Антиген незалежне диференціювання т лімфоцитів. Лімфоцити. ~Визначення антигенів та їх хімічна природа

Процес диференціювання В-лімфоцитів у кістковому мозку складається з низки етапів (рання і пізня про-В-клітина, пре-В-клітина, незріла і зріла В-клітина), що включають на їх протязі реанжування генів ланцюгів імуноглобулінів (Ig), що формують В -клітинний рецептор (BCR - Cell receptor) з коекспресією на клітинній мембрані його двох типів - IgM і IgD; активацію генів, що забезпечують мембранну експресію низки молекулярних структур, необхідні ефективного проходження внутрішньоклітинного сигналу від взаємодіючого з антигеном рецептора до ядра клітини; активацію генів для експресії на мембрані їх продуктів, що забезпечують можливість взаємодії В-лімфоцитів з молекулярними структурами інших клітин (CD40, CD45, МНС-II, ІЛ-2R, ІЛ-7R), включаючи молекули корецепторні CD19, CD20, CD21; розвиток толерантності (ареактивності) до антигенів власних тканин. Зрілі В-лімфоцити, що виселяються з кісткового мозку, мігрують у лімфоїдні фолікули периферичних органів системи імунітету, де відбувається їх остаточне дозрівання, що завершується встановленням ареактивності до антигенів власного організму.
На стадії про-В клітини містять нерекомбіновану (зародкову) ДНК, імуноглобулінові молекули не експресують, але мають на мембрані маркерні антигени - CD43, CD19 та CD10. Крім цього, на про-В-клітинах експресуються рецептор (CD117) для фактора стовбурових клітин SCF (Stem cell factor), рецептор для ІЛ-7 та рецептор для фактора клітин строми SDF (Stromal cell-derived factor). Ці структури посилюють мітотичну активність та підтримують проліферацію попередників В-клітин. Пізні про-В-клітини несуть також білкові продукти генів, що активують процес рекомбінації - RAG (Recombination-activating genes), і термінальну дезоксинуклеотидилтрансферазу - TdT (Terminal deoxynucleotidyl transferase) - ключові ферменти, що беруть участь у процесі формування множин молекул. На стадії про-В починаються процеси рекомбінації генних сегментів важкого кола Ig.
На наступній пре-В-стадії завершується рекомбінація генів важких ланцюгів Ig і спостерігається експресія на клітинній мембрані пре-В-рецептора, що включає важкий μ-ланцюг Ig, два поліпептиди - CD79a (Igα) і CD79b (Igβ), необхідні передачі внутрішньоклітинного сигналу , а також два нековалентно пов'язані поліпептиди, що утворюють сурогатний легкий ланцюг. Пpe-В-клітини експресують також ряд молекул адгезії, зокрема VLA-4 (Very late activation antigen 4 - дуже пізній активаційний антиген), що утримують їх у кістковому мозку протягом необхідного для диференціювання часу, несуть на мембрані маркери B220lo та CD43 антиген.
Подібно до реанжування генів важких ланцюгів μ, на пізній стадії пре-В-клітин відбувається реанжування генів легких ланцюгів. Спочатку реанжуються гени до-ланцюгів, потім ланцюгів λ. В результаті процесу алельного виключення (Allelic exclusion), що розвивається, кожен окремий В-лімфоцит несе тільки ланцюг до або тільки ланцюг
На стадії незрілих В-клітин після інтенсивної проліферації та накопичення маси клітин закінчується реанжування генів легких ланцюгів Ig, що завершується експресією на незрілих В-клітинах Аг-розпізнаючого рецептора (BCR), що складається з легкого ланцюга (до або λ), важкого ланцюга (μ) та двох ланцюгів Ig (Igα та Igβ). На цій стадії В-клітини втрачають антиген CD43, як маркер стадії виступає мембранний IgMlo, відбувається редагування рецептора, клітини піддаються негативній селекції (делеції). Стадія незрілих В-клітин є важливим етапом у дозріванні В-лімфоцитів та у встановленні толерантності до АГ власного організму. У цей період на етапі експресії BCR, але до появи на мембрані IgD, відбувається «вибраковування» клітин, здатних з високим ступенем афінності зв'язувати антигени, наявні на території кісткового мозку, та активуватись під їх впливом. Такі клітини елімінуються внаслідок розвитку їхньої апоптотичної загибелі. Такий механізм встановлення ареактивності до свого називають клональної делецією (Clonal deletion), тобто. знищенням клону клітин, які реагують на власні антигени.
Процеси елімінації аутореактивних клітинних клонів продовжують функціонувати і на території периферичних лімфоїдних тканин як на рівні незрілих (експресують BCR, але не несуть IgD), так і на рівні зрілих В-клітин. У цих випадках зв'язування АГ-розпізнавального рецептора незрілих В-лімфоцитів з розчинним антигеном або зрілих В-клітин з великими дозами розчинної АГ супроводжується анергією. Клітина апоптотичної загибелі не піддається, але проходження активуючого сигналу клітину блокується і клітина під впливом антигену не активується. Однак у разі зв'язування незрілою В-клітиною великих доз антигену в периферичних лімфоїдних тканинах, як і на території кісткового мозку, розвиваються процеси клональної делеції. Серед незрілих В-лімфоцитів як кісткового мозку, так і периферичних лімфоїдних тканин, можливий інший механізм скасування реактивності з власними антигенами. У невеликій кількості випадків зв'язування IgM у складі BCR з антигеном призводить до «редакції» рецептора, тобто. до індукції процесу нової реанжування генів, у яких формується структура, не здатна взаємодіяти з АГ власного організму. Такі клітини не піддаються апоптозу та функціонують у захисних реакціях організму. В цілому, в результаті процесів позитивної та негативної селекції формуються клітинні форми, толерантні до антигенів власного організму та здатні активуватись під впливом чужорідних антигенів.
Завершення В-лімфопоезу характеризується експресією IgM, а потім і IgD та еміграцією зрілих В-лімфоцитів з кісткового мозку, зрілі В-клітини набувають здатності до активації (проліферації та диференціювання). Маркерами стадії зрілих В-клітин служать мембранні молекули IgD, IgM та CD23.
Проведені розрахунки показують, що в кістковому мозку мишей щодня вступає до мітозу 30-40 млн клітин. З них більше половини (приблизно 2/3) піддається «вибраковування» та апоптотичної загибелі. В результаті еміграції клітин, що вижили, щодня оновлюється 5-10% (за деякими оцінками 3-25%) загального числа В-клітин. Ці клітини погано рециркулюють, поза фолікулами їхня тривалість життя не перевищує 3-х днів, у фолікулах - від 3-8 тижнів. до кількох місяців. Протягом цього періоду часу можливі 3 результати - клітина активується антигеном і диференціюється в продуцента антитіл, клітина піддається антигенної стимуляції і функціонує як В-клітини пам'яті, клітина антигеном не активується і піддається апоптотичній загибелі. Зміст В-клітин у периферичній крові різних видів тварин і людини у порівнянні з вмістом у крові Т-лімфоцитів показано в табл. 1.3. Кожен В-лімфоцит несе на мембрані приблизно 10 молекул BCR.

Зі стовбурових клітин, а у дорослих ссавців - тільки в кістковому мозку. Диференціювання В-лімфоцитів проходить у кілька етапів, кожен з яких характеризується присутністю певних білкових маркерів і ступенем генетичної перебудови генів імуноглобулінів.

Аномальна активність В-лімфоцитів може бути причиною аутоімунних та алергічних захворювань.

Енциклопедичний YouTube

1 / 5

✪ B-лімфоцити (B-клітини)

✪ B-лімфоцити та T-лімфоцити популяцій CD4+ та CD8+

✪ Як лімфоцити вбивають ракову клітину онкологія

✪ Активація імунної відповіді

✪ Цитотоксичні T-лімфоцити

Субтитри

Ми поговоримо про гуморальний імунітет, який пов'язаний із В-лімфоцитами. B-лімфоцити, або В-клітини, я зображу їх синім. Допустимо, це В-лімфоцит. В-лімфоцити є підгрупою лейкоцитів. Вони утворюються у кістковому мозку. B походить від Фабрицієвої бурси, проте ми не заглиблюватимемося в ці подробиці. B-лімфоцити на поверхні містять білки. Приблизно10 000. Це дивовижні клітини, і скоро я поясню вам чому. Всі B-лімфоцити на поверхні мають білки, які виглядають приблизно так. Зображу парочку. Ось такі білки. Вірніше, білкові комплекси, що складаються з чотирьох окремих білків, які називаються мембранно-пов'язаними антитілами. Мембранно-пов'язані антитіла розташовані тут. Мембранно-пов'язані антитіла. Давайте зупинимося на них докладніше. Ви, мабуть, уже чули це слово. У нас є антитіла до різних типів грипу, а також різних видів вірусів, і ми ще поговоримо про це. Усі антитіла є білками. І найчастіше їх називають імуноглобулінами. Викладання біології розширює мій словниковий запас. Антитіла та імуноглобуліни. Це все означає те саме і є білками, які містяться на поверхні мембрани В-клітин. Вони мембранно-пов'язані. Зазвичай, коли говорять про антитіла, мають на увазі вільні антитіла, які циркулюють в організмі. І я розповім вам докладніше про те, як вони виробляються. А тепер дуже цікавий момент, що стосується мембранно-пов'язаних антитіл, і В-клітин зокрема. Він полягає в тому, що кожна клітина містить на своїй мембрані лише один тип мембрано-пов'язаних антитіл. Кожна В-клітина… Ось така, намалюю ще одну. Ось друга В-клітина. Вона теж має антитіла, проте вони трохи відрізняються. Подивимося чим же. Зображу їх однаковим кольором, а потім ми розберемо їх відмінності. Отже, це одне мембранно зв'язане антитіло, це інше. І це дві В-клітини. І обидві містять у своїх мембранах антитіла. В одній і другій клітини В є варіабельні ділянки антитіл, які можуть приймати різну конфігурацію. Вони можуть виглядати так і ось так. Зверніть увагу на ці фрагменти. На цей і ось цей – я виокремлю їх окремим кольором. Ось цей фрагмент у всіх незмінний, нехай він буде скрізь зеленим. А ці фрагменти варіабельні. Тобто змінювані. І у цієї клітини варіабельний фрагмент ось цей – зазначу його рожевим. І кожне з цих антитіл, пов'язаних з плазматичною мембраною, має такий варіабельний фрагмент. В інших В-клітин містяться інші варіабельні фрагменти. Відзначу їх іншим кольором. Наприклад, фіолетовим. Тобто варіабельні фрагменти будуть різними. Загалом їх на поверхні 10 000, і кожен з них матиме однакові варіабельні фрагменти, однак вони відрізнятимуться від варіабельних фрагментів цієї В-клітини. Тобто, можливо, близько 10 мільярдів комбінацій варіабельних фрагментів. Це 10 у десятому ступені, або 10 мільярдів комбінацій варіабельних фрагментів. Запишемо: 10 мільярдів комбінацій варіабельних фрагментів. І тут виникає перше питання - а я ще не казав вам, для чого призначені ці варіабельні фрагменти - яким чином виникає така величезна різноманітність комбінацій? Вочевидь, що це білки - чи, можливо, менш очевидно - але ці білки, є складовими частинами більшості клітин, виробляються генами цієї клітини. Якщо зобразити клітинне ядро, усередині ядра міститься ДНК. І клітина має ядро. Усередині ядра міститься ДНК. Якщо обидві клітини є В-лімфоцитами, вони мають загальне походження, я вважаю, і, напевно, однакові ДНК? Хіба вони не повинні мати однакову ДНК? Я ставлю тут знак питання. Якщо в них справді загальна ДНК, то чому білки, які вони синтезують, відрізняються одна від одної? Як вони змінюються? І ось чому я вважаю В-клітини - і ви побачите, що це також справедливо і для Т-клітин, такими дивними, тому що в процесі свого розвитку, в процесі гематопоезу, що означає розвиток лімфоцитів, на одній із стадій їхнього розвитку відбувається інтенсивне перемішування фрагментів ДНК, які кодують ці фрагменти білків. Відбувається інтенсивне змішування. Коли ми говоримо про ДНК, то маємо на увазі, що необхідно зберегти якомога більше інформації, а не досягти максимального перемішування. Однак у процесі дозрівання лімфоцитів, тобто В-клітин на одній із стадій їх дозрівання відбувається навмисне повторне перемішування ДНК, яка кодує цей фрагмент. Саме це обумовлює різноманітність різних варіабельних фрагментів цих мембранно-пов'язаних імуноглобулінів. І зараз ми дізнаємося, для чого потрібна ця різноманітність. Існує безліч мікроорганізмів, здатних інфікувати наш організм. Віруси мутують і розвиваються, як і бактерії. І невідомо, що проникне в організм. За допомогою В-клітин, а також Т-клітин імунна система забезпечує захист, створюючи безліч комбінацій варіабельних фрагментів, які можуть зв'язуватися з різними шкідливими організмами. Уявимо, що це новий вид вірусу, який щойно з'явився. Насамперед такого вірусу не існувало, і ось В-клітина контактує з цим вірусом, але вона не може до нього прикріпитися. І інша В-клітина контактує з цим вірусом, але знову нічого не виходить. Можливо, кілька тисяч В-клітин контактують з цим вірусом, і не зможуть до нього прикріпитися, але у нас така велика кількість В-клітин, що містять величезну кількість різних комбінацій варіабельних фрагментів на рецепторах, що зрештою, якась із В-клітин зв'яжеться із цим вірусом. Наприклад, ця. Або ця. І утворює зв'язок. Вона зможе утворити зв'язок із ділянкою поверхні цього вірусу. Або ж із ділянкою поверхні нової бактерії, або якогось чужорідного білка. І ділянка поверхні бактерії, з якою зв'язується B-клітина, наприклад, із цим, - називається епітоп. Епітоп. І після того, як B-клітина зв'язалася з незнайомим патогеном - а ви пам'ятаєте, що іншим В-клітинам цього не вдалося - тільки цій клітині, що має конкретну комбінацію, одну з десяти в десятому ступені. Комбінацій менше, ніж 10 у десятому ступені. У процесі розвитку зникають усі ті комбінації, які можуть зв'язуватися з клітинами нашого організму, на які не має бути імунної відповіді. Іншими словами, комбінації, які забезпечують імунну відповідь клітинам організму, поступово зникають. Тобто не існує 10-ти в 10-й мірі насправді, або, іншими словами, 10-ти мільярдів комбінацій цих білків, їхня кількість менша, вона виключає комбінації, які можуть зв'язатися з власними клітинами, проте однаково кількість комбінацій готових до того, щоб зв'язатися з фрагментом якогось патогену вірусної або бактеріальної природи, дуже багато. І як тільки якась із цих В-клітин зв'язалася з патогеном, вона посилає сигнал, що вона підходить для цього абсолютно нового патогену. Після зв'язування з новим патогеном відбувається її активація. Після зв'язування із новим патогеном відбувається активація. Зупинимося на цьому детальніше. Насправді для активації необхідна участь Т-хелперів, але ми не вдаватимемося до деталей у цьому відеоролику. В даному випадку нас цікавить зв'язування B-клітини з патогеном, і припустимо, що це веде до активації. Але майте на увазі, що в більшості випадків також потрібні Т-хелпери. І ми обговоримо пізніше, чому вони такі важливі. Це своєрідний механізм страхування нашої імунної системи від помилок. Після того, як B-клітина активувалася, вона починає клонуватися. Вона ідеально підходить для вірусу та починає клонувати себе. Клонувати себе. Вона ділиться та відтворює саму себе. Давайте зобразимо. В результаті з'являється безліч варіантів цієї клітини. Безліч її варіантів. Зобразимо їх. І всі мають рецептори на мембрані. Їх також близько десяти тисяч. Я не малюватиму їх усі, а зображу по парі на кожній мембрані. При розподілі ці клітини також диференціюються, тобто поділяються за функціями. Існують дві основні форми диференціації. Виробляються сотні тисяч таких клітин. Деякі їх стають клітинами пам'яті. Клітини пам'яті. Це теж В-клітини, які протягом тривалого часу зберігають ідеальний рецептор з ідеальним варіабельним фрагментом. Зобразимо пару рецепторів тут. Ось це клітини пам'яті... Ось вони. Деякі клітини стають клітинами пам'яті, і їхня кількість з часом збільшується. Якщо цей патоген інфікує вас, наприклад, через 10 років, то у вас в запасі буде більше таких клітин, тобто велика ймовірність того, що вони будуть контактувати з ним і активуватися. Деякі клітин трансформуються в эффекторные клітини. Такі клітини здійснюють певні дії. Клітини трансформуються та перетворюються на ефекторні В-клітини або плазматичні клітини. Це заводи для виробництва антитіл. Фабрики для виробництва антитіл. Вироблені антитіла містять таку саму комбінацію, яка спочатку була на плазматичній мембрані. Вони виробляють антитіла, що ми обговорювали, виділяють антитіла. Вони виробляють величезну кількість білків, що мають унікальну здатність зв'язуватися з новим патогеном, з цим небезпечним організмом. Вони мають унікальну здатність до зв'язування. Активовані ефекторні клітини виробляють приблизно 2000 антитіл за секунду. І виходить, що раптово велика кількість антитіл проникає в тканини і починає циркулювати по всьому організму. Значення гуморальної системи в тому, що при раптовій появі невідомих вірусів, що інфікують наш організм, починається виробництво антитіл. Вони виробляються ефекторними клітинами, після чого специфічні антитіла зв'язуються із вірусами. Я зобразю це так. Специфічні антитіла. Специфічні антитіла починають зв'язуватися з вірусами, приносячи користь у кількох аспектах. Розглянемо їх. По-перше, вони «відзначають» патогени, для їхнього подальшого захоплення. Щоб активізувати фагоцитоз – цей процес називається опсонізацією. Опсонізація. Це процес «позначення» патогену у тому, щоб фагоцитам було простіше захопити її і поглинути; антитіла повідомляють фагоцитам, що цей об'єкт вже готовий до захоплення, що слід захопити саме цей об'єкт. По-друге, ускладнюється функціонування вірусів. Адже до вірусів приєднується великий об'єкт. Тому їм важче проникати у клітини. І по-третє, у кожному з цих антитіл є два однакові важкі ланцюги, і два однакові легкі ланцюги. Два легкі ланцюги. На кожному з цих ланцюгів є специфічний варіабельний фрагмент, і кожен із цих ланцюгів може зв'язуватися з епітопом на поверхні вірусу. І що ж відбувається, коли один із них пов'язується з епітопом одного вірусу, а інший – з епітопом іншого? В результаті ці віруси як би склеюються між собою, і це навіть ефективніше. Вони не можуть виконувати свої функції. Вони не зможуть проникати через клітинні мембрани і при цьому вони позначені. Вони опсонізуються і фагоцити можуть їх захопити. Ми ще поговоримо про В-клітини. Мені здається дивним факт, що створюється така велика кількість комбінацій, і їх виявляється достатньо, щоб розпізнати майже всі можливі організми, що існують у рідинах нашого організму, але ми з вами ще не відповіли на питання, що відбувається, коли патогенам вдалося проникнути в клітини, або коли ми маємо справу з раковими клітинами і як знищуються вже інфіковані клітини.

Диференціювання В-лімфоцитів

B-лімфоцити походять від плюрипотентних гемопоетичних, стволових клітин, що дають також початок всім клітинам крові. Стовбурові клітини знаходяться у певному мікрооточенні, яке забезпечує їхнє виживання, самооновлення або, при необхідності, диференціювання. Мікрооточення визначає, яким шляхом піде розвиток стовбурової клітини (еритроїдного, мієлоїдного або лімфоїдного).

Диференціювання В-лімфоцитів умовно ділиться на дві стадії - антигеннезалежну (у яку відбувається перебудова генів імуноглобулінів та їх експресія) та антигензалежну (при якій відбувається активація, проліферація та диференціювання в плазматичні клітини). Вирізняють такі проміжні форми дозріваючих В-лімфоцитів:

• Ранні попередники В-клітин - не синтезують важких і легких ланцюгів імуноглобулінів, містять зародкові IgH та IgL гени, але містять антигенний маркер, загальний із зрілими пре-В-клітинами.
• Ранні про-В-клітини – D-J перебудови в IgН генах.
• Пізні про-В-клітини - V-DJ перебудови в IgН генах.
• Великі пре-В-клітини - IgН гени VDJ-перебудовані; у цитоплазмі є важкі ланцюги класу μ, експресується пре-В-клітинний рецептор.
• Малі пре-В-клітини – V-J перебудови в IgL генах; у цитоплазмі є важкі ланцюги класу μ.
• Малі незрілі В-клітини – IgL гени VJ-перебудовані; синтезують важкі та легкі ланцюги; на мембрані експресуються імуноглобуліни (B-клітинний рецептор).
• Зрілі В-клітини - початок синтезу IgD.

В-клітини надходять з кісткового мозку у вторинні лімфоїдні органи (селезінку та лімфатичні вузли), де відбувається їх подальше дозрівання, презентація антигена, проліферація та диференціювання в плазматичні клітини та В-клітини пам'яті.

В-клітини

Експресія всіма В-клітинами мембранних імуноглобулінів дозволяє здійснюватися клональному відбору під дією антигену. При дозріванні, стимулюванні антигеном та проліферації суттєво змінюється набір маркерів В-клітин. У міру дозрівання В-клітини перемикаються від синтезу IgM та IgD на синтез IgG, IgA, IgE (при цьому у клітин зберігається здатність синтезувати також IgM та IgD - аж до трьох класів одночасно). При перемиканні синтезу ізотипів антигенна специфічність антитіл зберігається. Розрізняють такі типи зрілих В-лімфоцитів:

• Власне В-клітини (ще звані «наївними» В-лімфоцитами) – неактивовані В-лімфоцити, які не контактували з антигеном. Не містять тільця Голла, в цитоплазмі розсіяні монорибосоми. Поліспецифічні та мають слабку спорідненість до багатьох антигенів.
• В-клітини пам'яті - активовані В-лімфоцити, які знову перейшли в стадію малих лімфоцитів в результаті кооперації з Т-клітинами. Є довгоживучим клоном В-клітин, забезпечують швидку імунну відповідь і вироблення великої кількості імуноглобулінів при повторному введенні того ж антигену. Названі клітинами пам'яті, тому що дозволяють імунній системі «пам'ятати» антиген протягом багатьох років після припинення його дії. В-клітини пам'яті забезпечують довготривалий імунітет.
• Плазматичні клітини - є останнім етапом диференціювання активованих антигеном В-клітин. На відміну від інших В-клітин несуть мало мембранних антитіл і здатні секретувати розчинні антитіла. Є великими клітинами з ексцентрично розташованим ядром і розвиненим синтетичним апаратом - шорсткий ендоплазматичний ретикулум займає майже всю цитоплазму, також розвинений і апарат Гольджі. Є короткоживучими клітинами (2-3 дні) і швидко елімінуються за відсутності антигену, що спричинив імунну відповідь.

Маркери В-клітин

Характерною особливістю В-клітин є наявність поверхневих мембранозв'язаних антитіл, що відносяться до класів IgM та IgD. У комплексі з іншими поверхневими молекулами імуноглобуліни формують антигенрозпізнавальний, рецептивний комплекс - B-клітинний рецептор, відповідальний за впізнавання антигену. Також на поверхні В-лімфоцитів розташовані антигени, що розпізнає комплекс епітоп-МНС II. Активований Т-хелпер виділяє цитокіни, що підсилюють антигенпрезентуючу функцію, а також цитокіни, що активують В-лімфоцит - індуктори активації та проліферації. В-лімфоцити приєднуються за допомогою мембранозв'язаних антитіл, що виступають у ролі рецепторів, до "свого" антигену і в залежності від одержуваних від Т-хелпера сигналів проліферують і диференціюються в плазматичну клітину, що синтезує антитіла, або перероджуються в В-клітини пам'яті. При цьому від якості та кількості антигену залежатиме результат взаємодії в даній триклітинній системі. Описаний механізм справедливий для поліпептидних антигенів щодо нестійких до фагоцитарного процесингу - т.з. тимузалежних антигенів. Для тимуснезалежних антигенів (що мають високу полімерність з епітопами, що часто повторюються, щодо стійких до фагоцитарного перетравлення і володіють властивостями мітогену) участі Т-хелпера не потрібно - активація і проліферація В-лімфоцитів відбувається за рахунок власної мітогенної активності антигену.

Роль В-лімфоцитів у презентації антигену

В-клітини здатні інтерналізувати свої мембранні імуноглобуліни разом із пов'язаним з ними антигеном і потім презентувати фрагменти антигену в комплексі з молекулами МНС класу II. При низькій концентрації антигену та при вторинній імунній відповіді В-клітини можуть виконувати роль основних антигенпрезентуючих клітин.

Клітини В-1 та В-2

Виділяють дві субпопуляції В-клітин: В-1 та B-2. Субпопуляція В-2 складають звичайні В-лімфоцити, до яких відноситься все сказане вище. В-1 - це відносно невелика група В-клітин, що виявляється у людини та мишей. Вони можуть становити близько 5% загальної популяції B-клітин. Такі клітини виникають протягом ембріонального періоду. На своїй поверхні вони експресують IgM та невелику кількість (або зовсім не експресують) IgD. Маркер цих клітин є CD5. Проте він є обов'язковим компонентом клітинної поверхні. В ембріональному періоді В1-клітини з'являються зі стовбурових клітин кісткового мозку. Протягом життя пул B-1-лімфоцитів підтримується рахунок активності спеціалізованих клітин-попередників і поповнюється рахунок клітин, що походять з кісткового мозку. Клітина-попередниця відселяється з кровотворної тканини на свою анатомічну нішу - в черевну та плевральну порожнини - ще в ембріональному періоді. Отже, місце проживання B-1-лімфоцитів – прибар'єрні порожнини.

B-1-лімфоцити значно відрізняються від B-2-лімфоцитів за антигенною специфічністю антитіл, що продукуються. Антитіла, синтезовані B-1-лімфоцитами, не мають значного розмаїття варіабельних ділянок молекул імуноглобулінів, але, навпаки, обмежені в репертуарі антигенів, що розпізнаються, і ці антигени - найбільш поширені сполуки клітинних, стінок, бактерій. Всі B-1-лімфоцити - як би один не дуже спеціалізований, але безумовно орієнтований (антибактеріальний) клон. Антитіла, що продукуються B-1-лімфоцитами, майже виключно IgM, перемикання класів імуноглобулінів у B-1-лімфоцитах не передбачено. Таким чином, B-1-лімфоцити - "загін" протибактеріальних "прикордонників" у прибар'єрних порожнинах, призначених для швидкої реакції на "інфекції, що просочуються" через бар'єри, з числа широко поширених. У сироватці крові здорової людини переважна частина імуноглобулінів - продукт синтезу саме B-1-лімфоцитів, тобто. це щодо поліспецифічні імуноглобуліни антибактеріального призначення.

Після кількох циклів проліферації лімфоцитів зазвичай відбувається їхнє диференціювання. Існує уявлення, що диференціювання (принаймні у разі лімфоцитів, що реагують на антигени) здійснюється як етап реалізації генетичної програми клітини і не потребує дії спеціальних факторів, а лише провокується процесами активації та поділу клітин. Через війну після періоду поділів у фазу спокою переходить вже якісно інша клітина.

У цілому нині диференціювання сприймається як процес, альтернативний проліферації. В його основі лежить стабільна та виборча активація груп генів (на відміну від тимчасової експресії при активації). При цьому, як правило, відбуваються звуження спектру працюючих генів та його обмеження генами «домашнього господарства» та генами, що детермінують виконання спеціалізованих функцій, властивих клітинам цього типу (наприклад, секреції імуноглобулінів плазматичними клітинами). Деталі цього процесу та його метаболічні основи вивчені недостатньо.

З відомих шляхів передачі сигналів до процесу диференціювання має відношення цАМФ-залежний шлях. Рецептори для ряду зовнішніх агентів (наприклад, адренергічних) пов'язані з білком О, але після зв'язування рецепторів цей білок втрачає спорідненість до них і входить у взаємозв'язок з аденілатциклазою, активуючи її. Аденілат-циклаза каталізує утворення з АТФ циклічного аденозинмо-нофосфату (цАМФ), який активує цАМФ-залежну протеїн-кіназу. Остання знаходиться в антагоністичних функціональних відносинах з протеїнкіназою С, що значною мірою пояснює альтернативний характер процесів проліферації та диференціювання клітин. цАМФ-залежна протеїнкіназа фосфорилює ряд білків, як мембранних (що проявляється у зміні макромолекулярної структури клітинної мембрани), так і ядерних. Серед останніх – транскрипційні фактори, що здійснюють реорганізацію активності генів. Слід, однак, підкреслити, що цАМФ-залежний; шлях призводить швидше до тимчасових і оборотних змін фенотипу: І функціональної активності клітин (тобто їх модифікації), ніж до Справжньої диференціювання.

На відміну від диференціювання лімфоцитів при їх дозріванні, результатом якої є формування клітин, готових до розпізнавання антигену та відповіді на нього, в результаті диференціювання При імунній відповіді формуються ефекторні клітини та клітини пам'яті.

А.Центральні (первинні) – тимус, червоний кістковий мозок. Первинні, оскільки тут відбувається перший незалежний антиген етап диференціювання лімфоцитів.

Б.Периферичні: лімфовузли, селезінка, дифузна тканина слизових оболонок. Тут відбувається вторинний етап – антиген – залежне диференціювання лімфоцитів.

Шкіру відносять і до центральних та до периферичних органів.
У центральних органах розвиток лімфоцитів залежить від контакту з антигеном. На цьому етапі клітини набувають спеціальних рецепторів - маркери і стають імунокомпетентними (здатними розрізняти різні класи чужорідних структур). Ця здатність закладена в геномі, що не вимагає присутності антигену. Теоретично формується здатність клітин реагувати у майбутньому на чужорідні структури. Один лімфоцит – один антиген.
У периферичних органах утворюються ефекторні лімфоцити, здатні не тільки розрізняти, а й знищувати чужорідні структури (Т-кілери, плазмоцити, Т і клітини пам'яті). Утворення цих клітин залежить від потреб організму.

Весь шлях розвитку В-лімфоцитів від поліпотентної стовбурової кровотворної клітини до утворення синтезуючих антитіла плазматичних клітин та В-клітин пам'яті включає антигеннезалежну і антигензалежну стадії диференціювання . Антигеннезалежне диференціювання В-лімфоцитів відбувається в кістковому мозку, в її основі лежить перебудова генів імуноглобулінів, що призводить до формування клонів В-лімфоцитів, що експресують на своїй поверхні рецепторні імуноглобуліни різної специфічності. У процесі антигензалежної диференціювання в периферичних лімфоїдних органах відбувається активація В-лімфоцитів в результаті розпізнавання відповідних антигенів за допомогою імуноглобулінових антигенрозпізнаючих рецепторів (ВКР); їх проліферація та диференціювання в плазматичні клітини, що синтезують антитіла, та В-клітини пам'яті. На цій стадії відбувається також реарранжування генів імуноглобулінів, що призводить до синтезу різних ізотипів імуноглобулінів.

Освіта В-лімфоцитів починається в ембріогенезі і продовжується протягом усього життя. В ембріональному періоді В-лімфоцити утворюються в жовтковому мішку, ембріональної печінки та в ембріональному кістковому мозку. Після народження єдиним джерелом В-лімфоцитів у ссавців та людини є кістковий мозок.

Основні етапи диференціювання В-лімфоцитів

Схема, що відбиває основні етапи диференціювання В-лімфоцитів, представлена ​​на рис.19.

Рисунок 19. Основні етапи диференціювання В-лімфоцитів

· СКК - стовбурова кровотворна клітина кісткового мозку;

· ЛСК - лімфоїдна стовбурова клітина (загальний попередник лімфопоезу);

· ПВ - попередник В-лімфоцитів;

· У 0 -лімфоцити;

· В 1 - лімфоцити (наївні В-лімфоцити);

· У 2 - лімфоцити;

Родоначальником В-лімфоцитів, як і інших клітин крові, є поліпотентна стовбурова кровотворна клітина кісткового мозку (СКК). Через стадію лімфоїдної стовбурової клітини (ЛСК) - загального попередника всіх (Т-і В-) лімфоцитів - відбувається формування попередників В-лімфоцитів (пВ), які потім перетворюються на незрілі 0-лімфоцити. Це диференціювання відбувається у кістковому мозку без взаємодії з антигенами.

Попередники В-лімфоцитів утворюються з лімфоїдних стовбурових клітин під впливом мікрооточення кістковомозкових стромальних клітин. Стромальні клітини підтримують процес розвитку пВ клітин шляхом прямих міжклітинних взаємодій за допомогою різних молекул клітинної адгезії (VLA-4, VCAM-1 та ін), а також за допомогою поверхневих молекул стромальних клітин, таких як SCF (фактор стовбурових клітин). Стромальні клітини кісткового мозку секретують також цілу низку цитокінів: ІЛ-3,4,6, а також ІЛ-7, який підтримує процес розвитку пВ-клітин на ранніх етапах їх розвитку.

У 0 -лімфоцити мігрують потім через кровотік і заселяють тимунезалежні зони периферичних лімфоїдних органів. Там відбувається подальше дозрівання і диференціювання В-лімфоцитів до стадії В 1 і В 2 і набуття ними здатності до синтезу всіх класів імуноглобулінів у відповідь на антигени, що надходять в організм.

0 -лімфоцити- Це популяція імунологічно незрілих В-лімфоцитів. На поверхні мають лише антигенраспознающие рецептори, які стосуються класу IgМ. Проте щільність цих рецепторів на одиницю поверхні клітин дуже низька, тому вони можуть забезпечити ефективної взаємодії з антигеном і синтезують IgМ в периферичну кров. Стадія 0 відповідає моменту формування клонів В-лімфоцитів. Клон В-лімфоцитів – це група В-лімфоцитів, які мають на своїй поверхні імуноглобулінові рецептори однієї специфічності. На стадії 0 кістковомозкові В-лімфоцити проходять негативну селекцію, внаслідок якої аутореактивні клони В-лімфоцитів гинуть від апоптозу або піддаються рецепторного редагуваннящо позбавляє їх імуноглобулінові рецептори здатності до взаємодії з власними антигенами. Ці процеси лежать в основі формування центральної В-клітинної толерантності..

Незрілі В 0 -лімфоцити, які залишають кістковий мозок і виходять на периферію, називаються ще транзиторними В-лімфоцитами. При контакті з антигенами на периферії функціонально незрілі транзиторні В-лімфоцити вступають у стан анергії або гинуть від апоптозу.

У 1-лімфоцити – це наївні В-лімфоцити , які ще не зустрічалися з антигеном, вони мають досить коротку тривалість життя (від 5-6 днів до 3-4 місяців). Якщо наївні 1-лімфоцити не зустрінуться з відповідним ним за специфічністю антигеном, вони гинуть, оскільки не зможуть стати резидентними, що знаходяться в лімфоїдних фолікулах 2-лімфоцитами.

На поверхні 1 -лімфоцитів експресуються одночасно IgМі IgDоднієї і тієї ж антигенної специфічності, але IgD-рецептори на В 1 -лімфоцитах представлені набагато меншою мірою. Хоча IgD є характеристичним поверхневим маркером зрілих наївних В-лімфоцитів, його функція поки не з'ясована, проте доведено необхідність наявності IgD для розвитку В-лімфоцитів та їхньої відповіді на більшість антигенів. Щільність рецепторного IgM на одиницю поверхні 1 -клітин значно вище, ніж на стадії 0.

При зустрічі з відповідним ним за специфічністю антигеном наївні 1-лімфоцити розпізнають його за допомогою ВКР, активуються і вступають у проліферацію з подальшим диференціюванням в плазматичні клітини, що синтезують антитіла. Однак 1 -лімфоцити можуть безпосередньо реагувати переважно на тимуснезалежні антигени синтезом IgМ. Примовані антигеном 1 -лімфоцити- Це вже повністю зрілі В-клітини, але ще не перейшли в стадію 2 і не стали резидентними фолікулярними В-лімфоцитами.

В 2-лімфоцити(звані ще фолікулярними В-лімфоцитами , або В-2-лімфоцитами ) утворюються з прімірованих В 2 -лімфоцитів і знаходяться головним чином у фолікулах лімфовузлів та інших лімфоїдних органів, де контактують з антигеном, представленим на поверхні АПК. Потім проліферують, утворюючи зародкові центри фолікулів і диференціюються в плазматичні клітини, що синтезують антитіла. У 2-лімфоцити - це велика за чисельністю популяція, що складається з зрілих імунокомпетентних клітин. На поверхні 2 -лімфоцитів у високій концентрації експресується імуноглобулін D (диференціювальний), а також містяться антигенрозпізнавальні рецептори, що відносяться до всіх класів імуноглобулінів. У 2-лімфоцити здатні реагувати на будь-які антигени (як тимуcнезалежні, так і тимузалежні) і здійснювати синтез імуноглобулінів усіх класів, що становить основу вторинної гуморальної адаптивноїімунної відповіді. Вони вимагають для своєї активації допомоги з боку Т-хелперів, взаємодія з якими здійснюється в лімфоїдних фолікулах як при безпосередньому контакті цих клітин, так і за допомогою цитокінів, що синтезуються Т-хелперами (ІЛ-2, IFN-γ, ІЛ-4, ІЛ- 5 та ін).

Сигнали від Т-хелперів індукують у фолікулярних 2 -лімфоцитах перемикання ізотипів імуноглобулінів, що забезпечує продукцію антитіл з оптимальними властивостями, необхідними для боротьби з цим антигеном. У процесі розвитку імунної відповіді середня афінність антитіл, що продукуються, зростає (процес, званий афінним дозріванням). Це відбувається тому, що в процесі проліферації клону В-лімфоцитів, що відповідає на антиген, в цих клітинах відбуваються соматичні гіпермутації, а потім - селекція найбільш ефективно зв'язуючих антиген варіантів (тих В-лімфоцитів, чиї ВКР мають максимальну афінність до даного В-клітинного епітопу).

У 2-лімфоцити диференціюються не тільки в плазматичні клітини, що синтезують імуноглобуліни, але з них утворюються і В-клітини пам'яті , що зберігають інформацію про антиген. В-клітини пам'яті – це довгоживучі малі В-лімфоцити, що утворилися із зрілих В-клітин внаслідок стимуляції антигеном за участю Т-лімфоцитів. При повторному впровадженні в організм цього антигену завдяки В-лімфоцитам пам'яті прискорюється розпізнавання антигену, проліферація відповідного клону В-лімфоцитів та здійснюється швидкий синтез великої кількості специфічних антитіл проти нього.

В-лімфоцити пам'яті без антигену можуть також перетворюватися на плазматичні клітини і синтезувати антитіла певної специфічності, забезпечуючи імунітет. Так, на віруси віспи, поліомієліту, кору такий процес здійснюється практично все життя, на правцевий токсин – лише близько 5 років, на дизентерійну паличку – близько 1 місяця. Проблема посилення імуногенності та збільшення термінів імунологічної пам'яті є дуже важливою для створення ефективних вакцин.

На стадії 2 в результаті антигензалежної диференціювання всередині кожного клону В-лімфоцитів, що реагує на даний антиген, по черзі, в результаті перемикання генів, що кодують синтез важких ланцюгів молекул імуноглобулінів, утворюються чотири основні групи 2 -лімфоцитів: Bm, Bg, Be, Ba, які здійснюють відповідно синтез та секрецію IgM, IgG, IgE та IgA. Цей процес схематично зображено на рис. 20.

Малюнок 20. Диференціювання В2-лімфоцитів

Першою в процесі диференціювання утворюється група 2 -лімфоцитів, на поверхні яких є IgD і IgM, ці клітини будуть здійснювати синтез на експорт IgM. Потім, в результаті перемикання генів у процесі диференціювання, утворюється група 2 -лімфоцитів, що містять на поверхні IgD і IgG, які синтезують IgG проти даного антигену; третьої утворюється група 2 -лімфоцитів, що мають на поверхні IgD і IgE і синтезують IgE; і, нарешті, четвертої - 2 -лімфоцити, що містять на поверхні IgD і IgA, вони диференціюються в плазматичні клітини, що синтезують IgA. IgD, що міститься на поверхні 2 -лімфоцитів, має тільки мембранозв'язану форму і на експорт в нормі практично не синтезується, тому в плазмі крові він міститься в слідових кількостях. Механізм дії цього імуноглобуліну поки що мало вивчений, проте експериментально показано, що його видалення з поверхні В-лімфоцитів призводить до втрати ними здатності до реакції на тимузалежні антигени.

Таким чином, при вступі в організм будь-якого антигену (тимуснезалежного або тимусзалежного) першим проти даного антигену в процесі гуморальної імунної відповіді синтезується IgM, а потім йде синтез всіх інших класів імуноглобулінів - IgG, IgE та IgAщо забезпечує ефективний захист усіх органів і тканин організму.

B-лімфоцити(B-клітини, від bursa fabricii птахів, де вперше були виявлені) – функціональний тип лімфоцитів, які відіграють важливу роль у забезпеченні гуморального імунітету. При контакті з антигеном або стимуляції з боку T-клітин деякі B-лімфоцити трансформуються у плазматичні клітини, здатні до продукції антитіл. Інші активовані B-лімфоцити перетворюються на B-клітини пам'яті. Крім продукції антитіл, В-клітини виконують безліч інших функцій: виступають як антигенпрезентуючі клітини, продукують цитокіни і екзосоми.

У ембріонів людини та інших ссавців B-лімфоцити утворюються в печінці та кістковому мозку зі стовбурових клітин, а у дорослих ссавців – лише у кістковому мозку. Диференціювання В-лімфоцитів проходить у кілька етапів, кожен із яких характеризується присутністю певних білкових маркерів та ступенем генетичної перебудови генів імуноглобулінів.

Аномальна активність В-лімфоцитів може бути причиною аутоімунних та алергічних захворювань.

Існує кілька підтипів В-лімфоцитів. Основна функція В-клітин- ефекторна участь у гуморальних імунних реакціях, диференціація внаслідок антигенної стимуляції до плазматичних клітин, що продукують антитіла. Розвиток В-лімфоцитів протягом усього постембріонального періоду протікає у кістковому мозку. Під впливом клітинного кістковомозкового мікрооточення та гуморальних факторів кісткового мозку з стовбурової лімфоїдної клітиниформуються В-лімфоцити. Ранні етапи розвитку В-лімфоцитів залежать від прямої контактної взаємодії із стромальними елементами. Пізніші етапи розвитку В-лімфоцитів протікають під впливом гуморальних факторів кісткового мозку.

Утворення В-клітин у плода відбувається в печінці, надалі-в кістковому мозку. Процес дозрівання В-клітин здійснюється у дві стадії:

• антиген-незалежну,
• антиген – залежну.

Антиген -незалежна фаза. В-лімфоцит в процесі дозрівання проходить стадію пре-В-лімфоциту-активно проліферуючої клітини, що має цитоплазмові H-ланцюги типу C мю (тобто IgM). Наступна стадія – незрілий В-лімфоцит характеризується появою мембранного (рецепторного) IgM на поверхні. Кінцева стадія антигеннезалежного диференціювання - утворення зрілого В-лімфоциту, який може мати два мембранні рецептори з однаковою антигенною специфічністю (ізотипу) - IgM та IgD. Зрілі В-лімфоцити залишають кістковий мозок і заселяють селезінку, лімфовузли та інші скупчення лімфоїдної тканини, де їх розвиток затримується до зустрічі зі своїм антигеном, тобто. до здійснення антиген-залежного диференціювання.

Антиген-залежне диференціюваннявключає:

• активацію,
• проліферацію,
• диференціювання В-клітин у плазматичні клітини та В-клітини пам'яті.

Активація здійснюється різними шляхами, що залежить від властивостей антигенів та участі інших клітин (макрофагів, Т-хелперів). Більшість антигенів, що індукують синтез антитіл, для індукції імунної відповіді вимагають участі Т-клітин-тимус-залежні антигени. Тимус-незалежні антигени (ЛПС, високомолекулярні синтетичні полімери) здатні стимулювати синтез антитіл без допомоги Т-лімфоцитів.

В-лімфоцит за допомогою своїх імуноглобулінових рецепторів розпізнає та пов'язує антиген. Одночасно з В-клітиною антиген за поданням макрофага розпізнається Т-хелпером (Т-хелпером 2), який активується і починає синтезувати фактори зростання та диференціювання. Активований цими факторами В-лімфоцит зазнає ряду поділів і одночасно диференціюється в плазматичні клітини, що продукують антитіла.

Шляхи активації В-клітин та кооперації клітин в імунній відповіді на різні антигени та за участю популяцій, що мають і не мають антиген Lyb5, популяцій В-клітин відрізняються. Активація В-лімфоцитів може здійснюватися:

• Т-залежним антигеном за участю білків МНС класу 2 Т-хелпера;
• Т-незалежним антигеном, що має у складі мітогенні компоненти;
• поліклональний активатор (ЛПС);
• антимю імуноглобулінами;

Т-незалежним антигеном, що не має мітогенного компонента.