Т-лимфоцитов, их антигензависимая и антигенезависимая дифференцировка, характеристика рецепторов

Развитие Т-лимфоцитов в тимусе

Развитие Т-клеток в тимусе происходит под непосредственным влиянием и в результате прямых контактов тимоцитов со стромальными эпителиоцитами, клетками-кормилицами, макрофагами тимуса, а также под влиянием гормонов тимуса (α1-,β1-,β4-тимозина, тимопоэтина, тимического гуморального фактора (м.м 3220), тимостимулина (м.м 12000). Под влиянием гормонов тимуса протекают процессы пролиферации и дифференцировки тимоцитов. В тимусе Т-клетки в процессе своего развития приобретают способность распознавать антиген в контексте с молекулами ГКГ и толерантность к собственным тканевым антигенам. Морфогенез Т-лимфоцитов в тимусе приведен на рисунке.

Наиболее ранней Т-клеткой, появляющейся в тимусе, является протимоцит, который формируется в органе из пре-Т-лимфоцита, мигрировавшего сюда из костного мозга. Протимоциты заселяют кортикальную зону тимуса. Эти клетки характеризуются наличием в их цитоплазме терминальной нуклеотидилтрансферазы (TdT) (ДНК-полимеразы), обеспечивающей встраивание дополнительных нуклеотидов в сегменты ДНК, кодирующие вариабельные участки Т-клеточного рецептора. Созревающие кортикальные тимоциты вначале экспрессируют маркер CD-1, специфичный только для тимоцитов коркового слоя, затем – постоянный маркер зрелых Т-клеток CD2. Далее, по мере созревания, тимоциты экспрессируют маркер, специфичный для клеток воспаления /хелперов – CD4 и маркер, специфичный для цитотоксических клеток– CD8. Затем клетки начинают экспрессировать Т-клеточный рецептор (ТКР), соединенный с комплексом Т3 (CD3). После перемещения клеток из коркового вещества тимуса в мозговое вещество часть клеток экспрессирует молекулы только CD4, а другая часть клеток – только CD8. В итоге происходит разделение всей популяции тимоцитов на 2 фенотипа: клетки, экспрессирующие маркеры CD4, и клетки, экспрессирующие маркеры CD8. Таким образом, появляется два типа клеток: один, имеющий фенотип CD2 + , ТКР + , CD3 + , CD4 + , обладающий индукторными-хелперными свойствами, и второй, имеющий фенотип CD2 + , TKP + , CD3 + , CD8 + , обладающий цитотоксическими свойствами. Вопрос о формировании в тимусе отдельной линии клеток – Т-супрессоров, обладающих собственными фенотипическими маркерами, до сих пор остается открытым.

Антигены главного комплекса гистосовместимости (ГКГ) па Т-клетках экспрессируются, начиная со стадии протимоцита. В процессе появления Т-клеток со специфическими свойствами (клеток индукторов/хелперов и цитотоксических клеток) тимоциты теряют маркеры TdT и CD1, которые содержат только незрелые Т-клетки – тимоциты коркового слоя тимуса.

Маркеры, появляющиеся в процессе дифференцировки лимфоцитов, получили название дифференцировочных маркеров (CD) (cluster of differentiation) или дифференцировочных антигенов.

По мере созревания Т-клеток в тимусе они приобретают рецепторы к митогенам и способность отвечать на ФГА и Кон-А бласттрансформацией.

Дифференцировка Т и В-лимфоцитов.

В ходе дифференцировки лимфоциты приобретают рецепторный аппарат, определяющий их способность взаимодействовать с другими клетками организма и отвечать на антигенные воздействия, формировать клоны клеток – потомков, реализующих конечный эффект иммунологической реакции (образование АТ или цитолитических лимфоцитов).

Этапы созревания и дифференцировки Т-лимфоцитов.

Формирование репертуара АГ рецепторов различных специфичностей. Эти Р способны распознавать АГ, с которыми сталкивается макроорганизм (кл с Р к аутоАГ удаляются). В тимусе Т-кл обучаются распознаванию своих молекул главного комплемента гистосовместимости МНС — индивидуального для каждого. Тимус состоит из 2 долей, фолликулы из коркового и мозгового в-ва. Т-кл, образованные в печени плода поступают через венулы в кортекс, там предшественники Т-лимф пролиферируют, дифференциируются и мигрируют в мозговую зону, где специализируются и покидают тимус. В ходе дифф — смена маркеров.

Кластер дифф (CD) на поверхности ИКК — по нему можно определить, на какой стадии дифференцировки произошел дефект. Большую роль играют эпителиальные клетки тимуса: кл Няньки в наружном слое кортекса (поддерживают пролиферацию незрелых кл за счет выделения цитокина ИЛ-7), кортикальные образуют сеть = ТЕС (поддержка положительной селекции тимоцитов), медулярные объединяются в кластеры = ТЕМ (отвечают за толерантность к аутоАГ). В процессе полового созревания тимус атрофируется.

4 этапа эволюции тимуса:

ñ = 1-10 лет — ранняя фаза (на кл кластеры CD44 и CD25) закладка рецепторов Ткл = двойные негативные DNCD4 (нет ни CD4, ни CD8), далее кл становятся CD44-, но CD25 сохраняется (нет ни CD4, ни CD8) …. Формируется TCR αβ цепи → CD3

ñ = промежуточнный 10-20 лет — кл утрачивают CD 25, появляется CD1, появляются двойные позитивные CD4 и CD8 (экспрессия R и CD3 на клеточной мембране)

ñ = зрелости 25-40 лет — утрачивается CD1 и клетки разделяются на одинарные положительные CD4 (Тхелперы) и CD8 (цитотоксические лимфоциты). Реэкспрессия CD44+ (кл из центральных органов идут в периферические.) Формируются 2 вида клеточных рецепторов: TCR αβ = 95%, TCR Δγ = 1%

Читайте также:  Эхинацея лечебные полезные свойства

Этапы созревания и дифференцировки В-лимфоцитов. Из СК на 8-9 неделе В/У развития в печени плода. После рождения в КМ, где созревают в тесной контакте с ретикулярными клетками стромы. За дифф отвечает ИЛ- 7. Вкл достигают зрелости, часть фагоцитируется , другая часть попадает в кровоток

Формирование предшественников ВклR (BCR) = преВкл 1 класс → большая преВкл 2 класс → малая преВкл 2 класс → незрелая Вкл (поверхностные Ig D и M) → зрелая Вкл идет в периф лимфоидные органы. На стадии АГзависимой дифф Ig M — дифф на клетки памяти и АТпродуцирующие клетки.Родоначальником всех клеток иммунной системы является кроветворная стволовая клетка (СКК). СКК локализуются в эмбриональном периоде в желточном мешке, печени, селезенке. В более поздний период эмбриогенеза они появляются в костном мозге и продолжают пролиферировать в постнатальной жизни. Из СКК в костном мозге образуется клетка—предшественник лимфопоэза (лимфоидная мультипотентная родоначальная клетка), которая генерирует два типа клеток: пре-Т-клетки (предшественники Т-клеток) и пре-В-клетки (предшественники В-клеток).

Антигеннезависимая пролиферация и дифференцировка генетически запрограммированы на образование клеток, способных давать специфический тип иммунного ответа при встрече с конкретным антигеном благодаря появлению на плазмолемме лимфоцитов особых «рецепторов». Она совершается в центральных органах иммунитета (тимус, костный мозг или фабрициева сумка у птиц) под влиянием специфических факторов, вырабатываемых клетками, формирующими микроокружение (ретикулярная строма или ретикулоэпителиальные клетки в тимусе).

Антигензависимая пролиферация и дифференцировка Т- и В-лимфоцитов происходят при встрече с антигенами в периферических лимфоидных органах, при этом образуются эффекторные клетки и клетки памяти (сохраняющие информацию о действовавшем антигене).Образующиеся Т-лимфоциты составляют пул долгоживущих, рециркулирующих лимфоцитов, а В-лимфоциты — короткоживущих клеток.

Рецепторы Т и В лимфоцитов для распознавания антигена (TCR и BCR). Структура и функции. Основные корецепторы.

Лимфоциты взаимодействуют с АГ посредством рецепторов, расположенных на поверхности клетки. Рецепторы представляют собой гликопротеидные молекулы, состоящие из полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями.

Рецепторы Т-лимфоцитов представляют собой две полипептидные цепи, состоящие из вариабельных и константных доменов, участки которых проходят через поверхностную мембрану лимфоцита и погружены в цитоплазму. С TCR также ассоциированы корецепторыCD-4 (у Т-хелперов, нужен для распознаванияHLA-2) и CD-8 (у ЦТЛ, нужен для распознаванияHLA-1). 2 варианта состоят из субъединиц αβ 95% и γΔ в селезенке,ЛУ и др. — гетерополимеры. Соединены м/ду собой дисульф связями с комплексом CD3, кот состоит из полипептидов гамма, дельта, эпсилон, сигма = инвариантные цепи TCR (их АК последовательность одинакова у всех).ВCR– имеет доп компоненты = 4 цепи (2Ig α и 2Ig β). Они объединены сВCR для усиления поступающего от АГ в ЦП. TCR и ВCRсинтезируются во время лимфопоэза, т.е. в отсутствие антигена. Каждый лимфоцит экспрессирует только один вариант антигенсвязывающего рецептора, т.о. этот лимфоцит предназначен только для одного конкретного антигена.

Антигены главного комплекса гистосовместимости – МНСу человека они называются –HLA(их 2 типа). способны вызывать сильную реакцию отторжения при пересадке тканей в пределах одного вида. В представлении антигена лимфоцитам участвуют оба класса этих молекул – HLA-1 иHLA-2

Антигеннезависимая дифференцировка Т-лимфоцитов

Предшественники Т-лимфоцитов (пТ), образовавшиеся в костном мозге, мигрируют в тимус и заселяют его корковую зону.

Важную роль в этом процессе играют хемокины, выделяемые эпителиальными клетками тимуса и привлекающие пТ в этот орган. Для проникновения в тимус пТ должны преодолеть гемато-тимический барьер. Преодоление этого барьера основано на взаимном распознавании мембранных молекул пТ (протеогликан CD44, остатки гиалуроновой кислоты, β-интегрин и др.), молекул межклеточного матрикса, таких как фибронектин, и мембранных молекул барьерных клеток.

В субкапсулярной зоне коры тимуса из пТ образуются незрелые Т-лимфоциты, они проходят через несколько стадий дифференцировки прежде чем приобретут иммунокомпетентность и покинут тимус.

В коре тимуса интенсивно идет процесс размножения лимфоцитов. В среднем у человека за сутки образуется около 5х10 8 тимоцитов, тогда как покидают тимус за это же время лишь примерно 8х10 6 клеток. Таким образом, из тимуса выходит лишь около 3% вновь образованных клеток. Биологический смысл этого явления стал понятен сравнительно недавно. Он обусловлен селекцией клонов Т-лимфоцитов, способных взаимодействовать с собственными антигенами гистосовместимости.

Этапы внутритимусной дифференцировки от пТ до более зрелых Т-лимфоцитов, покидающих тимус, характеризуются изменением экспрессии фенотипических Т-клеточных маркеров. Основными из них являются поверхностные CD-антигены (дифференцировочные антигены).

Разные CD-антигены характерны как для определенных стадий дифференцировки, так и для функционально различных субпопуляций лимфоцитов.

CD-антигены представляют собой молекулы сложных белков, гликопротеидов, встроенные в плазматическую мембрану лимфоцитов. Так, для Т-хелперов фенотипическим маркером является белок CD4, для цитотоксических Т-лимфоцитов – CD8. Оба этих белка выполняют функцию корецепторов и участвуют в процессе распознавания антигенов.

Читайте также:  Последствия ишемического инсульта, симптомы и восстановительное лечение Азбука здоровья

Белок CD2, который появляется на самых ранних этапах образования кортикальных тимоцитов, является общим маркером Т-лимфоцитов и выполняет функцию рецептора для эритроцитов барана. На выявлении этого рецептора основан ранее широко применявшийся тест спонтанного розеткообразования с эритроцитами барана, позволяющий определить количество Т-лимфоцитов (Е-РОК).

Другим общим Т-лимфоцитарным маркером является белок CD3, он играет важную роль в передаче сигнала в цитоплазму Т-лимфоцитов при контакте антигенраспознающих рецепторов Т-лимфоцитов с антигенными детерминантами.

В процессе дифференцировки Т-лимфоцитов параллельно с появлением новых CD-антигенов может происходить утрата некоторых старых. Таким образом, CD-антигены могут служить примером стадиоспецифических антигенов. Поэтому по CD-маркерам можно определять как количество Т-лимфоцитов и их субпопуляций, так и степень зрелости этих клеток.

Другим важным маркером дифференцировки Т-лимфоцитов является антигенраспознающий рецептор (ТКР), также формирующийся на ранних стадиях дифференцировки тимоцитов в корковой зоне тимуса.

Фенотипические изменения поверхностных маркеров Т-лимфоцитов в процессе дифференцировки отражают индуцированные целым комплексом стимулов дифференцировочные изменения в клетках: перестройку и активацию определенных генов, синтетические процессы в клетках, приобретение ими определенных функциональных свойств.

К стимулам, под влиянием которых индуцируется дифференцировка Т-лимфоцитов, относятся, прежде всего, межклеточные взаимодействиятимоцитов с эпителиальными клетками тимуса, макрофагами и дендритными клетками с участием формирующихся ТКР и корецепторов, а также молекул адгезии.

Очень важную роль в этом процессе играют и гуморальные воздействия: гормоны тимуса и целый комплекс цитокинов, таких как ИЛ-7, ИЛ-3, ИЛ-1 и другие.

Предшественники Т-лимфоцитов, мигрировавшие в тимус из костного мозга, представляют собой лимфобласты, имеющие определенный набор поверхностных молекул, в частности, CD44, но лишенные маркеров дифференцировки – СD2, СД3, CD4 и СD8. Они заселяют верхнюю часть коры тимуса – субкапсулярную зону.

Взаимодействие пТ с эпителиальными клетками стромы субкапсулярной зоны приводит к экспрессии первого специфического маркера Т-клеток – белка CD2. Тимоциты, имеющие этот маркер (CD2 + ), находясь в тесном контакте с эпителиальными клетками-няньками (nurse cells), активно размножаются и начинают экспрессировать также белки CD3, CD4, CD8 и β-цепь ТКР. Их фенотип записывается следующим образом: CD2 + 3 + 4 ± 8 ± βТКР ± . Эти клетки перемещаются в более глубокие слои коры тимуса. Важную роль на этой стадии дифференцировки играют гормоны тимуса, в первую очередь тимопоэтин, а также цитокины ИЛ-3 и ИЛ-7.

В корковой зоне в результате перестройки и активации генов, кодирующих ТКР, начинается экспрессия обеих цепей ТКР. Параллельно налаживается полноценная экспрессия CD4 и CD8.

В коре тимоциты находятся в непосредственном контакте с кортикальными эпителиальными клетками, которые обладают разветвленными цитоплазматическими выростами, окружающими тимоциты. На эпителиальных клетках хорошо экспрессированы молекулы МНС I и II класса.

Эти межклеточные контакты индуцируют основные селекционные процессы, происходящие в коре тимуса. Полноценная экспрессия ТКР на поверхности кортикальных тимоцитов приводит к образованию огромного количества самых разнообразных по специфичности клонов CD4 + 8 + ТКР + Т-лимфоцитов.

Те клоны, рецепторы которых не комплементарны собственным белкам МНС(а их большинство), погибают в результате апоптоза (запрограммированная гибель клеток). Выживают только клоны, рецепторы которых комплементарны собственным белкам МНС. Эти Т-лимфоциты получают необходимые дифференцировочные сигналы, тем самым они избегают апоптоза и подвергаются дальнейшей дифференцировке. Таким образом происходит отбор клонов Т-лимфоцитов, способных работать в собственном организме (МНС-рестрикция).

Этот процесс называется положительной селекцией. После завершения положительной селекции выживает менее 5% кортикальных тимоцитов, они перемещаются в мезенхиму тимуса через кортико-медуллярную зону.

Каждая из этих клеток способна реагировать либо с белками МНС I класса, либо с белками МНС II класса. В процессе положительной селекции тимоциты, специфичные к белкам МНC I класса, сохраняют корецептор CD8 и перестают экспрессировать CD4. Эти клетки приобретают, таким образом, фенотип цитотоксических Т-лимфоцитов: CD2 + 3 + 8 + (CD8 + ).

Тимоциты, специфичные к белкам МНС II класса, сохраняют корецептор CD4 и утрачивают CD8. Они приобретают фенотип Т-хелперов: CD2 + 3 + 4 + (CD4 + ). Так происходит формирование двух основных функционально различных субпопуляций Т-лимфоцитов.

В кортико-медуллярной зоне и в мезенхиме тимусасохранившиеся в результате положительной селекции клоны Т-лимфоцитов под влиянием ряда цитокинов и тимических гормонов (в первую очередь тимозина), а также межклеточных взаимодействий проходят дальнейшие этапы созревания и подвергаются так называемой отрицательной селекции.

В норме иммунная система организма толерантна (терпима) к собственным антигенам (аутоантигенам). По современным представлениям толерантность к собственным антигенам как раз и является в значительной степени следствием процесса отрицательной селекции в тимусе.

Читайте также:  Совсем не страшный «моллюск» - НЦЗД

На основании экспериментальных данных большинство исследователей пришли к выводу, что в кортико-медуллярной зоне и в мезенхиме тимуса образовавшиеся CD4 + и CD8 + Т-лимфоциты, еще недостаточно зрелые, вступают в контакт с макрофагами и дендритными клетками, которые «представляют» на своей поверхности собственные антигены организма (после фагоцитоза и пиноцитоза продуктов распада собственных клеток тимуса и попавших в тимус с кровотоком небольших аутологичных белковых молекул) в иммуногенной форме, то есть в комплексе с белками МНС I и II классов. Однако при взаимодействии Т-лимфоцитов с помощью ТКР с этими антигенами Т-клетки получают только один, специфический сигнал, в то время как для того, чтобы избежать апоптоза, они должны получить еще второй, костимулирующий сигнал. Кроме того, необходима экспрессия на поверхности тимоцитов белков Bcl-2 или Bcl-XL, которые являются продуктами соответствующих онкогенов и защищают клетки от апоптоза. Так как экспрессия этих белков и костимулирующих молекул на незрелых тимоцитах отсутствует или крайне незначительна, то имеющие высокоаффинные ксобственным антигенам ТКР клоны Т-лимфоцитов при контакте с этими антигенами, представленными в комплексе с белками МНС на поверхности АПК, подвергаются апоптозу и погибают.

Таким образом, Т-лимфоциты подвергаются апоптозу на всех этапах созревания в тимусе в результате отсутствия необходимых сигналов в виде межклеточных контактов (посредством взаимодействия с костимулирующими молекулами) или гуморальных ростовых факторов.

На этапах клональной селекции апоптоз играет важнейшую роль в устранении ненужных, не поддержанных положительной селекцией (МНС рестрикция) и аутореактивных (отрицательная селекция) клонов. В результате погибает значительное количество клонов Т-лимфоцитов, имеющих ТКР-рецепторы, высокоаффинные к собственным антигенам. Сохраняются и выходят в кровоток те клоны, ТКР-рецепторы которых обладают низкой аффинностью к собственным антигенам. В настоящее время мнение, что клональная делеция (отрицательная селекция) является ведущим механизмом формирования центральной естественной иммунологической толерантности,является общепринятым.

В конце 1990-х — начале 2000-х годов была открыта новая субпопуляция CD4 + Т-лимфоцитов, которые дифференцируются в тимусе в процессе отрицательной селекции в качестве альтернативы клональной делеции аутореактивных CD4 + Т-лимфоцитов с достаточно высокой степенью аффинности ТКР к собственным антигенам. У этих клеток при контакте с антигенами, представленными на поверхности АПК, повышается уровень фактора транскрипции FoxP3 (который регулирует транскрипцию генов, ответственных за дифференцировку Т-лимфоцитов и синтез ими цитокинов), возрастает экспрессия белка CD25 (рецептора к ИЛ-2), и они дифференцируются в регуляторные Т-лимфоциты (Трег. лимфоциты) с фенотипом CD4 + 25 + FoxP3 + . Эти клетки обладают супрессорной активностью по отношению к зрелым эффекторным Т-лимфоцитам той же специфичности, работающим на периферии (Тх1, CD8 + цитотоксическим Т-лимфоцитам).

Большинство Трег. лимфоцитов являются аутореактивными клетками, они подавляют аутоиммунные процессы, в которых участвуют эффекторные Т-лимфоциты, имеющие ТКР той же специфичности. Благодаря этому Трег. лимфоциты играют важную роль в механизмах периферической толерантности. Это доказывают результаты экспериментальных исследований на животных, которые продемонстрировали, что Т-лимфоциты с фенотипом CD4 + 25 + FoxP3 + подавляют развитие аутоиммунных заболеваний, таких как экспериментальный аллергический энцефаломиелит, экспериментальный аутоиммунный колит, эксперментальный аутоиммунный диабет.

Необходимо заметить, однако, что, по-видимому, не все аутоантигены организма попадают в тимус и участвуют в процессе отрицательной селекции. Так, в частности, не попадают в тимус многие органоспецифические антигены. Поэтому определенное количество аутореактивных клонов избегает гибели в тимусе и поступает на периферию. Работа этих клонов в норме блокируется периферическими механизмами толерантности.

Выжившие после отрицательной селекции клоны CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитов покидают тимус и мигрируют в периферические лимфоидные органы, где заселяют тимусзависимые зоны и подвергаются при встрече с соответствующими антигенами антигензависимой дифференцировке.

Выжившие в результате положительной и отрицательной селекции в тимусе CD4+ и CD8+ Т-лимфоциты, а также CD4 + 25 + FoxP3 Трег. лимфоциты, мигрирующие из тимуса, не являются еще функционально зрелыми клетками. Они представляют собой продукт антигеннезависимой дифференцировки в тимусе. Эти клетки, еще не встречавшиеся с антигенами, принято называть «наивными», или «непримированными», лимфоцитами, они являются предшественниками зрелых эффекторных Т-лимфоцитов.

Схема антигеннезависимой дифференцировки Т-лимфоцитов представлена на рис. 28.

Рисунок 28. Антигеннезависимая дифференцировка Т-лимфоцитов

Наивные CD4 + Т-лимфоциты, выходящие из тимуса, являются предшественниками эффекторных CD4 + Т-хелперов и CD4 + 25 + FoxP3 Трег. лимфоцитов, а наивные CD8 + Т-лимфоциты – предшественниками эффекторных цитотоксических Т-лимфоцитов (CD8 + ЦТЛ).

Дата добавления: 2015-01-18 ; просмотров: 301 ; Нарушение авторских прав

Ссылка на основную публикацию
Технические характеристики Alfa Romeo C38 — все новости Формулы 1 2020
Злокачественное новообразование сердца, средостения и плевры (C38) Исключено: крупных сосудов (C49.3) [см. примечание 5 в блоке C00-D48] Поиск в MKБ-10...
Тестостерон повышение у женщин лечение
Всё о тестостероне для женщин Повышенное содержание данного гормона негативно влияет на весь гормональный баланс женского организма. В медицине данный...
ТЕСТЫ ДЛЯ ИТОГОВОЙ ГОСАТТЕСТАЦИИ ПО ОФТАЛЬМОЛОГИИ (2019 ГОД) С ОТВЕТАМИ — часть 4
Лечение амблиопии Амблиопия развивается у маленьких детей, когда они сами очень деятельны, познают мир, не зная усталости и лени, но...
Тиогамма инструкция по применению показания, противопоказания, побочное действие – описание Thiogamm
Тиогамма Инструкция по применению Тиогамма Описание продолговатые, двояковыпуклые таблетки, покрытые пленочной оболочкой, с гладкой и слегка блестящей поверхностью, с одной...
Adblock detector