несколько их разновидностей, каждая из которых выполняет свои определенные функции. Итак, лейкоциты делятся на:

гранулоциты;
агранулоциты.

Что такое гранулоциты?

Их еще называют зернистыми лейкоцитами. К этой группе относятся эозинофилы, базофилы и нейтрофилы. Первые способны к фагоцитозу. Они могут захватывать микроорганизмы и затем переваривать их. Эти клетки участвуют в воспалительных процессах. Они также способны нейтрализовать гистамин, который выделяется организмом при аллергии. Базофилы имеют в своем составе большое количество серотонина, лейкотриенов, простагландинов и гистамина. Они принимают участие в развитии аллергических реакций немедленного типа. Нейтрофилы, так же как и эозинофилы, способны к фагоцитозу. Большое их количество находится в очаге воспаления.

Незернистые лейкоциты

Моноциты и лимфоциты - это виды агранулярных (незернистых) лейкоцитов. Первые, так же как и агранулоциты, способны поглощать чужеродные частицы, попавшие в организм.

Лимфоциты - это тоже часть иммунной системы человека и животных. Они участвуют в нейтрализации болезнетворных микроорганизмов, попавших в тело. Давайте поговорим об этих клетках подробнее.

Лимфоциты - это что?

Существует несколько разновидностей этих клеток. Их мы рассмотрим подробнее чуть позже.

Можно сказать, что лимфоциты - это главные клетки иммунной системы. Они обеспечивают как клеточный, так и гуморальный иммунитет.

Клеточный иммунитет заключается в том, что лимфоциты напрямую контактируют с возбудителями болезней. Гуморальный же заключается в выработке специальных антител - веществ, которые нейтрализуют микроорганизмы.

Уровень лимфоцитов в крови зависит от количества в организме болезнетворных бактерий или вирусов. Чем их больше, тем больше организм вырабатывает иммунных клеток. Поэтому вы, наверное, уже догадались, что значат Это означает, что у человека в организме сейчас протекает острая или же хроническая форма воспалительного заболевания.

Лимфоциты: какие бывают их виды?

В зависимости от своего строения, они делятся на две группы:

большие гранулярные лимфоциты;
малые лимфоциты.

Также клетки лимфоциты делятся на группы, в зависимости от функций, которые они выполняют. Так, выделяют три их разновидности:

В-лимфоциты;
Т-лимфоциты;
NK-лимфоциты.

Первые способны распознавать чужеродные белки и вырабатывать к ним антитела. Повышенный уровень этих клеток в крови наблюдается при заболеваниях, которыми болеют один раз (ветрянка, краснуха, корь и т. д.).

Т-лимфоциты бывают трех видов: Т-киллеры, Т-хелперы и Т-супрессоры. Первые уничтожают клетки, пораженные вирусами, а также опухолевые. Т-хелперы стимулируют выработку антител к возбудителям заболеваний. Т-супрессоры тормозят выработку антител, когда угрозы организму уже нет. NK-лимфоциты отвечают за качество клеток организма. Они способны уничтожать те клетки, которые отличаются от нормальных, например раковые.

Как развиваются лимфоциты?

Эти клетки, как и другие кровяные тельца, вырабатываются красным костным мозгом. Формируются они там из стволовых клеток. Следующий важный орган иммунной системы - тимус или вилочковая железа. Сюда поступают только что сформировавшиеся лимфоциты. Здесь они дозревают и разделяются на группы. Также часть лимфоцитов может дозревать в селезенке. Далее полностью сформированные клетки иммунитета могут формировать лимфоузлы - скопления лимфоцитов по ходу лимфатических сосудов. Узлы могут увеличиваться во время воспалительных процессов в организме.

Сколько лимфоцитов должно быть в крови?

Допустимое количество лимфоцитов в крови зависит от возраста и от состояния организма. Давайте рассмотрим нормальный их уровень в таблице.

От пола эти показатели не зависят: для женщин и мужчин норма лимфоцитов в крови одинакова.

Показания к исследованию уровня лимфоцитов

Чтобы узнать их количество в крови, используется общий анализ крови. Детям он назначается в следующих случаях:

Профилактический медицинский осмотр раз в год.
Медицинский осмотр хронически больных детей два или более раз в год.
Жалобы на здоровье.
Затянувшееся лечение нетяжелых заболеваний, например ОРЗ.
Осложнения после вирусных заболеваний.
Для отслеживания эффективности лечения.
Для оценки тяжести некоторых заболеваний.

Взрослым общий анализ крови показан в таких случаях:

перед трудоустройством.
Профилактический медицинский осмотр.
Подозрение на анемию и другие заболевания крови.
Диагностика воспалительных процессов.
Контроль эффективности лечения.
Лимфоциты в крови у женщин очень важно отслеживать во время беременности, особенно в первом и втором триместрах.

Повышенные лимфоциты

Если их количество в крови выше указанной нормы, то это указывает на вирусное заболевание, некоторые бактериальные болезни, такие как туберкулез, сифилис, брюшной тиф, онкологические болезни, тяжелое отравление химическими веществами. Особенно при заболеваниях, к которым вырабатывается стойкий иммунитет. Это ветрянка, корь, краснуха, мононуклеоз и т. д.

Пониженные лимфоциты

Недостаточное количество их в крови называется лимфопенией. Она возникает в таких случаях:

вирусные заболевания на ранних стадиях;
анемия;
онкологические заболевания;
химиотерапия и лучевая терапия;
лечение кортикостероидными препаратами;
лимфогранулематоз;
болезнь Иценко-Кушинга.

Как подготовиться к анализу крови?

Существует несколько факторов, которые могут повлиять на количество лимфоцитов в крови. Если неправильно подготовиться к анализу крови, он может дать неверные результаты. Итак, нужно соблюдать следующие правила.

Не лежать долгое время перед сдачей крови на анализ. Резкая смена положения тела может повлиять на количество лимфоцитов в крови.
Не сдавать анализ крови непосредственно после медицинских манипуляций, таких как рентген, массаж, пункции, физиотерапия и т. д.
Не сдавать анализ крови в период менструации и сразу после нее. Оптимальное время - через 4-5 дней после ее окончания.
Не волноваться перед сдачей крови.
Не сдавать анализ крови сразу после физических нагрузок.
Лучше всего сдавать кровь на анализ в утреннее время.

При несоблюдении этих правил существует высокая вероятность того, что результаты анализа будут интерпретированы неверно, и будет поставлен неправильный диагноз. В таких случаях для более точной диагностики может быть назначен повторный анализ крови.

В-лимфоциты, плазматическая клетка.

B-лимфоциты (B-клетки) - это тип лимфоцитов, обеспечивающий гуморальный иммунитет.

У взрослого человека и млекопитающих B-лимфоциты образуются в костном мозге из стволовых клеток, у эмбрионов - в печени и костном мозге.

Главная функция B-лимфоцитов (а вернее плазматических клеток, в которые они дифференцируются) - это выработка антител. Воздействие антигена стимулирует образование клона B-лимфоцитов, специфического к данному антигену. Затем происходит дифференцировка новообразованных B-лимфоцитов в плазматические клетки, вырабатывающие антитела. Эти процессы проходят в лимфоидных органах, регионарных к месту попадания в организм чужеродного антигена.

В различных органах проходит накопление клеток, продуцирующих иммуноглобулины разных классов:

в лимфоузлах и селезенке находятся клетки, продуцирующие иммуноглобулины М и иммуноглобулины G;

в пейеровых бляшках и других лимфоидных образованиях слизистых оболочек находятся клетки, продуцирующие иммуноглобулины А и Е.

Контакт с любым антигеном инициирует образование антител всех пяти классов, но после включения регуляторных процессов в специфических условиях начинают преобладать иммуноглобулины определенного класса.

В норме в организме в небольших количествах присутствуют антитела практически ко всем существующим антигенам. Антитела, полученные от матери, присутствуют в крови новорожденного.

Антителообразование в плазматических клетках, которые образуются из B-лимфоцитов, тормозит выход в дифференцировку новых B–лимфоцитов по принципу обратной связи.

Новые B-клетки не выйдут в дифференцировку, пока в данном лимфоузле не начнется гибель клеток, продуцирующих антитела, и только в случае, если в нем будет еще антигенный стимул.

Данный механизм осуществляет контроль над ограничением выработки антител до уровня, который необходим для эффективной борьбы с чужеродными антигенами.

Этапы созревания

Антигеннезависимая стадия созревания В-лимфоцитов Антигеннезависимая стадия созревания В-лимфоцитов происходит под контролем локальных клеточных и гуморальных сигналов от микроокружения пре-В-лимфоцитов и не определяется контактом с Аг. На этой стадии происходит формирование отдельных пулов генов, кодирующих синтез Ig, а также экспрессия этих генов. Однако, на цитолемме пре-В-клеток ещё нет поверхностных рецепторов - Ig, компоненты последних находятся в цитоплазме. Образование В-лимфоцитов из пре-В-лимфоцитов сопровождается появлением на их поверхности первичных Ig, способных взаимодействовать с Аг. Только на этом этапе В-лимфоциты попадают в кровоток и заселяют периферические лимфоидные органы. Сформировавшиеся молодые В-клетки накапливаются в основном в селезёнке, а более зрелые - в лимфатических узлах. Антигензависимая стадия созревания В-лимфоцитов Антигензависимая стадия развития В-лимфоцитов начинается с момента контакта этих клеток с Аг (в том числе - аллергеном). В результате происходит активация В-лимфоцитов, протекающая в два этапа: пролиферации и диффе-ренцировки. Пролиферация В-лимфоцитов обеспечивает два важных процесса: - Увеличение числа клеток, дифференцирующихся в продуцирующие AT (Ig) В-клетки (плазматические клетки). По мере созревания В-клеток и их превращения в плазматические клетки происходит интенсивное развитие бе-локсинтезирующего аппарата, комплекса Гольджи и исчезновение поверхностных первичных Ig. Вместо них продуцируются уже секретируемые (т.е. выделяемые в биологические жидкости - плазму крови, лимфу, СМЖ и др.) антигенспецифические AT. Каждая плазматическая клетка способна секретировать большое количество Ig - несколько тысяч молекул в секунду. Процессы деления и специализации В-клетки осуществляются не только под влиянием Аг, но и при обязательном участии Т-лимфоцитов-хелперов, а также выделяемых ими и фагоцитами цитокинов - факторов роста и дифференцировки; - Образование В-лимфоцитов иммунологической памяти. Эти клоны В-клеток представляют собой долгоживущие рециркулирующие малые лимфоциты. Они не превращаются в плазматические клетки, но сохраняют иммунную «память» об Аг. Клетки памяти активируются при повторной их стимуляции тем же самым Аг. В этом случае В-лимфоциты памяти (при обязательном участии Т-клеток-хелперов и ряда других факторов) обеспечивают быстрый синтез большого количества специфических AT, взаимодействующих с чужеродным Аг, и развитие эффективного иммунного ответа или аллергической реакции.

В-клеточный рецептор.

B-клеточный рецептор, или B-клеточный рецептор антигена (англ. B-cell antigen receptor, BCR) - мембранный рецептор В-клеток, специфично узнающий антиген. Фактически В-клеточный рецептор представляет собой мембранную форму антител (иммуноглобулинов), синтезируемых данным В-лимфоцитом, и имеет ту же субстратную специфичность, что и секретируемые антитела. С В-клеточого рецептора начинается цепь передачи сигнала внутрь клетки, которая в зависимости от условий может приводить к активации, пролиферации, дифференцировке или апоптозу В-лимфоцитов. Сигналы, поступающие (или не поступающие) от B-клеточного рецептора и его незрелой формы (пре-В-клеточного рецептора), оказываются критическими в созревании В-лимфоцитов и в формировании репертуара антител организма.

Помимо мембранной формы антитела, в состав B-клеточного рецепторного комплекса входит вспомогательный белковый гетеродимер Igα/Igβ (CD79a/CD79b), который строго необходим для функционирования рецептора. Передача сигнала от рецептора проходит при участии таких молекул, как Lyn, Syk, Btk, PI3K, PLCγ2 и других.

Известно, что В-клеточный рецептор играет особую роль в развитии и поддержании злокачественных В-клеточных заболеваний крови. В связи с этим большое распространение получила идея применения ингибиторов передачи сигнала от этого рецептора для лечения данных заболеваний. Несколько таких препаратов показали себя эффективными и сейчас проходят клинические испытания. Но мы про них ничего и никому не скажем. т-с-с-сс!

В1 и В2- популяции.

Выделяют две субпопуляции В-клеток: В-1 и B-2. Субпопуляцию В-2 составляют обычные В-лимфоциты, к которым относится всё сказанное выше. В-1 - это относительно небольшая группа В-клеток, обнаруживаемая у человека и мышей. Они могут составлять около 5% от общей популяции B-клеток. Такие клетки появляются в течение эмбрионального периода. На своей поверхности они экспрессируют IgM и небольшое количество (или вовсе не экспрессируют) IgD. Маркером этих клеток является CD5. Однако он не является обязательным компонентом клеточной поверхности. В эмбриональном периоде В1-клетки появляются из стволовых клеток костного мозга. В течение жизни пул B-1-лимфоцитов поддерживается за счёт активности специализированных клеток–предшественников и не пополняется за счёт клеток, происходящих из костного мозга. Клетка–предшественница отселяется из кроветворной ткани на свою анатомическую нишу - в брюшную и плевральную полости - ещё в эмбриональном периоде. Итак, место обитания B-1-лимфоцитов - прибарьерные полости.

B-1-лимфоциты значительно отличаются от B-2-лимфоцитов по антигенной специфичности продуцируемых антител. Антитела, синтезированные B-1-лимфоцитами, не имеют значительного разнообразия вариабельных участков молекул иммуноглобулинов, но, напротив, ограничены в репертуаре распознаваемых антигенов, и эти антигены - наиболее распространённые соединения клеточных стенок бактерий. Все B-1-лимфоциты - как бы один не слишком специализированный, но определённо ориентированный (антибактериальный) клон. Антитела, продуцируемые B-1-лимфоцитами, почти исключительно IgM, переключение классов иммуноглобулинов в B-1-лимфоцитах не «предусмотрено». Таким образом, B-1-лимфоциты - «отряд» противобактериальных «пограничников» в прибарьерных полостях, предназначенных для быстрой реакции на «просачивающиеся» через барьеры инфекционные микроорганизмы из числа широко распространённых. В сыворотке крови здорового человека преобладающая часть иммуноглобулинов - продукт синтеза как раз B-1-лимфоцитов, т.е. это относительно полиспецифичные иммуноглобулины антибактериального назначения.

Т-лимфоциты.

Т-лимфоциты образуют три основные субпопуляции:

1) Т-киллеры осуществляют иммунологический генетический надзор, разрушая мутированные клетки собственного организма, в том числе и опухолевые, и генетически чужеродные клетки трансплантатов. Т-киллеры составляют до 10 % Т-лимфоци-тов периферической крови. Именно Т-киллеры своим воздействием вызывают отторжение пересаженных тканей, но это и первая линия защиты организма от опухолевых клеток;

2) Т-хелперы организуют иммунный ответ, воздействуя на В-лимфоциты и давая сигнал для синтеза антител против появившегося в организме антигена. Т-хелперы секретируют интерлейкин-2, воздействующий на В-лимфоциты, и г-интерферон. Их в периферической крови до 60–70 % общего числа Т-лимфоцитов;

3) Т-супрессоры ограничивают силу иммунного ответа, контролируют активность Т-киллеров, блокируют деятельность Т-хелперов и В-лимфоцитов, подавляя избыточный синтез антител, которые могут вызывать аутоиммунную реакцию, т. е. обратиться против собственных клеток организма.

Т-супрессоры составляют 18–20 % Т-лимфоцитов периферической крови. Избыточная активность Т-суп-рессоров может привести к угнетению иммунного ответа вплоть до его полного подавления. Это бывает при хронических инфекциях и опухолевых процессах. В то же время недостаточная деятельность Т-супрес-соров приводит к развитию аутоиммунных заболеваний в связи с повышенной активностью Т-киллеров и Т-хелперов, не сдерживаемых Т-супрессо-рами. Для регулирования иммунного процесса Т-супрессоры секретируют до 20 различных медиаторов, ускоряющих или замедляющих активность Т– и В-лимфоцитов. Кроме трех основных видов, существуют и другие виды Т-лимфоцитов, в том числе Т-лимфоциты иммунологической памяти, сохраняющие и передающие информацию об антигене. При повторной встрече с этим антигеном они обеспечивают его распознавание и тип иммунологического ответа. Т-лимфоциты, выполняя функцию клеточного имму-нитета, кроме того, синтезируют и секретируют ме-диаторы (лимфокины), которые активизируют или за-медляют деятельность фагоцитов, а также медиаторы с цитотоксилогическим и интерферонопо-добным действиями, облегчая и направляя действие неспецифической системы.

Каждое «семейство» клеток лейкоцитарного звена интересно по-своему, однако лимфоциты трудно не заметить и не учитывать. Эти клетки неоднородны внутри своего вида. Получая специализацию через «обучение» в вилочковой железе (тимус, Т-лимфоциты), они приобретают высокую специфичность к тем или иным антигенам, превращаются в киллеров, убивающих врага на первом этапе, или помощников (хелперов), командующих на всех стадиях другими популяциям лимфоцитов, ускоряющих или подавляющих иммунный ответ. Т-лимфоциты напоминают В-клеткам, тоже лимфоцитам, сосредоточенным в лимфоидной ткани и ждущим команды, что пора начать антителообразование, потому что организм не справляется. Позже они сами поучаствуют в подавлении этой реакцию, если надобность в антителах отпадет.

Основные свойства и функции, разновидности лимфоцитов

Лимфоциты (LYM) по праву называют главной фигурой иммунной системы человека. Они, поддерживая генетическое постоянство гомеостаза (внутренняя среда), умеют по известным им признакам распознать «свое» и «чужое». В человеческом организме они решают ряд важных задач:

Синтезируют антитела.
Лизируют чужие клетки.
Играют главную роль в отторжении трансплантата, правда, роль эту вряд ли можно назвать положительной.
Осуществляют иммунную память.
Занимаются уничтожением собственных неполноценных клеток-мутантов.
Обеспечивают сенсибилизацию (повышенную чувствительность, что тоже для организма не очень полезно).

Сообщество лимфоцитов имеют две популяции: Т-клетки, обеспечивающие клеточный иммунитет и В-клетки, на которые возложена функция обеспечения гуморального иммунитета, иммунный ответ они реализуют через синтез иммуноглобулинов. Каждая из популяций в зависимости от своего назначения подразделяется на разновидности. Все Т-лимфоциты внутри вида единообразны морфологически, но отличаются свойствами поверхностных рецепторов.

Популяция Т-клеток включает:

Т-хелперы (помощники) – они вездесущи.
Т-супрессоры (подавляют реакцию).
Т-киллеры (лимфоциты-убийцы).
Т-эффекторы (ускорители, амплифайеры).
Клетки иммунологической памяти из Т-лимфоцитов, если процесс закончился на уровне клеточного иммунитета.

В В-популяции различают следующие виды:

Плазматические клетки, которые в периферическую кровь выходят только в экстремальной ситуации (раздражение лимфоидной ткани).
В-киллеры.
В-хелперы.
В-супрессоры.
Клетки памяти из В-лимфоцитов, если процесс прошел стадию образования антител.

Кроме этого, параллельно существует интересная популяция лимфоцитов, которые называют нулевыми (ни Т ни В). Есть мнение, что они превращаются в Т- или В-лимфоциты и становятся натуральными киллерами (НК, N-киллеры). Эти клетки продуцируются белками, обладающими уникальными способностями «пробуравливать» поры, расположенные в мембранах «вражеских» клеток, за что НК назвали перфоринами . Натуральные киллеры, между тем, не следует путать с Т-клетками-убийцами, у них другие маркеры (рецепторы). НК, в отличие от Т-киллеров, распознают и уничтожают чужие белки без развития специфической иммунной реакции.

О них можно говорить долго и много

Норма лимфоцитов в крови составляет 18 – 40% от всех клеток лейкоцитарного звена, что соответствует абсолютным значениям в пределах 1,2 – 3,5 х 10 9 /л.

Что касается нормы у женщин, то у них этих клеток больше физиологически, поэтому повышенное содержание лимфоцитов в крови (до 50 – 55%), связанное с месячными или беременностью, не рассматривается как патология. Помимо пола и возраста, количество лимфоцитов зависит от психоэмоционального состояния человека, питания, температуры окружающей среды, словом, эти клетки реагируют на многие внешние и внутренние факторы, однако клинически значимым является изменение уровня более чем на 15%.

Норма у детей имеет более широкий диапазон значений – 30-70% , это объясняется тем, что организм ребенка только знакомится с окружающим миром и формирует собственный иммунитет. Вилочковая железа, селезенка, лимфатическая система и другие органы, занятые в иммунном ответе, у детей функционируют намного активнее, чем у взрослого человека (тимус к старости вообще исчезает, а его функцию берут на себя другие органы, состоящие из лимфоидной ткани).

Таблица: нормы у детей лимфоцитов и других лейкоцитов по возрасту

Следует отметить, что то количество клеток, которое содержится в периферической крови, составляет малую толику от циркулирующего фонда, причем, основная их масса представлена Т-лимфоцитами, которые, как и все «сородичи», произошли от стволовой клетки, отделились от сообщества в костном мозге и направились в тимус для обучения, чтобы затем осуществлять клеточный иммунитет.

В-клетки тоже проходят немалый путь развития от стволовой клетки, через незрелые формы. Часть из них погибает (апоптоз), а часть незрелых форм, называемых «наивными», мигрирует в лимфатические органы для дифференцировки, превращаясь в плазматические клетки и зрелые полноценные В-лимфоциты, которые будут перманентно перемещаться по костному мозгу, лимфатической системе, селезенке и лишь мизерная доля их пойдет в периферическую кровь. В лимфоидную ткань лимфоциты попадают посредством капиллярных венул, а в кровь приходят по лимфатическим путям.

В-лимфоцитов в периферической крови немного, они – антителообразователи, поэтому в большинстве случаев ждут команды начать гуморальный иммунитет от тех популяций, которые всюду бывают и все знают – лимфоцитов, называемых хелперами или помощниками.

Живут лимфоциты по-разному: одни около месяца, другие около года, а третьи сохраняются очень долго или даже пожизненно вместе с информацией, полученной от встречи с чужеродным агентом (клетка памяти). Клетки памяти сидят в разных местах, они – широко распространенные, очень мобильные и долгоживущие, что обеспечивает длительную иммунизацию или пожизненный иммунитет.

Все непростые взаимоотношения внутри вида, взаимодействие с антигенами, попавшими в организм, участие других компонентов иммунитета, без которых уничтожение чужого вещества стало бы невозможным, представляет собой сложный многоступенчатый и практически непонятный обычному человеку процесс, поэтому мы его просто опустим.

Без паники

Повышенное содержание лимфоцитов в крови называется . Увеличение количества клеток выше нормы в процентном выражении подразумевает относительный лимфоцитоз, в абсолютных значениях, соответственно, абсолютный. Таким образом:

О повышенных лимфоцитах у взрослого человека говорят, если их содержание перешагивает верхнюю границу нормы (4,00 х 10 9 /л ). У детей существует некая (не очень строгая) градация по возрастам: у младенцев и дошкольников за «много лимфоцитов» принимают значение от 9,00 х 10 9 /л и выше, а у ребят постарше верхняя граница снижается до 8,00 х 10 9 /л.

Обнаруженное в некоторое повышение лимфоцитов у взрослого здорового человека не должно пугать своими цифрами, если:

Реакция или признак новой патологии?

Лимфоциты относятся к полноправным диагностическим показателям в общем анализе крови, поэтому их увеличение тоже может кое-что поведать доктору, например, количество лимфоцитов выше нормы обнаруживается при воспалительных процессах, причем это случается не на начальном этапе болезни и, тем более, не в период инкубации. Лимфоциты бывают повышенными в фазу перехода острого процесса в подострый или хронический, а также, когда воспаление идет на спад и процесс начинает затихать, что является в некоторой степени обнадеживающим признаком.

В анализах некоторых людей иной раз могут наблюдаться такие явления, когда лимфоциты повышены, а понижены. Подобные изменения характерны для:

Заболеваний соединительной ткани (ревматоидный артрит, );
Некоторых вирусных (ОРВИ, гепатиты, ВИЧ), бактериальных и грибковых инфекций;
Эндокринных расстройств (микседема, тиреотоксикоз, болезнь Аддисона и др.);
Заболеваний центральной нервной системы;
Побочного эффекта лекарств.

Очень высокие значения (выраженный лимфоцитоз) наблюдаются при довольно серьезных заболеваниях:

Хронический лимфолейкоз;
Гиперпластические процессы лимфатической системы (макроглобулинемия Вальденстрема)

Очевидно, что многие из этих болезней – детские инфекции, которые лимфоциты обязаны запомнить. Аналогичная ситуация происходит и при вакцинации, клетки памяти будут долгие годы хранить информацию о чужой антигенной структуре, чтобы в случае повторной встречи дать решительный отпор.

К сожалению, не все инфекции дают стойкий пожизненный иммунитет и не все болезни можно победить с помощью прививки, например, от сифилиса и малярии вакцины пока не найдены, а вот профилактика туберкулеза и дифтерии начинается буквально с рождения, благодаря чему эти заболевания встречаются все реже и реже.

Пониженные лимфоциты опаснее

Это случается при следующих патологических состояниях:

Тяжело протекающие инфекционные заболевания;
Вторичный иммунодефицит;
Панцитопения (снижение всех клеток крови);
Тяжелые патологические процессы вирусного генеза;
Отдельные хронические заболевания печени;
Радиоактивное воздействие в течение длительного времени;
Применение кортикостероидных препаратов;
Терминальная стадия злокачественных опухолей;
Заболевания почек с недостаточностью функции;
Недостаточность и нарушение кровообращения.

Очевидно, что, если лимфоциты понижены, то подозрение быстрее падет на серьезную патологию.

Особенно много беспокойства и вопросов вызывают пониженные лимфоциты у ребенка. Однако в таких случаях врач в первую очередь подумает о высоком аллергическом статусе маленького организма или о врожденной форме иммунодефицита, а потом уже займется поиском перечисленной патологии, если первые варианты не подтвердятся.

Иммунный ответ организма на антигенный раздражитель, кроме лимфоцитов, реализуют другие факторы: различные популяции клеточных элементов (макрофаги, эозинофилы и даже представители эритроцитарного звена – сами эритроциты), медиаторы костного мозга, система комплемента. Взаимоотношения между ними очень сложные и до конца не изученные, например, антитела лимфоцитам помогает вырабатывать некая «молчащая» популяция, которую до поры до времени блокирует синтез собственных антител и только особый сигнал на пике иммунного ответа принуждает клетки включиться в работу… Все это заставляет лишний раз вспомнить о том, что мы порой даже не догадываемся о наших способностях. Возможно, наличие скрытого потенциала иной раз позволяет выживать, казалось бы, в невероятных условиях. А в попытке победить какую-то инфекцию (хоть грипп, хоть что похуже) мы вряд ли задумываемся о каких-то там лимфоцитах и о той роли, которую эти маленькие, не видимые глазом, клетки сыграют для большой победы.

Видео: B и T лимфоциты – строение и функции

АНТИГЕН

Антиген - любая молекула (соединения разной химической природы: пептиды, углеводы, полифосфаты, стероиды), которая потенциально может быть распознана иммунной системой организма как чужеродная («не своя»). Таким образом, антиген - молекула, несущая признаки генетически чужеродной информации. В качестве синонима применяют также термин «иммуноген», подразумевая, что иммуноген (антиген) способен вызвать ответные реакции иммунной системы, в итоге приводящие к развитию приобретённого иммунитета. Способность вызывать такие ответные реакции (т.е. образование антител и сенсибилизацию - приобретение организмом чувствительности к антигену) присуща не всей молекуле антигена, а только особой её части, которую называют антигенной детерминантой, или эпитопом. У большинства белковых антигенов такую детерминанту образует последовательность из 4-8 аминокислотных остатков, а у полисахаридных антигенов - 3-6 гексозных остатков. Число детерминант у одного вещества может быть различным. Так, у яичного альбумина их не менее 5, у дифтерийного токсина - минимум 80, у тиреоглобулина - более 40. Различают экзогенные (поступающие в организм извне) и эндогенные антигены (аутоантигены - продукты собственных клеток организма), а также антигены, вызывающие аллергические реакции, - аллергены.

АНТИТЕЛА

Антитело - особый растворимый белок с определённой биохимической структурой - иммуноглобулин, который присутствует

в сыворотке крови и других биологических жидкостях и предназначен для связывания антигена. В энциклопедическом словаре медицинских терминов указано следующее определение: антитела (анти- + тела) - глобулины сыворотки крови человека и животных, образующиеся в ответ на попадание в организм различных антигенов (принадлежащих бактериям, вирусам, белковым токсинам и др.) и специфически взаимодействующие с этими антигенами.

. Антитела связывают антиген. Существенным и уникальным свойством антител, отличающим их даже от TCR, служит их способность связывать антиген непосредственно в том виде, в каком он проникает в организм (в нативной конформации). При этом времени на предварительную метаболическую обработку антигена не требуется, поэтому антитела - очень важный фактор безотлагательной защиты организма (например, от сильных ядов, при укусах змей, скорпионов, пчёл и др.).

. Конкретное антитело синтезируется исключительно B-лимфоцитами одного клона. При дифференцировке каждый B-лимфоцит и его дочерние клетки (клон В-лимфоцитов) приобретают способность синтезировать единственный вариант антител с уникальной структурой антигенсвязывающего центра молекулы - т.е. имеет место клональность биосинтеза иммуноглобулинов .

. Множество антител. В то же время вся совокупность В-лимфоцитов организма способна синтезировать огромное разнообразие антител - около 10 6 -10 9 , однако точно установить, сколько разных антигенов потенциально способно связать одно антитело, принципиально невозможно.

. Иммуноглобулины. Все антитела - белки, имеющие глобулярную вторичную структуру, поэтому молекулы этого типа и названы иммуноглобулинами. Антитела принадлежат к суперсемейству иммуноглобулинов (рис. 5-1), куда входят также белки MHC, некоторые молекулы адгезии , TCR, отдельные рецепторы цитокинов [для ИЛ-1 типов I и II, ИЛ-6, M-CSF, c-kit (CD117)], рецепторы для Fc-фрагментов иммуноглобулинов (FcαR, FcγRI, FcγRII), мембранные молекулы CD3, CD4, CD8, CD80 и др.

Рис. 5-1. Структура белков суперсемейства иммуноглобулинов: а - молекула MHC-I состоит из a -цепи, внемембранная её часть связана с короткой цепью Р 2 -микроглобулина; б - молекула MHC-II состоит из двух субъединиц: более длинной a -цепи и р -цепи. Часть каждой цепи выступает над поверхностью клеточной мембраны, цепь содержит трансмембранный участок и небольшой фрагмент в цитоплазме; в - антигенсвязывающая область молекулы TCR состоит из двух цепей: a и р. Каждая цепь представлена двумя внеклеточными иммуноглобулинподобными доменами (вариабельным на NH конце и константным), стабилизированными при помощи S-S связей, и цитоплазматическим стабильным COOH-концом. SH-группа, присутствующая в цитоплазматическом фрагменте a -цепи, может взаимодействовать с мембранными или цитоплазматическими белками; г - мономер молекулы IgM, встроенный в плазматическую мембрану B-лимфоцитов, это рецептор для антигена. Разнообразие специфичностей TCR и иммуноглобулинов обеспечивается возможностью сайтспецифической рекомбинации множества различных генных сегментов, кодирующих отдельные фрагменты молекулы

ИММУНОГЛОБУЛИНЫ

Иммуноглобулины [международная аббревиатура - Ig (Immunoglobulin)] - класс структурно связанных белков, содержащих 2 вида парных полипептидных цепей: лёгкие (L, от англ. Light - лёгкий), с низкой молекулярной массой, и тяжёлые (H, от англ. Heavy - тяжёлый), с высокой молекулярной массой. Все 4 цепи соединены вместе дисульфидными связями. Принципиальная схема строения молекулы иммуноглобулина (мономер) приведена на рис. 5-2.

Рис. 5-2. Молекула иммуноглобулина: L - лёгкие цепи; H - тяжёлые цепи; V - вариабельная область; С - константная область; N-концевые области L- и Н-цепей (V-область) образуют 2 антигенсвязывающих центра - (Fab) 2 -фрагмент. Fc-фрагмент молекулы взаимодействует со своим рецептором на мембране различных типов клеток (макрофаги, нейтрофилы, тучные клетки)

Классы иммуноглобулинов

На основании структурных и антигенных признаков Н-цепей иммуноглобулины подразделяют (в порядке относительного содержания в сыворотке крови) на 5 классов: IgG (80%), IgA (15%), IgM (10%), IgD (менее 0,1%), IgE (менее 0,01%). Заглавная латинская буква справа от «Ig» обозначает класс иммуноглобулина - М, G, А, Е или D. Молекулы IgG, IgD и IgE мономеры, IgM - пентамер; молекулы IgA в сыворотке крови - мономеры, а в экскретируемых жидкостях (слёзная, слюна, секреты слизистых оболочек) - димеры (рис. 5-3).

Рис. 5-3. Мономеры и полимеры иммуноглобулинов. J-цепь (от англ. Joining - связывающая) связывает остатки цистеина на C-концах тяжёлых цепей IgM и IgA

. Подклассы. У иммуноглобулинов классов G (IgG) и A (IgA) имеется несколько подклассов: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 и IgA1,

IgA2.

. Изотипы. Классы и подклассы иммуноглобулинов иначе называют изотипами, они одинаковы у всех особей данного вида.

. Аллотипы. Индивидуальные аллельные варианты иммуноглобулинов в пределах одного изотипа называются аллотипами.

. Идиотипы. По антигенной специфичности антитела относят к различным идиотипам.

Структура иммуноглобулинов

. Фрагменты молекулы иммуноглобулина (см. рис. 5-2). Путём протеолитического расщепления молекулы иммуноглобулина с последующей ионообменной хроматографией можно получить 3 фрагмента: 1 Fc-фрагмент и 2 Fab-фрагмента.

◊ Fab-фрагменты (Fragment, antigen binding - антигенсвязывающие фрагменты) - 2 одинаковых фрагмента, сохраняющих способность связывать антиген.

◊ Fc-фрагмент (Fragment, constantorcrystallizable - константный фрагмент) - непарный, легко кристаллизуется. Fc-фрагменты иммуноглобулинов в пределах одного изотипа строго идентичны (независимо от специфичности антител к антигенам). Они обеспечивают взаимодействие комплексов антиген-антитело с системой комплемента, фагоцитами, эозинофилами, базофилами, тучными клетками. При этом каждый класс иммуноглобулинов взаимодействует только с определёнными эффекторными клетками или молекулами.

. Тяжёлые цепи определяют различия между классами иммуноглобулинов, поэтому разные типы тяжёлых цепей обозначают греческими буквами соответственно латинской аббревиатуре класса: для IgM - μ, для IgG - γ, для IgA - α, для IgE - ε, для IgD - δ. Каждая из H-цепей молекул IgG, IgD и IgA состоит из 4 доменов (см. рис. 5-2): вариабельного - VH и константных (СН1, СН2, СН3). H-цепи молекул IgM и IgE содержат дополнительный домен - СН4.

. Лёгкие цепи примыкают к N-концу тяжёлых цепей. Каждая L-цепь состоит из двух доменов - VL и CL. Известно 2 типа лёгких цепей иммуноглобулинов - κ и λ. Функциональ-

ные различия между иммуноглобулинами с лёгкими κ- или λ-цепями не выявлены.

. Домены. Вторичная структура полипептидных цепей представлена доменами (см. рис. 5-1), каждый из которых включает около 110 аминокислотных остатков.

◊ V-домены обеих цепей имеют сильно варьирующий аминокислотный состав (отсюда и их обозначение - Variable), что позволяет им связывать разные антигены.

♦ Гипервариабельные участки. Внутри V-доменов выделяют несколько гипервариабельных участков: HVR1,

HVR2, HVR3 (HVR - от Hypervariable Region). Другое

обозначение - CDR (Complementarity Determining Region), т.е. области молекулы иммуноглобулина, определяющие её комплементарность антигену.

♦ Каркасные области. Промежутки между гипервариабельными участками обозначают как FR (Framework Regions), т.е. каркасные области: FR1, FR2, FR3 и FR4. Помимо чисто «скелетной», для них характерны и другие функции, не связанные с распознаванием антигенов: FRучастки V-области молекул иммуноглобулинов могут обладать ферментативной (протеазной и нуклеазной) активностью, связывать ионы металлов и суперантигены.

◊ C-домены. Остальные домены имеют строго инвариантный для каждого изотипа иммуноглобулинов аминокислотный состав и называются C-доменами (от Constant).

♦ В C-доменах и в FR-участках V-доменов содержатся одинаковые аминокислотные последовательности, что рассматривают как молекулярное свидетельство генетической общности.

♦ Гомологичные последовательности аминокислот присутствуют (помимо иммуноглобулинов) и в молекулах других белков, объединяемых с иммуноглобулинами в одно молекулярное суперсемейство иммуноглобулинов (см. выше и рис. 5-1).

Большое количество возможных комбинаций L- и H-цепей создаёт многообразие антител каждого индивидуума.

. Формы иммуноглобулинов. Молекулы иммуноглобулинов одной и той же специфичности присутствуют в организме в трёх формах: растворимой, трансмембранной и связанной.

◊ Растворимая. В крови и других биологических жидкостях (секретируемый клеткой иммуноглобулин).

◊ Трансмембранная. На мембране B-лимфоцита в составе антигенраспознающего рецептора B-лимфоцитов - BCR. Трансмембранные формы всех классов иммуноглобулинов (включая IgM и IgA) - мономеры.

◊ Связанная. Иммуноглобулины, за Fc-конец связанные с Fс-рецепторами клеток (макрофагами, нейтрофилами, эозинофилами). Все антитела, кроме IgE, могут фиксироваться FcR клеток только в комплексе с антигеном.

Связывание антигена

Гипервариабельные участки V-области антитела (как и TCR) непосредственно и комплементарно связывают антиген с помощью ионных, ван-дер-ваальсовых, водородных и гидрофобных взаимодействий (сил, связей).

. Эпитоп (антигенная детерминанта - см. выше) - участок молекулы антигена, непосредственно участвующий в образовании ионных, водородных, ван-дер-ваальсовых и гидрофобных связей с активным центром Fab-фрагмента.

. Сродство между антигеном и антителом количественно характеризуют понятиями «аффинность» и «авидность».

. Аффинность. Силу химической связи одного антигенного эпитопа с одним из активных центров молекулы иммуноглобулина называют аффинностью связи антитела с антигеном. Аффинность количественно принято оценивать по константе диссоциации (в моль -1) одного антигенного эпитопа с одним активным центром.

Так как у цельных молекул мономерных иммуноглобулинов присутствует по 2 потенциально равнозначных симметрично расположенных активных центра для связывания антигена, у димерного IgA - 4, а у пентамерного IgM - 10, скорость диссоциации целой молекулы иммуноглобулина со всеми связанными эпитопами меньше, чем скорость диссоциации одного из активных центров.

. Авидность. Силу связи целой молекулы антитела со всеми антигенными эпитопами, которые ей удалось связать, называют авидностью связи антитела с антигеном.

ГЕНЫ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ

Зародышевые гены иммуноглобулинов. У здорового человека B-лимфоциты в течение жизни создают несколько миллионов вариантов антител, связывающих разные антигены (потенциально 10 16 антигенов). Никакой геном физически не несёт столько различных структурных генов. Количество наследуемого от родителей генетического материала (ДНК), определяющего биосинтез антител, не так уж и велико - немногим более 120 структурных генов. Это наследуемое множество генов - зародышевые гены иммуноглобулинов (зародышевая конфигурация генов).

Гены вариабельных доменов

Во всех соматических клетках, включая СКК, гены иммуноглобулинов находятся именно в зародышевой конфигурации, где гены V-участков представлены в виде отдельных сегментов, расположенных друг относительно друга на значительном расстоянии и сгруппированных в несколько кластеров: собственно V (вариабельный), J (связующий), а у тяжёлых цепей также D (от англ. Diversity - разнообразие). Процесс формирования разнообразия структурных генов для миллионов вариантов V-участков молекул иммуноглобулинов продолжается в течение всей жизни в процессе дифференцировки B-лимфоцитов и является запрограммированнослучайным. В его основе лежат 3 механизма, свойственные только генам антигенсвязывающих молекул (иммуноглобулин, TCR): соматическая рекомбинация, неточность связей между V, D и J сегментами и гипермутагенез.

. Соматическая рекомбинация. На самом раннем этапе дифференцировки лимфоцитов начинается сложный генетический процесс объединения сегментов ДНК, предназначенных для кодирования разных частей антигенсвязывающих молекул - V- и C-доменов. В непрерывную последовательность ДНК соединяются по одному сегменту из V-, D- и J-областей, при этом в каждом отдельном B-лимфоците возникает уникальная комбинация VDJ для тяжёлой цепи и VJ - для лёгкой цепи. Вся остальная ДНК зародышевого гена выбрасывается из генома в виде кольцевых ДНК.

◊ Число возможных комбинаций можно подсчитать. Для к-цепи из 40 V-сегментов и 5 J-сегментов может получиться 40x5=200 вариантов V-области; для λ-цепи - 30x4=120 вариантов; всего для лёгких цепей 320 вариантов; для тяжёлой цепи 50V×30D×6J=9000 вариантов антигенсвязывающих областей. В целой молекуле иммуноглобулина разные лёгкие и тяжёлые цепи объединяются в тетрамер также случайным образом (по крайней мере теоретически). Число случайных сочетаний из 320 и 9000 - около 3x10 6 .

◊ Рекомбиназы. Рекомбинацию ДНК генов иммуноглобулинов катализируют специальные ферменты - рекомбиназы (RAG1 и RAG2 - Recombination-Activating Gene). Они же катализируют рекомбинацию ДНК генов TCR в T-лимфоцитах, т.е. рекомбиназы - уникальные ферменты лимфоцитов. Однако в В-лимфоцитах эти ферменты не «трогают» гены TCR, а в T-лимфоцитах «обходят» гены иммуноглобулинов. Следовательно, до начала процесса перестройки ДНК в клетке уже существуют регуляторные белки, различные у T- и В-лимфоцитов.

. Неточность связи V-D-J. Под неточностью связей сегментов V, D и J понимают тот факт, что при их формировании происходит добавление лишних нуклеотидов. Выделяют 2 типа таких нуклеотидов: P- и N-нуклеотиды.

◊ Нуклеотиды P (от англ. Palindromic sequences - зеркальные последовательности) возникают на концах каждого из сегментов, вовлечённых в рекомбинацию, при вырезании одноцепочечных петель ДНК (шпилек) и «достройки хвостов» ферментами репарации ДНК.

◊ Нуклеотиды N (от англ. Nontemplate-encoded - нематрично кодируемые), характерные только для тяжёлых цепей, случайным образом пристраиваются к концам V-, D- и J-сегментов специальным ферментом - терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазой.

◊ С учётом присоединения N- и P-нуклеотидов число вариантов антигенсвязывающих областей целых молекул иммуноглобулинов составляет порядка 10 13 . Если учесть аллельные варианты V-, D- и J-сегментов, то мыслимое разнообразие составит около 10 16 (в действительности это

число меньше, поскольку в организме нет такого количества лимфоцитов). ◊ В 2/3 случаев «платой» за попытки увеличить разнообразие антигенсвязывающих областей антител служит непродуктивная рекомбинация генов, т.е. сдвиг рамки считывания или генерация стоп-кодонов, делающий невозможной трансляцию белка.

. Гипермутагенез - запланированное повышение частоты точечных мутаций - отличает гены иммуноглобулинов даже от генов TCR. Гипермутагенез имеет место только в В-лимфоцитах во время иммуногенеза (т.е. после состоявшегося распознавания антигена и начавшегося иммунного ответа) в зародышевых центрах лимфоидных фолликулов периферических лимфоидных органов и тканей (лимфатических узлов, селёзенки, диффузных скоплений). Частота точечных мутаций в V-генах иммуноглобулинов достигает 1 нуклеотида из 1000 на 1 митоз (т.е. каждый второй В-лимфоцит клона в зародышевом центре приобретает точечную мутацию в V гене иммуноглобулинов), тогда как для всей остальной ДНК она на 9 порядков ниже.

Гены константных доменов

Структурные гены константных доменов полипептидных цепей иммуноглобулинов расположены в тех же хромосомах, что и V-, D- и J-гены, к 3"-концу от J-сегментов.

. Лёгкая цепь (рис. 5-4). Для лёгких κ- и λ-цепей существует по одному C-гену - Сκ и Cλ «Стыковка» нуклеотидного кода для V- и C-доменов лёгких цепей происходит на уровне не ДНК, а РНК - по механизму сплайсинга первичного транскрипта РНК.

. Тяжёлая цепь (рис. 5-5) каждого изотипа иммуноглобулинов также кодируется отдельным C-геном. У человека такие гены расположены в следующем порядке, считая от J-сегмента к 3"-концу: Сμ, Сδ, Сγ3, Сγ1, ψСε (псевдоген е-цепи), Cα1, Cγ2, Cγ4, Сε, Сα2.

Завершившие лимфопоэз В-лимфоциты (независимо от специфичности их BCR) экспрессируют иммуноглобулины только классов IgM и IgD. При этом мРНК транскрибируется в виде непрерывного первичного транскрипта с перестроенных генов VDJ и

Рис. 5-4. Структура генов и синтез белка лёгкой (L) цепи иммуноглобулинов

Сμ/Cδ. При этом ДНК остальных C-генов других изотипов остаётся нетронутой. В результате альтернативного сплайсинга первичного транскрипта образуются мРНК отдельно для тяжёлых цепей IgM и IgD, которые и транслируются в белок. Этим процессом заканчивается полноценный лимфопоэз В-клеток.

Рис. 5-5. Структура генов тяжёлой (Н) цепи иммуноглобулинов человека

Переключение изотипов иммуноглобулинов

В процессе развития иммунного ответа, т.е. после распознавания антигена и под действием определённых цитокинов и молекул клеточной мембраны T-лимфоцитов, может происходить переключение синтеза иммуноглобулинов на другие изотипы - IgG, IgE, IgA (рис. 5-6).

Переключение изотипа тяжёлой цепи тоже идёт по механизму рекомбинации ДНК: к ранее перестроенной комбинации VDJ присоединяется один из C-генов тяжёлой цепи (Су1, Су2, Су3,

Рис. 5-6. Рекомбинация ДНК при переключении изотипов иммуноглобулинов В-лимфоцитов

Сγ4, Сε, Сα1 или Сα2). При этом происходит разрыв ДНК по областям переключения - SR (Switch Region), расположенным в интронах перед каждым C-геном (за исключением С5).

ДНК C-генов, предшествующих задействованному, элиминируется в виде кольцевых структур, поэтому дальнейшее переключение изотипа возможно только по направлению к 3"-концу.

Установлено, что гипермутагенез и переключение изотипов иммуноглобулинов катализируются ферментом AID (Activation Induced Cytidine Deaminase - цитидиндезаминаза, индуцируемая активацией). Этот фермент специфически атакует экспрессированные гены иммуноглобулинов и отщепляет аминогруппы от цитидиновых оснований, которыми богата ДНК этих генов. В результате этого цитозины преобразуются в урацилы, которые распознаются и вырезаются ферментами репарации ДНК. Последующая цепочка каталитических реакций с участием более чем десяти различных белков (эндонуклеаз, фосфатаз, полимераз, гистонов и т.п.) приводит к появлению мутаций (в случае гипермутагенеза) или двуцепочечных разрывов в ДНК по областям переключения изотипов.

B-ЛИМФОЦИТЫ

Рецептор BCR

Молекула иммуноглобулина способна связывать антиген как в растворе, так и в иммобилизованном на клетке состоянии, однако для формирования полноценного BCR необходимы ещё 2 полипептида, называемые (на наш взгляд, неудачно) (CD79a) и Igβ (CD79b). Все 6 полипептидных цепей BCR представлены на рис. 5-7.

Внеклеточный домен. Igαи Igβ имеют по одному внеклеточному домену, которым они прочно, но нековалентно связаны с тяжёлыми цепями иммуноглобулинового компонента BCR.

Цитоплазматические активирующие последовательности. В ци-

топлазматических участках Igαи Igβ присутствуют характерные последовательности аминокислотных остатков, называемые иммунорецепторными тирозинсодержащими активирующими после-

Рис. 5-7. Антигенраспознающий рецептор В-лимфоцита

довательностями (ITAM - Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motif); такие же последовательности присутствуют в проводящих сигнал компонентах антигенраспознающего рецептора T-клеток.

Активация B-лимфоцита. Для эффективной активации В-клетки через BCR необходима перекрёстная «сшивка» антигеном нескольких BCR. Для этого молекула антигена должна иметь повторяющиеся эпитопы на своей поверхности. Дальнейшие события активации B-лимфоцита показаны на рис. 5-8.

Рис. 5-8. Активация В-лимфоцита: внутриклеточная передача «сигнала»

Корецепторный комплекс

Повторяющиеся эпитопы есть не на каждом антигене; следовательно, не каждый антиген способен вызвать перекрёстную сшивку BCR, поэтому необходим дополнительный корецепторный комплекс мембранных молекул, связанных с внутриклеточными системами проведения сигналов. В этот комплекс входят по крайней мере 3 мембранные молекулы: CD19, CR2 (CD21) и TAPA-1 (CD81).

. CR2 - рецептор для компонентов комплемента. Связывание CR2 с продуктами деградации компонентов комплемента (C3b, C3dg и C3bi) вызывает фосфорилирование молекулы CD19 ассоциированными с BCR киназами.

. CD19. Фосфорилированная молекула CD19 активирует фосфатидилинозит-3-киназу и молекулу Vav (многофункциональная молекула проведения внутриклеточных сигналов), которые усиливают активационные реакции, инициированные BCR (рис. 5-8).

. TAPA-1 (Target of AntiProliferative Antibody - мишень для антипролиферативных антител) в мембране физически примыкает к CD19 и CR2, но роль этой молекулы неизвестна.

Дифференцировка B-лимфоцитов

Дифференцировка B-лимфоцитов из общей лимфоидной клетки-предшественника (потомка СКК) включает несколько этапов и процессов: перестройку генов иммуноглобулинов и интеграцию их продуктов в клеточный метаболизм; экспрессию генов молекул, обеспечивающих проведение сигнала с BCR внутрь клетки; экспрессию генов мембранных молекул, необходимых для взаимодействия с другими клетками (в первую очередь с T-лимфоцитами и ФДК); экспрессию на мембране корецепторных комплексов.

В 2-лимфоциты

Этапы В2-лимфопоэза. В лимфопоэзе B2-лимфоцитов выделяют 6 этапов: общая лимфоидная клетка-предшественник → ранняя про-B-клетка → поздняя про-B-клетка → большая пре-B-клетка → малая пре-B-клетка → незрелая B-клетка → зрелая наивная B-клетка (выходит из костного мозга в периферическую лимфоидную ткань).

. Общая лимфоидная клетка-предшественник. Экспрессирует несколько молекул адгезии, обеспечивающих оседлость в течение необходимого периода времени в костном мозге, среди них VLA-4 (Very Late Activation Antigen-4 - очень поздний активационный антиген 4), лигандом которого на клетках стромы служит VCAM-1 (Vascular Cell Adhesion Molecule-1 - молекула-1 адгезии к стенке сосуда).

. Ранняя про-B-клетка. Происходит D-J-рекомбинация в генах тяжёлых цепей, на обеих гомологичных хромосомах. В этой стадии (помимо молекул адгезии) экспрессируется рецептор c-kit (CD117) для первого фактора роста - мембранной молекулы клеток стромы SCF - фактора стволовых клеток. Это взаимодействие обеспечивает прохождение предшественниками B-лимфоцитов, ещё не поделёнными на клоны по антигенраспознающим рецепторам, необходимого числа митозов.

. Поздняя про-B-клетка. Происходит V-DJ-рекомбинация генов иммуноглобулинов сначала на одной из гомологичных хромосом. Если она окажется непродуктивной, то та же попытка повторяется на второй гомологичной хромосоме. Если перестройка на первой хромосоме продуктивна, вторая хромосома использована не будет. При этом образуется так называемое аллельное исключение (allelic exclusion), когда белок иммуноглобулина будет кодироваться только одной хромосомой, а вторая будет «молчащей». В результате индивидуальный лимфоцит сможет продуцировать антитела только одной специфичности. Этот процесс закладывает основу клональности антител.

◊ Как только в клетке происходит трансляция полипептида тяжёлой цепи, он экспрессируется на мембране в составе так называемого пре-B-рецептора. Этот рецептор содержит суррогатную лёгкую цепь (идентичную для всех клеток на этой стадии созревания), μ-цепь, Igα, Igβ. Экспрессия этого рецептора транзиторна, но абсолютно необходима для правильной дифференцировки B-лимфоцитов.

◊ Поздняя про-B-клетка также экспрессирует рецепторы для цитокинов ИЛ-7 и SDF-1, секретируемых клетками стромы и вызывающих пролиферацию и накопление «полуклонов» B-лимфоцитов (про-B- и больших пре-B-клеток) с уже известной специфичностью по тяжёлой цепи, но ещё неизвестной - по лёгкой. Это тоже увеличивает разнообразие молекул иммуноглобулинов: с одной и той же тяжёлой цепью будет сочетаться больше разных вариантов лёгких цепей.

. Пре-B-клетка. Происходит V-J-перестройка генов иммуноглобулинов лёгких цепей (сначала одной из цепей - к или λ) на одной из гомологичных хромосом. Если продуктивная

перестройка не получится с первой попытки, предпринимаются следующие. Клетки, в которых не произошло ни одной продуктивной перестройки в генах тяжёлых и лёгких цепей, погибают по механизму апоптоза - явления, весьма распространённого среди лимфоцитов.

. Незрелый B-лимфоцит. Уже экспрессируется дефинитивный BCR, содержащий L-цепь, μ-цепь, + Igα + Igβ.

Развитие толерантности. На стадии незрелых B-лимфоцитов начинается также развитие толерантности к собственным тканям организма. Для этого предусмотрено 3 механизма: делеция аутореактивных клонов, ареактивность (анергия) и «редактирование» рецептора по антигенной специфичности. Первые два механизма продолжают действовать и по выходе лимфоцита из костного мозга, т.е. при контакте со значительными количествами аутоантигенов.

. Негативная селекция и делеция клонов. Связывание мембранного антигена незрелой B-клеткой (экспрессирует IgM-BCR, но ещё отсутствует IgD-BCR) служит сигналом для её апоптоза. Таким образом, удаляются B-лимфоциты, несущие антигенраспознающие рецепторы, способные связывать белки собственных тканей.

. Ареактивность. Связывание незрелым B-лимфоцитом растворимого антигена не приводит к апоптозу, но лимфоцит приходит в состояние анергии, т.е. проведение сигнала от BCR блокируется и лимфоцит не активируется.

. «Редактирование» рецепторов происходит в небольшой части незрелых B-клеток, в которых ещё активны рекомбиназы. В этих клетках связывание IgM (в составе BCR на поверхности незрелого B-лимфоцита) с антигеном служит сигналом для запуска повторного процесса рекомбинации VDJ/VJ: образующаяся при этом новая комбинация может не быть аутореактивной.

Маркёр завершения B-лимфопоэза (образования зрелого наивного B-лимфоцита, готового к выходу из костного мозга в периферическую лимфоидную ткань) - одновременная экспрессия (коэкспрессия) на мембране двух типов BCR - с IgM и IgD (причём IgD больше, чем IgM).

Иммуногенез. После распознавания антигена и вступления в иммунный ответ B-лимфоцит проходит в фолликулах перифери-

ческих лимфоидных органов и тканей ещё 2 стадии додифференцировки, которые называют иммуногенезом.

. Пролиферация центробластов. В фолликулах В-лимфоциты, называемые на этой стадии центробластами, интенсивно пролиферируют, удерживаясь связями со специальными клетками стромы - ФДК.

На ФДК экспрессированы необычные рецепторы для иммуноглобулинов (FcR), способные продолжительное время (дни, месяцы, возможно, годы) удерживать комплекс антиген-антитело на мембране клетки.

В центробластах происходит возрастание аффинности антител в отношении специфического антигена по механизму гипермутагенеза, так как на этом этапе дифференцировки выживают те из вновь мутировавших В-лимфоцитов, у которых аффинность BCR к антигенам на поверхности ФДК выше. Этот процесс также называют положительной селекцией.

. Выбор дальнейшего пути. На второй стадии иммуногенеза происходит выбор: В-лимфоцит становится либо В-лимфоцитом памяти (дифференцированный резерв на случай повторной встречи с тем же антигеном), либо плазмоцитом (плазматической клеткой) - продуцентом больших количеств секретируемых антител заданной специфичности (рис. 5-9).

Описанный путь дифференцировки характерен для В2-лимфоцитов, которые давно известны и хорошо изучены. Однако существует и другая субпопуляция В-лимфоцитов - В1-клетки.

В1-лимфоциты

В свою очередь, В1-лимфоциты подразделяют на 2 субпопуляции: В1а (CD5 +) и В1b (CD5 -).

Предшественники В1а-лимфоцитов ещё в эмбриональном периоде мигрируют из эмбриональных кроветворных тканей (фетальной печени, оментума) в брюшную и плевральную полости, где существуют как самоподдерживающаяся популяция. В1b-лимфоциты тоже происходят из фетальных предшественников, однако их пул у взрослых может частично пополняться за счёт костного мозга.

Рис. 5-9. B-лимфоцит и плазматическая клетка. Активированные B-лимфоциты, т.е. распознавшие антигенную детерминанту и получившие сигнал к пролиферации, пролиферируют и заканчивают дифференцировку. Совокупность окончательно дифференцированных потомков B-лимфоцита составляет клон плазматических клеток, синтезирующих антитела (иммуноглобулины) именно к этой и только к этой антигенной детерминанте. Обратите внимание, что в цитоплазме плазматической клетки присутствует большое количество синтезирующего белок аппарата - гранулярной эндоплазматической сети. На мембране плазмоцита уже нет ни иммуноглобулинов, ни MHC-II. В этих клетках прекращается переключение классов иммуноглобулинов и гипермутагенез, а образование антител уже не зависит от контакта с антигеном и взаимодействий с T-лимфоцитами

Предназначение B1-лимфоцитов - быстрый ответ на проникающие в организм широко распространённые патогены (преимущественно бактерии). Многие В1-клетки продуцируют антитела, специфичные к аутоантигенам.

Разнообразие антител, продуцируемых B1-лимфоцитами, невелико; как правило, они полиспецифичны. Почти все антитела В1-клеток принадлежат к IgM-изотипу и распознают наиболее распространённые соединения клеточных стенок бактерий.

Преобладающая часть нормального IgM сыворотки крови здорового человека синтезируется именно B1-лимфоцитами.

Предполагают, что основная функция B1a-лимфоцитов - секреция естественных антител, а B1b-лимфоцитьI участвуют в продукции антител к Т-независимым антигенам.

Естественные (конститутивные) иммуноглобулины

Ещё до встречи с каким бы то ни было внешним антигеном в крови и биологических жидкостях организма уже присутствуют так называемые естественные (конститутивные) иммуноглобулины. У взрослых большинство из них относится к IgG, но есть также IgA и IgM. Эти антитела способны связывать множество антигенов (как эндо-, так и экзогенных). Мишенями для нормальных иммуноглобулинов могут быть другие иммуноглобулины; TCR; молекулы CD4, CD5 и HLA-I; FcγR; лиганды для молекул межклеточной адгезии и др.

Функции естественных антител. Есть основания полагать, что естественные антитела выполняют ряд весьма важных для здоровья организма функций: «первая линия обороны» против патогенов; удаление из организма погибших клеток и продуктов катаболизма; презентация антигенов T-лимфоцитам; поддержание гомеостаза аутоиммунной реактивности; противовоспалительное действие (нейтрализация суперантигенов; индукция синтеза противовоспалительных цитокинов; аттенуация комплементзависимого повреждения тканей и др.).

Важную роль в реализации иммунных механизмов в жидкостной среде организма играют В-лимфоциты: их действие на гуморальную защиту и свойства, особенности первичного и вторичного ответа.

Студентам, изучающим основы иммунологии, или людям, интересующимся вопросами здоровья, знаком тип клеток под названием «B-лимфоциты», обеспечивающий защиту от внедрения чужеродных микроорганизмов во внутреннюю среду человека.

Этот тип лимфоцитов формируется на стадии эмбрионального развития у человека и остальных млекопитающих в печени и ткани костного мозга из стволовых клеток. У взрослых людей В-лимфоциты продуцируются исключительно в важнейшем органе кроветворной системы – костном мозге - губчатом содержимом крупных костей и поверхностной коре головного мозга.

Свойства б-лимфоцитов и их первичный ответ

Лимфоциты и плазматические клетки, циркулирующие в крови, известны науке давно, но факт, что B-лимфоциты (занимающие 15-30 процентов всей популяции белых кровяных телец) дифференцируют плазмоциты. Следующим этапом развития (или пролиферации) б-лимфоцитов является продуцирование антител, распознающих любой чужеродный микроорганизм (вирусы, бактерии, химические вещества). Этот процесс становится возможным за счет выработки В-лимфоцитами не одной тысячи молекул иммуноглобулинов различных типов.

Иммунный ответ происходит за счет синтеза антител, реагирующих на появление в организме любого белкового соединения – антигена.

Диагностирование «чужих» компонентов происходит независимо от того, насколько вредны они или безвредны для человека, с помощью распознающих иммуноген рецепторов (иммуноглобулинов), которыми оснащены В-лимфоциты. Синтезируемые костным мозгом B-лимфоциты направляются в лимфоидные ткани организма и оседают в них, активируясь при первом же контакте с белком-антигеном, являясь защитниками человека от любых патологий.

Существуют три вида зрелых б-лимфоцитов:

«Наивных», или неактивированных б-клеток, которые не вступали в контакт с антигеном. Как правило, слабо реагируют на появление любого раздражителя. При этом молодые б-клетки аккумулируются в селезенке, а более зрелые – в лимфоузлах.
b лимфоциты памяти – самые долгоживущие и работоспособные иммунозащитники, обеспечивающие наиболее скорый иммунный ответ, так как являются потомками клеток, уже сталкивающимися с определенным белком-антигеном. Вырабатывают «мегаколичество» иммуноглобулинов при узнаваемом типе антигена (повторном его появлении).
Плазмоциты. Являются завершающим этапом процесса развития б-лимфоцитов и активными участниками гуморального иммунного ответа. В этих клетках находится немного мембранных антител, но они способны вырабатывать мегаколичество различных растворимых аналогов. Плазмоциты в крови живут недолго: не более двух-четырех дней, а при отсутствии антигенов элиминируют, в то время как плазматические клетки, локализующиеся в костном мозге, могут существовать несколько десятков лет.

Таким образом, происходит определение не только возбудителей инфекционных заболеваний, но также мутантных белковых молекул, имеющих изменения в хромосомной ДНК.

Вторичный ответ

После очищения организма от инородных частиц многие b лимфоциты возвращаются в лимфоидные ткани в виде неактивированных клеток. В отличие от недолго живущих б-лимфоцитов, расположенных в периферической кровяной системе, они могут долго ожидать определенного иммуногена (вируса, бактерии или токсичного компонента), являясь потомками клеток, активированных данным типом антигена прежде.

Такой вид лимфоцитов способен пролиферировать, поддерживая или умножая свою популяцию. Поэтому при повторном попадании иммуногена в организм эти б-клетки мгновенно и интенсивно реагируют, вырабатывая несколько тысяч соответствующих рецепторов, роль которых играют иммуноглобулины.

Такую реакцию называют вторичным гуморальным ответом. В отличие от первого, он начинается гораздо быстрее и протекает интенсивнее, так как иммуноген уже известен, и организм вырабатывает для реагирования на него гораздо больший объем B-лимфоцитов.

Существуют две подгруппы таких клеток: B1 и B2. Разница между ними состоит в том, что они продуцируют разные виды антител:

К первой подгруппе относятся антитела, предназначенные для борьбы со «свежим», только что проникшим в организм иммуногеном. Такие иммуноглобулины маркируются буквой M. Локализуются в приграничных полостях, чтобы устранить микробы, преодолевшие защитные барьеры.
К другой подгруппе причисляют антитела, активность которых направлена на обосновавшиеся внутри организма инфекции. Их можно узнать по маркировке буквой G.

Наиболее многочисленным отрядом B-лимфоцитов является первая подгруппа, отвечающая за иммунную реакцию на внешние раздражители.

Особенности B-лимфоцитов

Естественные антитела, производимые B-лимфоцитами, способны осуществлять важнейшие для полноценного здоровья человека функции:

«начального оборонительного кордона», защищающего от болезнетворных микроорганизмов;
вывод продуктов катаболизма и отмерших клеточек;
предъявление вида и характера иммуногенов Т-лимфоцитам;
сохранение динамического постоянства аутоиммунных процессов;
противовоспалительный эффект;
противодействие патологическим процессам при нарушении целостности тканей.

Все функции B-лимфоцитов тесно связаны со свойствами вырабатываемых ими иммуноглобулинов. Сегодня науке известно пять видов таких рецепторов: M, G, A, E и D.

Иммуноглобулины G обладают следующими качествами:

Являются лидерами в борьбе гуморального иммунитета с инфекциями.
Способностью проникать сквозь плаценту и формировать собственную защиту от инфекций у плода.
Возможностью нейтрализации бактериальных экзотоксинов, связывания белковых соединений и осаждения антигенов в виде помутнений (преципитации).

Иммуноглобулины с маркировкой M:

Развиваются у самого плода, не проникая сквозь плацентарный барьер, активно борются с инфекциями.

Формируются на начальной стадии внедрения инородных объектов, обладают высокой активностью в отношении грамотрицательных бактерий.
Стимулируют агглютинацию (выпадение осадка) из бактерий и других инородных клеток, участвуют в активации комплемента (целом каскаде реакций биохимической природы) и нейтрализации вирусов.
Выполняют важнейшую работу по элиминации (определению и уничтожению) возбудителя в кровеносном русле, стимулируют процессы фагоцитоза (переваривания) антигена.

Иммуноглобулины A:

Проявляют активность в локальном (местном) иммунитете.
Предупреждают поражение слизистой бактериями, препятствуя их прикреплению к ней.
Участвуют в процессах активации комплемента и фагоцитоза, нейтрализуют энтеротоксины.

Иммуноглобулины D секретируются плазмоцитами, локализующимися в аденоидах и миндалинах. Специализируется данный вид как мембранные рецепторы для иммуногенов.

Их функциями являются:

Развитие локальной иммунной защиты.
Противовирусная активность.
Участие в активации комплемента (но изредка), а также в аутоиммунных реакциях.
Способствуют дифференцировке В-лимфоцитов и продвижению антиидиотипического ответа.

Внедрение любого инородного антигена провоцирует организм человека на выработку иммуноглобулинов всех видов. В дальнейшем, когда структура «чужака» будет выявлена, начинают действовать регулирующие системы, которые заставят В-лимфоциты вырабатывать приоритетный тип иммуноглобулинов.

Плазмоциты, полученные из В-клеток, тормозят работу следующих родительских лимфоцитов, пока в активных лимфоузлах не начнется начальное отмирание клеточек, вырабатывающих антитела.

Таким образом контролируется достаточное количество иммуноглобулинов определенного вида для полного уничтожения инородных микроорганизмов.

Каждый В-лимфоцит, сформированный в костном мозге человека, образует антитела исключительно одного вида. Многообразие таких молекул обусловлено программированием организма на эффективную иммунную защиту и созданием многих миллионов, клонируемых В-клеток.

Кроме того, поверхность каждого из таких лимфоцитов покрывается 100-150 тысячами иммуноглобулинов, направленных на распознавание антигенов одного вида. Так проявляется способность клеток, защищающих организм, самим определять «врага» с высокой точностью.

Вступив в контакт с возбудителем болезни один раз, B-лимфоциты запоминают его и приспосабливаются к выработке антител, которые могут устранить проблему. Благодаря такому качеству незаменимых клеток, организм получает иммунитет к перенесенной болезни в течение всей их жизни. На данном принципе основана польза от вакцинации.