Основним місцем диференціювання та онтогенезу у лімфоцитів. В-лімфоцити. ~Значення місцевого імунітету в імунному процесі

Походження та диференціювання В-лімфоцитів

Диференціювання та дозрівання В-лімфоцитів відбуваються спочатку в кістковому мозку, а потім у периферичних органах імунної системи, куди вони відселяються на стадії попередників. Нащадками В-лімфоцитів є клітини імунологічної пам'яті та плазматичні клітини. Основні морфологічні ознаки останніх – велика цитоплазма, розвинений ендоплазматичний ретикулум та апарат Гольджі з великою кількістю рибосом. Активно синтезуючий плазмоцит живе недовго, трохи більше 2-3 діб.

Функціональною активністю В-лімфоцитів керують розчинні антигени та імуноцитокіни Т2-хелпера, макрофага та інших клітин, наприклад, ІЛ-4, 5, 6.

Основні етапи диференціювання В-лімфоцитів:

· ППСК кісткового мозку (поліпотентна стовбурова клітина)

· ЛСК - лімфоїдно-стволова клітина (загальний рпедш лімфопоезу)

· Предш-к В-лімфоцитів

· В0-лімфоцити

· В1-лімфоцити

· В2-лімфоцити

Етапи антигеннезалежної (у яку відбувається перебудова генів імуноглобулінів та їх експресія) диференціювання в кістковому мозку: ППСК - ЛСК - передш-і В-лімфоцитів - В0.

Етапи антигензалежної диференціювання (при якій відбувається активація, проліферація та диференціювання в плазматичні клітини) у тимунезалежних зонах периферичних органах імунітету: В1-лімфоцити – В2-лімфоцити.

Родоначальником В-лімфоцитів, як і інших клітин крові яв-ся ППСК кісткового мозку. Через стадію ЛСК – загального попередника всіх Т та В-лімфоцитів – відбувається формування попередників В-лімфоцитів (пВ), кіт потім перетворюються на незрілі В0-лімфоцити. Це диференціювання відбувається у кістковому мозку.

В0-лімфоцити мігрують потім через кровотік і потім заселяють тимуснезалежні зони периф лімфоїдних органів. Там відбувається подальше дозрівання та диференціювання В-лімфоцитів. На поверхні є лише антигенраспознающие рецептори, які стосуються класу IgM.

В1-лімфоцити – це слід, зріліша стадія диференціювання периферичних В-лімфоцитів. На їх поверхні також міститься рецепторний IgM, але його щільність на од поверх клітин вище, ніж на стадії В0. На їхній поверхні мембранний маркер CD5, який не характерний для В2-лімфоцитів.

В2-лімфоцити - це велика за чисельністю населення, що складається з зрілих імунокомпетентних клітин. На поверхні В2-л утворюється імуноглобулін D (диференціювальний), що є ознакою їхньої зрілості. Крім того, на їх поверх є антигенрозпізнавальні рецептори, що відносяться до всіх класів імунолобулінів. Вони диферен не тільки в плазматичні клітини, синтез імуноглобуліни, але з них утворюються і В-лімфоцити пам'яті. На поверхні містяться IgM, IgG, IgE, IgA.

Таким чином, при надходженні в організм будь-якого антигену (Тзавіс або Тнезавіс) першим проти даного антигену в процесі гуморальної імунної відповіді синтез-ся IgM, а потім йде синтез всіх інших класів імуногл - IgG, IgE, IgA, що забезпечує ефективний захист усіх органів і тканин організму.

Основні рецептори:

На поверхні В-лімфоцитів є слід рецептори:

· Імуноглобулінові антигенрозпізнавальні рецептори;

· Рецептор до еритроцитів мишей;

· C3b-рецептор (до третього компонента системи комплементу)

· Fc-рецептори (до Fc-фрагментів імуноглобулінів);

· Рецептори до В-мітогенів;

· Рецептор до вірусу Енштейна-Барра (збудник інфекційного мононуклеозу).

3. Методи оцінки Т-системи.
А. Кількісна оцінка.

Визначення кількості Т-лімфоцитів. Метод Е-розетко-освіти (Е-РОК).
Принцип методу: першому етапі методом центрифугування в градієнті щільності з крові виділяють лімфоцити. На другому етапі за допомогою реакції розеткоутворення з еритроцитами барана визначають відсоток Т-лімфоцитів від загального числа. Реакція розеткоутворення ґрунтується на наявності на поверхні Т-лімфоцитів рецепторів, здатних фіксувати еритроцити барана. Тому при додаванні до суспензії лімфоцитів еритроцитів барана останні адсорбуються Т-лімфоцитами. Структури, що утворюються при цьому, називаються розетками. Розеткоутворювальною вважається клітина, оточена трьома і більше еритроцитами. Загальну кількість лімфоцитів та кількість розеток підраховують під мікроскопом.

В-клітинна активація

Мал. 3-20. В-клітинний рецепторний комплекс.

В ембріогенезі людини перші В-лімфоцити з'являються у печінці і потім у кістковому мозку. Після народження В-клітинний імунопоез відбувається в основному в кістковому мозку, де В2-лімфоцити проходять кілька послідовних стадій: лімфоїдна клітина-попередник -> рання про-В-клітина -> пізня про-В-клітина велика пре-В-клітина -> мала

пре-В-клітина -» незріла В-клітина зріла В-клітина.

Підраховано, що в результаті 1012 В-лімфоцитів і плазматичних клітин, що з них відбуваються, у людини синтезують близько 102() молекул імуноглобулінів (антитіл) у вільній і мембанній формі і більшість з них знаходиться в сироватці.

У становленні В-клітин у кістковому мозку головну роль відіграє формування повноцінного ТСК. У процесі розвитку, диференціювання та функціонування доля В-клітини визначається кількістю та якістю сигналів, одержуваних через ТСК. Так само, як у тимусі, щодо Т-лімфоцитів у кістковому мозку після стадії загального лімфоїдного попередника запускається процес перегрупування генів імуноглобулінів.

Легкі та важкі ланцюги імуноглобулінів кодуються генами, розташованими на різних хромосомах (див. рис. 3-23). Гени, що кодують важкий ланцюг, знаходяться на хромосомі 14 і включають велику групу У-генів (з V-, В- та ]-сегментами) і С-гени (кодують константі домени молекули імуноглобуліну). Гени, що кодують легкий ланцюг, картовані на хромосомі 2, гени легкого ланцюга X картовані на хромосомі 22. Перебудова генів імуноглобулінів відбувається аналогічно до перебудови генів ТСК (рис. 3-22).

У стадії ранньої про-В-клітини експресуються гени, що активують рекомбінацію (КАС1 і КАС2), і відбувається перегрупування генів важких ланцюгів ТСК. Ця стадія характеризується синтезом ц-ланцюгів та їх первісною появою в цитоплазмі клітини (цитоплазматична ц-ланцюг), а потім на її мембрані (мембранна | легкого ланцюга, позбавленого У-регіону. Сурогатний ланцюг складається з двох поліпепідів, що позначаються як А5 (С0179Ь) і У-пре-В (С0179а). Подібного роду пре-ТСК формується при розвитку Т-лімфоцитів.

У людини виявлена ​​мутація гена СБ179Ь, що призводить до порушення розвитку В-клітин та розвитку синдрому агаммаглобулінемії. За відсутності Х5-ланцюга порушується диференціювання про-В-клітин до стадії пре-В-лімфоцитів. У міру дозрівання В-клітин експресія генів СБ179а та СВ179Ь закінчується.

Мал. 3-22. Схема перегрупування генів важкої та легких ланцюгів В-клітинного рецептора [Смаре! Н„ 2006].

Важливу роль у розвитку та функціонуванні ТСК відіграють субодиниці 1§а (СБ79а) та 1§(3 (С079Ь). Обидві субодиниці з'являються на поверхні клітини до експресії важкого р-ланцюга.

1§а і 1§р, крім позаклітинного та трансмембранного домену, мають цитоплазматичний домен з консервативним мотивом 1ТАМ. Ці субодиниці пов'язані між собою дисульфідним зв'язком (між цистеїнами, розташованими у позаклітинних доменах) у гетеродимери. Два такі гетеродимери здійснюють трансдукцію сигналу.

Відомі імунодефіцити, у патогенезі яких важливу роль відіграє дефект генів, що кодують дані субодиниці. Нульова мутація 1§а призводить до повної блокади диференціювання В-лімфоцитів зі стадії про-В-клітин до стадії пре-В-лімфоцитів. Важливо, що послідовність експресії та складання ТСК визначає різні стадії розвитку В-клітин. У відсутність експресії пре-ВСК неможливий перехід про-В-клітин у пре-В-клітини. Такі клітини піддаються апоптозу. Поява пре-В-рецептора на мембрані клітини супроводжується інактивацією генів ВАС та інтенсивною клітинною проліферацією.

При переході про-В-клітин у пре-В-клітини 1§а-1§р-гетеродимер бере участь у запуску алельного виключення, клонального розширення та перегрупування генів легкого ланцюга. У стадії пре-В-клітини знову експресуються гени КАС1 і КАС2Ч що необхідно для перебудови генів легкого ланцюга та остаточного формування ТСК.

Після перебудови генів легкого ланцюга на В-клітині експресується повноцінний ТСК, що містить легкий (к-або Х-) ланцюг, р-ланцюг і 1§а-1^р-гетеродимер. Цю стадію розвитку називають незрілим Б-лімфоцитом. 1§М+ В-клітини найбільш чутливі до розвитку толерантності.

В останній стадії розвитку В-лімфоциту з'являється додаткова експресія 1Б. Перед експресією 1§Ю відбувається вибраковування аутоагресивних клонів В-лімфоцитів, що взаємодіють з високим афінітетом з аутоантигенами. Цей механізм називається делецією аутоагресивних клонів. Зрілі В-лімфоцити з повноцінним антигенрозпізнавальним ТСК залишають кістковий мозок і мігрують до периферичних органів імунної системи, де розпізнають споріднений антиген і вступають у стадію В-клітинного імуногенезу, що закінчується синтезом антитіл. Як такі В-лімфоцити (переважна більшість) не виробляють антитіл, але вони є попередниками плазматичних клітин, що виконують цю функцію.

Крім ТСК, у процесі диференціювання В-клітини експресуються інші молекули, необхідні для повноцінного розпізнавання антигену та взаємодії з іншими клітинами (див. рис. 3-22).

Зрілі В-лімфоцити мігрують до периферичних лімфоїдних органів (лімфатичні вузли, селезінку), де формують первинні фолікули. У цих структурах В-лімфоцити взаємодіють з ФДК, що представляють тривалий час на своїй поверхні через Рс-рецептори комплекси «антиген-антитіло», які містять також компоненти комплементу. В-лімфоцити безпосередньо контактують з ФДК та розпізнають антиген через специфічний ТСК. ТСК з антигенною молекулою переміщається всередину В-лімфоциту, піддається процесингу, та антигенна детермінанта, вбудована в молекулу НЬА класу II, транспортується на клітинну мембрану. Для подальшого диференціювання В-клітин потрібна взаємодія з Т-хелперами.

У проліферуючих центробластах відбувається додатковий процес формування різноманітності антитіл внаслідок соматичної гіпермутації у вже перебудованих У-генах імуноглобулінів. Суть соматичної гіпермутації полягає у виникненні точкових мутацій в У-областях генів імуноглобулінів. У гіпермутації бере участь фермент - індукована активацією цитидиндезаміназ, (АГО; англ. Ас1:1уа&оп-1пс1ісес1 суше Веат1пазе) - замінює основу цитидин на урацил в молекулі ДНК. Цей фермент експресується при взаємодії СЮ40 та СЭ40Ь. При дефіциті АГО порушено перемикання класу імуноглобулінів з розвитком тяжкого імунодефіциту (див. табл. 3-3, розділ 11.2). Потім центробласти мігрують у світлу зону гермінативного центру, де вони взаємодіють із ФДК. Краще виживають ті В-лімфоцити, чий ТСК зв'язується з антигеном, що презентується ФДК, з більшою афінністю. Таким чином відбувається антигензалежна позитивна селекція В-лімфоцитів.

В-клітин з Т-хелперами індукує Т-залежне перемикання ізотипу імуноглобулінів (рис. 3-23). Перемикання ізотипів антитіл у наївних 1§М+1§Е~ В-клітинах відбувається за рахунок рекомбінації,

Гермінативний центр

при якій УЩ-гени з'єднуються з іншим СН-геном. Потім відбувається делеція ДНК між точками рекомбінації всередині послідовностей, що повторюються, відомих як $мІск (5)-регіони і вирізуваних як циркулярні ДНК. В результаті цих перебудов відбувається перемикання вироблення з 1§М-антитіл на 1§С-, 1§Е- або 1§А-антитіла тієї ж специфічності.

При мутації гена, що кодує ліганд СБ40, перемикання ізотипів імуноглобулінів у В-лімфоцитах не відбувається і розвивається імунодефіцит з підвищенням рівня 1М (гіпер-1М-синдром) і відсутністю інших класів імуноглобулінів. Такі хворі чутливі до піогенних інфекцій та потребують введення імуноглобулінів інших класів (див. розділ 11.2). Цитокіни беруть участь у всіх етапах диференціювання В-лімфоцитів, у тому числі у перемиканні ізотипів імуноглобулінів (рис. 3-24).

Кінцева стадія диференціювання В-лімфоциту – плазматична клітина. На мембрані плазматичної клітини не експресуються імуноглобулінові рецептори, НЬА класу II та інші молекули, характерні для В-лімфоцитів. Плазмоцити активно синтезують та секретують

Плазматичні клітини

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.

Наївні Т-лімфоцити, що утворилися в тимусі, виходять у периферичну кров та беруть участь у рециркуляції, проходячи через периферичні лімфоїдні органи, тканини та лімфатичні судини. Фенотип цих клітин або CD4+, або CD8+. Лише невелика частина клітин (близько 2%) може мати фенотип CD4+CD8+ – це незрілі клітини.

Циркулюючі наївні Т-клітини мають тривалість життя від кількох місяців до кількох років, вони постійно заміщаються за рахунок кістковомозкових попередників, які дозрівають у тимусі. Крім того, вони постійно проліферують на низькому рівні на периферії, заміщаючи клітини, що гинуть. Цей рівень може підвищуватись при лімфопенії, викликаної тією чи іншою причиною. У віці близько 60 років у людини практично припиняється утворення нових Т-лімфоцитів у тимусі (вікова інволюція тимусу). Число циркулюючих наївних Т-лімфоцитів зберігається практично повністю за рахунок проліферації існуючого пулу цих клітин. Такий механізм призводить до зменшення репертуару різних за специфічністю ТКР клонів Т-лімфоцитів, у тому числі здатних розпізнавати інфекцію. Це, однак, частково компенсується за рахунок того, що з віком відбувається накопичення клітин пам'яті, специфічних до антигенів, що зазвичай зустрічаються.

Виживання наївних Т-лімфоцитів залежить принаймні від двох обставин: по-перше, це періодичне зв'язування ТКР зі слабкою афінністю з комплексом «антигенний пептид - білок МНС»; по-друге, потрібна присутність ІЛ-7, який в організмі постійно продукується багатьма типами клітин.

У периферичних органах адаптивної імунної системи відбувається зустріч наївних Т-лімфоцитів з антигенами та починається їх антигензалежне диференціювання.

Антигензалежне диференціювання Т-лімфоцитів включає чотири основні етапи:

· Розпізнавання антигену функціонально незрілими (наївними) Т-лімфоцитами в кооперації з АПК, які здійснюють процесинг та подання антигену;

· їх відповідна реакція на антиген у вигляді проліферації та диференціювання до зрілих ефекторних клітин;

· Участь у власне ефекторної фазі імунної відповіді - нейтралізації та знищенні антигену;

· Формування Т-клітин пам'яті.

Яким би шляхом антиген не потрапив в організм, зі струмом лімфи він переміщається в найближчі до місця проникнення (регіонарні) лімфовузли, де відбувається його поглинання макрофагами (МФ), дендритними клітинами (ДК) або В-лімфоцитами з подальшою внутрішньоклітинною переробкою (процесингом) та поданням (презентацією) у комплексі з молекулами МНС І або ІІ класу на поверхні АПК. Антигени, що утворилися або локалізовані в тканинах (наприклад, в осередку вірусної інфекції, пухлинного росту та ін.), поглинаються незрілими дендритними клітинами (ДК), які розпізнають ці антигени за допомогою рецепторів вродженого імунітету (Тол-подібних рецепторів або NOD-рецепторів) активуються, дозрівають та мігрують у регіонарний лімфовузол, де представляють на своїй поверхні для розпізнавання Т-лімфоцитів процесований антиген у комплексі з білками МНС (імуногенний комплекс).

Перша зустріч наївних Т-лімфоцитів з антигеном якраз і відбувається в периферичних лімфоїдних органах при контакті з АПК, на поверхні яких антигенні детермінанти (Т-клітинні епітопи, що являють собою короткі антигенні пептиди, утворені при внутрішньоклітинному процесингу антигену в АПК) представлені у вигляді імун комплексу.

Зв'язування антигенрозпізнаючого рецептора (ТКР) наївних Т-лімфоцитів з імуногенним комплексом на поверхні АПК (за участю ТКР, молекул CD3, CD4 або CD8) забезпечує цим клітин лише один, перший, специфічний сигнал . Однак для проліферації та диференціювання у зрілі ефекторні Т-лімфоцити їм необхідний ще й другий, що костимулює сигнал . Цей сигнал забезпечується ІЛ-1 та іншими цитокінами, а також взаємодією корецептора В7 на поверхні АПК з відповідним рецептором – CD28 білком – на поверхні наївних Т-лімфоцитів. Отримання цих двох сигналів забезпечує проліферацію клону з подальшим диференціюванням. Якщо ж клітиною отримано лише одне, перший сигнал, а другий відсутня, вона входить у апоптоз і гине.

Примовані CD4+ та CD8+ Т-лімфоцити, що отримали обидва сигнали, починають експресувати рецептори до ІЛ-2 та синтезувати сам ІЛ-2, який, впливаючи на ІЛ-2-рецептори цих клітин (у тому числі й аутокринно), стимулює розмноження наївних Т-лімфоцитів, що триває мінімум 5 днів, з подальшим диференціюванням у зрілі ефекторні Т-лімфоцити.

Активовані наївні Т-лімфоцити, що вступили в проліферацію, на 5-7 день досягають піку своєї чисельності, при цьому кількість CD4 + Т-клітин зростає приблизно 10 000 разів. Кількість CD8 + Т-клітин, які розмножуються ще інтенсивніше, при вірусній інфекції, наприклад, може збільшитись у 50 000 разів. Таке швидке розмноження веде до збільшення лімфовузлів, тобто розвитку лімфоаденопатії.

Потім Т-клітини, що розмножилися, диференціюються в зрілі ефекторні лімфоцити, що володіють необхідними для знищення даного патогену функціональними властивостями (наприклад, до утворення певних субпопуляцій CD4 + Т-лімфоцитів: Тх1, Тх2, Тх17 або CD8 + ЦТЛ).

Зрілі ефекторні клітини, що утворилися в результаті проліферації та диференціювання наївних Т-лімфоцитів, мігрують у патологічні вогнища (де знаходяться антигени, до яких вони специфічні) і безпосередньо здійснюють їх нейтралізацію та знищення (CD8 + ЦТЛ) або індукують фагоцитарний тип імунного. Частина ефекторних CD4 + Т-хелперів переміщається в лімфоїдні фолікули лімфовузла, де, контактуючи з В-лімфоцитами, включають та регулюють синтез антитіл (частина Тх1 та Тх2, які ще іноді називають фолікулярними Т-хелперами).

Процес міграції ефекторних Т-лімфоцитів, що вийшли з периферичних лімфоїдних органів, та їх проникнення з крові в периферичні тканини, де знаходиться патологічне вогнище, контролюється цілим набором молекул адгезії. (Адгезинів),серед яких розрізняють сімейства селектинів, адрессинів та інтегринів. Адгезини експресуються як Т-лімфоцитах, і на ендотелії кровоносних судин периферичних тканин. Внаслідок взаємодії відповідних молекул адгезії Т-лімфоцити проникають у паренхіму органу.

Ефективні Т-лімфоцити можуть самостійно розпізнавати антиген і надавати на нього пряму дію і відсутність додаткових костимулюючих сигналів.

Для того, щоб проліферація клону, що реагує на антиген, не була надмірною, вона гальмується, а потім зупиняється за рахунок індукції експресії. інгібіторного рецептора CTLA-4 на поверхні Т-лімфоцитів. Цей рецептор міститься в цитоплазмі Т-клітин і швидко переміщається на їхню поверхню через 24 години після активації через ТКР. CTLA-4, подібно до CD28, також зв'язується з В7, але з набагато більшою афінністю, ніж CD28. Зв'язування В7/CTLA-4 перериває активаційний сигнал та гальмує проліферацію клону.

У тварин, позбавлених гена CTLA-4, розвивається велика лімфопроліферація, що супроводжується аутоімунними ураженнями і призводить до загибелі тварин незабаром після народження.

Дещо пізніше, ніж експресія CTLA-4, починається експресія на Т-клітинах ще одного інгібіторного рецептора – PD-1 (Рецептора для індукції апоптозу - програмованої смерті). Через цей рецептор при взаємодії його з лігандом PD-1L (який постійно експресується на низькому рівні на багатьох типах клітин у різних тканинах) інгібується передача активуючих сигналів від ТКР і В7/CD28, і цим гальмується і зупиняється Т-клітинна відповідь.

У кінцевій стадії адаптивної імунної відповіді чисельність клону, що здійснює відповідь на даний антиген, знижується, залишаючи певну кількість антигенспецифічних Т-клітин пам'яті .

Ці клітини мають добре розвинений рецепторний апарат, експресують зокрема рецептори до цитокінів і адгезини, тому Т-клітини пам'яті здатні швидко реагувати безпосередньо на антиген при його повторному попаданні в організм. Більшість Т-клітин пам'яті відносяться до хелперної субпопуляції, тобто мають CD4 фенотип +. Вони рестриктовані за білками МНС класу II.

Тривалість життя клітин пам'яті варіює від кількох місяців до кількох десятків років. Їхня виживання підтримується за рахунок ІЛ-7. Для підтримки виживання CD8 + ЦТЛ пам'яті необхідні ІЛ-7 та ІЛ-15. CD8 + Т-клітини пам'яті є більш довготривалими, ніж CD4 + Т-клітини пам'яті. Наприклад, CD8 + Т-клітини пам'яті, що утворюються при вакцинації проти кору, можуть мати тривалість понад 30 років. Тривалість життя клітин пам'яті до певних антигенів генетично детермінована як виду загалом, так окремих індивідуумів.

Т-клітини пам'яті, зокрема, забезпечують імунітет – несприйнятливість організму до інфекції при повторному потраплянні інфекційних агентів до організму.

Формування Т-клітин пам'яті є основою механізму вакцинації проти більшості вірусних інфекцій.

Розрізняють 2 типи Т-клітин пам'яті: центральні та ефекторні. Центральні Т-клітини пам'яті при повторному надходженні антигену в організм, розпізнавши його, проліферують, щоб сформувати пул нових ефекторних Т-лімфоцитів. Тому вторинна відповідь на антиген за участю цих клітин розвивається не раніше ніж на 3-4 день.

Ефективні Т-клітини пам'яті після повторного контакту з антигеном здатні до негайної активації і тому здійснюють відповідь на антиген практично відразу після повторного потрапляння в організм.

Попередники Т-лімфоцитів (пТ), що утворилися в кістковому мозку, мігрують у тимус та заселяють його кіркову зону.

Важливу роль у цьому процесі відіграють хемокіни, що виділяються епітеліальними клітинами тимусу та залучають пТ у цей орган. Для проникнення тимусом пТ повинні подолати гемато-тимічний бар'єр. Подолання цього бар'єру ґрунтується на взаємному розпізнаванні мембранних молекул пТ (протеоглікан CD44, залишки гіалуронової кислоти, β-інтегрин та ін.), молекул міжклітинного матриксу, таких як фібронектин, та мембранних молекул бар'єрних клітин.

У субкапсулярній зоні кори тимусу з пТ утворюються незрілі Т-лімфоцити, вони проходять через кілька стадій диференціювання перш ніж набудуть імунокомпетентності і залишать тимус.

У корі тимусу інтенсивно йде процес розмноження лімфоцитів. У середньому у людини за добу утворюється близько 5х108 тимоцитів, тоді як залишають тимус за цей час лише приблизно 8х106 клітин. Таким чином, з тимусу виходить лише близько 3% новоутворених клітин. Біологічний зміст цього явища став зрозумілим порівняно недавно. Він обумовлений селекцією клонів Т-лімфоцитів, здатних взаємодіяти з власними антигенами гістосумісності.

Етапи внутрішньотимусного диференціювання від пТ до зріліших Т-лімфоцитів, що залишають тимус, характеризуються зміною експресії фенотипних Т-клітинних маркерів. Основними з них є поверхневі CD-антигени (диференціювальні антигени).

Різні CD-антигени характерні як певних стадій диференціювання, так функціонально різних субпопуляцій лімфоцитів.

CD-антигени є молекулами складних білків, глікопротеїдів, вбудовані в плазматичну мембрану лімфоцитів. Так, для Т-хелперів фенотипічним маркером є білок CD4, для цитотоксичних Т-лімфоцитів CD8. Обидва ці білки виконують функцію корецепторів і беруть участь у процесі розпізнавання антигенів.

Білок CD2, який з'являється на ранніх етапах утворення кортикальних тимоцитів, є загальним маркером Т-лімфоцитів і виконує функцію рецептора для еритроцитів барана. На виявленні цього рецептора заснований тест спонтанного розеткоутворення, що раніше широко застосовувався, з еритроцитами барана, що дозволяє визначити кількість Т-лімфоцитів (Е-РОК).

Іншим загальним Т-лімфоцитарним маркером є білок CD3 , він відіграє важливу роль у передачі сигналу до цитоплазми Т-лімфоцитів при контакті антигенрозпізнаючих рецепторів Т-лімфоцитів з антигенними детермінантами.

У процесі диференціювання Т-лімфоцитів паралельно з появою нових CD-антигенів може відбуватися втрата деяких старих. Таким чином, CD-антигени можуть бути прикладом стадіоспецифічних антигенів. Тому CD-маркерам можна визначати як кількість Т-лімфоцитів та їх субпопуляцій, так і ступінь зрілості цих клітин.

Іншим важливим маркером диференціювання Т-лімфоцитів є рецептор антигенрозпізнання (ТКР) , також формується на ранніх стадіях диференціювання тимоцитів у кірковій зоні тимусу.

Фенотипові зміни поверхневих маркерів Т-лімфоцитів у процесі диференціювання відображають індуковані цілим комплексом стимулів диференційні зміни в клітинах: перебудову та активацію певних генів, синтетичні процеси в клітинах, набуття ними певних функціональних властивостей.

До стимулів, під впливом яких індукується диференціювання Т-лімфоцитів, відносяться,насамперед, міжклітинні взаємодії тимоцитів з епітеліальними клітинами тимусу, макрофагами та дендритними клітинами за участю формуються ТКР та корецепторів, а також молекул адгезії.

Дуже важливу роль у цьому процесі відіграють і гуморальні дії : гормони тимусу та цілий комплекс цитокінів, таких як ІЛ-7, ІЛ-3, ІЛ-1 та інші.

Попередники Т-лімфоцитів, які мігрували в тимус з кісткового мозку, є лімфобластами, що мають певний набір поверхневих молекул, зокрема, CD44, але позбавлені маркерів диференціювання – СD2, СД3, CD4 і СD8. Вони заселяють верхню частину кори тимусу – субкапсулярну зону.

Взаємодія пТ з епітеліальними клітинами строми субкапсулярної зони призводить до експресії першого специфічного маркера Т-клітин – білка CD2. Тимоцити, що мають цей маркер (CD2+), перебуваючи в тісному контакті з епітеліальними клітинами-няньками (nurse cells), активно розмножуються і починають експресувати також білки CD3, CD4, CD8 та β-ланцюг ТКР. Їх фенотип записується так: CD2 + 3 + 4 ± 8 ± βТКР ± . Ці клітини переміщуються у глибші шари кори тимусу. Важливу роль цієї стадії диференціювання грають гормони тимусу, насамперед тимопоэтин, і навіть цитокіни ІЛ-3 і ИЛ-7.

У кірковій зоні в результаті перебудови та активації генів, що кодують ТКР, починається експресія обох ланцюгів ТКР. Паралельно налагоджується повноцінна експресія CD4 та CD8.

У корі тимоцити знаходяться в безпосередньому контакті з кортикальними епітеліальними клітинами, які мають розгалужені цитоплазматичні вирости, що оточують тимоцити. На епітеліальних клітинах добре експресовані молекули МНС І та ІІ класу.

Ці міжклітинні контакти індукують основні селекційні процеси, що відбуваються в корі тимусу.. Повноцінна експресія ТКР на поверхні кортикальних тимоцитів призводить до утворення величезної кількості найрізноманітніших за специфічністю клонів CD4 + 8 + ТКР + Т-лімфоцитів.

Ті клони, рецептори яких не комплементарні власним білкам МНС (а їх більшість) , гинуть внаслідок апоптозу (Запрограмована загибель клітин). Виживають лише клони, рецептори яких комплементарні власним білкам МНС . Ці Т-лімфоцити одержують необхідні диференціювальні сигнали, тим самим вони уникають апоптозу і піддаються подальшому диференціюванню. Таким чином, відбувається відбір клонів Т-лімфоцитів, здатних працювати у власному організмі. (МНС-рестрикція).

Цей процес називається позитивною селекцією . Після завершення позитивної селекції виживає менше 5% кортикальних тимоцитів, вони переміщуються до мезенхіми тимусу через кортико-медулярну зону.

Кожна з цих клітин здатна реагувати або з білками МНС класу I, або з білками МНС класу II. У процесі позитивної селекції тимоцити, специфічні до білків МНС І класу, зберігають корецептор CD8 та перестають експресувати CD4. Ці клітини набувають, таким чином, фенотип цитотоксичних Т-лімфоцитів: CD2+3+8+ (CD8+).

Тимоцити, специфічні до білків МНС класу II, зберігають корецептор CD4 і втрачають CD8. Вони купують фенотип Т-хелперів: CD2+3+4+ (CD4+) . Так відбувається формування двох основних функціонально різних субпопуляцій Т-лімфоцитів.

У кортико-медулярній зоні та в мезенхімі тимусуклони Т-лімфоцитів, що збереглися в результаті позитивної селекції, під впливом низки цитокінів і тимічних гормонів (насамперед тимозину), а також міжклітинних взаємодій проходять подальші етапи дозрівання і піддаються так званій негативної селекції .

У нормі імунна система організму толерантна (терпима) до власних антигенів (аутоантигенів). За сучасними уявленнями толерантність до власних антигенів таки є значною мірою наслідком процесу негативної селекції в тимусі.

На підставі експериментальних даних більшість дослідників дійшли висновку, що в кортико-медулярній зоні та в мезенхімі тимусу утворені CD4+ та CD8+ Т-лімфоцити, ще недостатньо зрілі, вступають у контакт з макрофагами та дендритними клітинами, які «представляють» на своїй поверхні власні антигени організму (після фагоцитозу та піноцитозу продуктів розпаду власних клітин тимусу і потрапили в тимус із кровотоком невеликих аутологічних білкових молекул) в імуногенній формі, тобто в комплексі з білками МНС І та ІІ класів. Однак при взаємодії Т-лімфоцитів за допомогою ТКР з цими антигенами Т-клітини отримують тільки один, специфічний сигнал, у той час як для того, щоб уникнути апоптозу, вони повинні отримати ще другий сигнал, що костимулює. Крім того, необхідна експресія поверхні тимоцитів білків Bcl-2 або Bcl-XL, які є продуктами відповідних онкогенів і захищають клітини від апоптозу. Оскільки експресія цих білків та костимулюючих молекул на незрілих тимоцитах відсутня або вкрай незначна, то мають високоафінні довласних антигенів ТКР клони Т-лімфоцитів при контакті з цими антигенами, представленими в комплексі з білками МНС на поверхні АПК, піддаються апоптозу і гинуть.

Таким чином, Т-лімфоцити піддаються апоптозу на всіх етапах дозрівання у тимусі внаслідок відсутності необхідних сигналів у вигляді міжклітинних контактів(за допомогою взаємодії з костимулюючими молекулами) чи гуморальних ростових чинників.

На етапах клональної селекції апоптоз грає найважливішу роль усуненні непотрібних, не підтриманих позитивною селекцією (МНС рестрикція) та аутореактивних (негативна селекція) клонів. В результаті гине значна кількість клонів Т-лімфоцитів, що мають ТКР-рецептори, високоафінні до власних антигенів. Зберігаються і виходять у кровотік ті клони, ТКР-рецептори яких мають низьку афінність до власних антигенів. В даний час думка, що клональна делеція (негативна селекція) є провідним механізмом формування центральної природної імунологічної толерантності, є загальноприйнятим.

Наприкінці 1990-х - на початку 2000-х років було відкрито нову субпопуляцію CD4 + Т-лімфоцитів, які диференціюються в тимусі в процесі негативної селекції як альтернатива клональної делеції аутореактивних CD4 + Т-лімфоцитів з досить високим ступенем афінності ТКР до власних антигенів.У цих клітин при контакті з антигенами, представленими на поверхні АПК, підвищується рівень фактора транскрипції FoxP3 (який регулює транскрипцію генів, відповідальних за диференціювання Т-лімфоцитів і синтез ними цитокінів), зростає експресія CD25 білка (рецептора до ІЛ-2), і вони диференціюються в регуляторні Т-лімфоцити (Трег. Лімфоцити) з фенотипом CD4 + 25 + FoxP3 + . Ці клітини мають супресорну активність по відношенню до зрілих ефекторних Т-лімфоцитів тієї ж специфічності, що працюють на периферії (Тх1, CD8 + цитотоксичних Т-лімфоцитів).

Більшість Трег. лімфоцитів є аутореактивними клітинами,вони пригнічують аутоімунні процеси, у яких беруть участь ефекторні Т-лімфоцити, що мають ТКР тієї ж специфічності. Завдяки цьому Трег. лімфоцити відіграють важливу роль у механізмах периферичної толерантності . Це доводять результати експериментальних досліджень на тваринах, які продемонстрували, що Т-лімфоцити з фенотипом CD4+25+FoxP3+ пригнічують розвиток аутоімунних захворювань, таких як експериментальний алергічний енцефаломієліт, експериментальний аутоімунний коліт, експерментальний аутоімунний діабет.

Слід зазначити, проте, що, мабуть, в повному обсязі аутоантигени організму потрапляють у тимус і беруть участь у процесі негативної селекції. Так, зокрема, не потрапляють у тимус багато органоспецифічних антигенів. Тому певна кількість аутореактивних клонів уникає загибелі в тимусі та надходить на периферію. Робота цих клонів гаразд блокується периферичними механізмами толерантності.

Вижили після негативної селекції клони CD4+ та CD8+ Т-лімфоцитів залишають тимус і мігрують у периферичні лімфоїдні органи, де заселяють тимузалежні зони і піддаються при зустрічі з відповідними антигенами антигензалежної диференціювання.

Т-лімфоцити, що вижили в результаті позитивної та негативної селекції в тимусі CD4+ і CD8+, а також CD4 + 25 + FoxP3 Трег. лімфоцити, що мігрують з тимусу, не є ще функціонально зрілими клітинами. Вони є продуктом антигеннезалежної диференціювання в тимусі. Ці клітини, які ще не зустрічалися з антигенами, прийнято називати « наївними», або «непримованими », лімфоцитами, є попередниками зрілих эффекторных Т-лімфоцитів.

Схема антигеннезалежного диференціювання Т-лімфоцитів представлена ​​на рис. 28.