Дифференцировочные кластеры иммунокомпетентных клеток

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

По дисциплине: «Иммунология»

 

 

На тему: «Дифференцировочные кластеры иммунокомпетентных клеток»

 

 

 

 

 

Выполнил:

 

 

 

Научный руководитель:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва  2015 г.

 

 

 

 

Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.Понятие дифференцировочных кластеров . . . . . . . . . . . . . 4

2.Характеристика иммунокомпетентных клеток. . . . . . . . . . 4

3.Т-лимфоциты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

4.В-лимфоциты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

5.Развитие Т- и В-лимфоцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  14

Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

      Номенклатура кластеров дифференцировки была разработана на первой конференции (Париж. 1982 г.) по антигенам дифференцировки человеческих лейкоцитов. Назначением созданной системы стало упорядочивание значительного числа моноклональных антител по отношению к поверхностным эпитопам лейкоцитов, выработанных во многих лабораториях мира.

       Было решено, что каждый CD-антиген будет приписан к определенному ряду моноклональных антител (при наличии хотя бы двух неодинаковых клонов), способных распознавать определенный эпитоп на клетке. Название CD-антиген распространилось также и на белок-маркер, в реакцию с которым вступают антитела. Характерно, что описанная номенклатура производит классификацию кластеров дифференцировки, не касаясь клеточных функций белка. Нумерация ведется от антигенов описанных раньше к описанным позже в порядке хронологии.

      Возможность идентификации кластеров дифференцировки появилась только с началом полномасштабного использования в опытах моноклональных антител – мАт, которые применяются в технологии проточной цитометрии. Исходя из того, что основная задача в исследованиях экспрессии антигена – обнаружение позитивных клеток различного происхождения, считается, что сходные картины мечения, которые показывают мАт, свидетельствуют о мечении ими одного и того же антигена.

      Подобные исследования были начаты в 1980 году. Результатом их стало введение общей CD-номенклатуры не только для человеческих антигенов, но и для антигенов гомологичного характера различных видов животных. Вне сомнения, важнейшим и одним из первых следствий введения CD-номенклатуры явилась возможность обнаружения уникального ряда антигенов с последующим их изучением, клонированием, исследованием условий функциональных вариантов, экспрессии и т.д.

1.Понятие дифференцировочных кластеров

      Кластеры дифференцировки (CD – от англ. claser designation) – обозначения мембранных маркеров клеток костномозгового происхождения, выявляемых с помощью моноклональных антител, реагирующих с одним и тем же или разными эпитопами одной и той же молекулы.

2.Характеристика иммунокомпетентных клеток

      Основными клетками, осуществляющими иммунные реакции, являются Т- и В-лимфоциты (и производные последних – плазмоциты), макрофаги, а также ряд взаимодействующих с ними клеток (тучные клетки, эозинофилы и др.).

      Лимфоциты. Популяция лимфоцитов функционально неоднородна. Различают три основных вида лимфоцитов: Т-лимфоциты, В-лимфоциты и так называемые нулевые лимфоциты (0-клетки). Лимфоциты развиваются из недифференцированных лимфоидных костномозговых предшественников и при дифференцировке получают функциональные и морфологические признаки (наличие маркеров, поверхностных рецепторов), выявляемые иммунологическими методами. 0-лимфоциты (нулевые) лишены поверхностных маркеров и рассматриваются как резервная популяция недифференцированных лимфоцитов.

3.Т-лимфоциты

      Т-лимфоциты — самая многочисленная популяция лимфоцитов, составляющая 70—90% лимфоцитов крови. Они дифференцируются в вилочковой железе — тимусе (отсюда их название), поступают в кровь и лимфу и заселяют Т-зоны в периферических органах иммунной системы — лимфатических узлах (глубокая часть коркового вещества), селезенке (периартериальные влагалища лимфоидных узелков), в одиночных и множественных фолликулах различных органов, в которых под влиянием антигенов образуются Т-иммуноциты (эффекторные) и Т-клетки памяти. Для Т-лимфоцитов характерно наличие на плазмолемме особых рецепторов, способных специфически распознавать и связывать антигены. Эти рецепторы являются продуктами генов иммунного ответа [Ir-гены, (immune response)]. Т-лимфоциты обеспечивают клеточный иммунитет, участвуют в регуляции гуморального иммунитета, осуществляют продукцию цитокинов при действии антигенов.

      В популяции Т-лимфоцитов различают несколько функциональных групп клеток: цитотоксические лимфоциты (Тц), или Т-киллеры (Тк), Т-хелперы (Тх), Т-супрессоры (Тс). Тк участвуют в реакциях клеточного иммунитета, обеспечивая разрушение (лизис) чужеродных клеток и собственных измененных клеток (например, опухолевых клеток). Рецепторы позволяют им распознавать белки вирусов и опухолевых клеток на их поверхности. При этом активизация Тц (киллеров) происходит под влиянием антигенов гистосовместимости на поверхности чужеродных клеток.

      Кроме того, Т-лимфоциты участвуют в регуляции гуморального иммунитета с помощью Тх и Тс. Тх стимулируют дифференцировку В-лимфоцитов, образование из них плазмоцитов и продукцию иммуноглобулинов (Ig). Tx имеют поверхностные рецепторы, которые связываются с белками на плазмолемме В-клеток и макрофагов, стимулируя Тх и макрофаги к пролиферации, продукции интерлейкинов (пептидных гормонов), а В-клетки — к продукции антител.

      Таким образом, главной функцией Тх является распознавание чужеродных антигенов (представляемых макрофагами), секреция интерлейкинов, стимулирующих В-лимфоциты и другие клетки для участия в иммунных реакциях.

      Снижение в крови числа Тх ведет к ослаблению защитных реакций организма (эти лица более подвержены инфекциям). Отмечено резкое снижение числа Тх у лиц, инфицированных вирусом СПИДа.

      Тс способны ингибировать активность Тх, В-лимфоцитов и плазмоцитов. Они участвуют в аллергических реакциях, реакциях гиперчувствительности. Тс подавляют дифференцировку В-лимфоцитов.

      Одной из основных функций Т-лимфоцитов является продукция цитокинов, которые оказывают стимулирующее или тормозящее влияние на клетки, участвующие в иммунном ответе (хемотаксические факторы, макрофаги ингибирующий фактор — МИФ, неспецифические цитотоксические вещества и др.).

      Натуральные киллеры. Среди лимфоцитов в крови, кроме вышеописанных Тц, выполняющих функцию киллеров, имеются так называемые натуральные киллеры (ЕК, NK), которые также участвуют в клеточном иммунитете. Они образуют первую линию защиты против чужеродных клеток, действуют немедленно, быстро разрушая клетки. ЕК в собственном организме разрушают опухолевые клетки и клетки, инфицированные вирусом. Тц образуют вторую линию защиты, так как для их развития из неактивных Т-лимфоцитов требуется время, поэтому они вступают в действие позже ЕК. ЕК — это большие лимфоциты диаметром 12—15 мкм, имеют дольчатое ядро и азурофильные гранулы (лизосомы) в цитоплазме.

4.В-лимфоциты

       В-лимфоциты являются основными клетками, участвующими в гуморальном иммунитете. У человека они образуются из СКК красного костного мозга, затем поступают в кровь и далее заселяют В-зоны периферических лимфоидных органов — селезенки, лимфатических узлов, лимфоидные фолликулы многих внутренних органов. В крови их содержится 10—30% от всей популяции лимфоцитов.

      Для В-лимфоцитов характерно наличие на плазмолемме поверхностных иммуноглобулиновых рецепторов (SIg или MIg) для антигенов. Каждая В-клетка содержит 50000...150000 антигенспецифических молекул SIg. В популяции В-лимфоцитов находятся клетки с различными SIg: большинство (⅔) содержат IgM, меньшее число (⅓) — IgG и около 1—5 % — IgA, IgD, IgE. В плазмолемме В-лимфоцитов имеются также рецепторы для комплемента (С3) и Fc-рецепторы.

При действии антигена В-лимфоциты в периферических лимфоидных органах активизируются, пролиферируют, дифференцируются в плазмоциты, активно синтезирующие антитела различных классов, которые поступают в кровь, лимфу и тканевую жидкость.

5.Развитие Т- и В-лимфоцитов

      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).

      Дифференцировка Т-лимфоцитов. Пре-Т-клетки мигрируют из костного мозга через кровь в центральный орган иммунной системы — вилочковую железу (тимус). Еще в период эмбрионального развития в вилочковой железе создается микроокружение, имеющее значение для дифференцировки Т-лимфоцитов. В формировании микроокружения особая роль отводится ретикулоэпителиальным клеткам этой железы, способным к продукции ряда биологически активных веществ. Мигрирующие в вилочковую железу пре-Т-клетки приобретают способность реагировать на стимулы микроокружения. Пре-Т-клетки в вилочковой железе пролиферируют, трансформируются в Т-лимфоциты, несущие характерные мембранные антигены (CD4+, CD8+). Т-лимфоциты генерируют и «поставляют» в кровообращение и в тимусзависимые зоны периферических лимфоидных органов 3 типа лимфоцитов: Тц, Тх и Тс. Мигрирующие из вилочковой железы «девственные» Т-лимфоциты (виргильные Т-лимфоциты) являются короткоживущими. Специфическое взаимодействие с антигеном в периферических лимфоидных органах служит началом процессов их пролиферации и дифференцировки в зрелые и долгоживущие клетки (Т-эффекторные и Т-клетки памяти), составляющие большую часть рециркулирующих Т-лимфоцитов.

      Из вилочковой железы мигрируют не все клетки. Часть Т-лимфоцитов погибает. Существует мнение, что причиной их гибели служит присоединение антигена к антигенспецифическому рецептору. В вилочковой железе нет чужеродных антигенов, поэтому данный механизм может служить для удаления Т-лимфоцитов, способных реагировать с собственными структурами организма, т.е. выполнять функцию защиты от аутоиммунных реакций. Гибель части лимфоцитов является генетически запрограммированной (апоптоз).

Дифференцировочные антигены Т-клеток. В процессе дифференцировки лимфоцитов на их поверхности появляются специфические мембранные молекулы гликопротеидов. Такие молекулы (антигены) можно обнаружить с помощью специфических моноклональных антител. Получены моноклональные антитела, которые реагируют лишь с одним антигеном клеточной мембраны. С помощью набора моноклональных антител можно идентифицировать субпопуляции лимфоцитов. Имеются наборы антител к дифференцировочным антигенам лимфоцитов. Антитела составляют относительно немного групп (или «кластеров»), каждая из которых узнает один единственный белок клеточной поверхности. Создана номенклатура дифференцировочных антигенов лейкоцитов, выявляемых моноклональными антителами. Эта CD-номенклатура (CD — cluster of differentiation — кластер дифференцировки) базируется на группах моноклональных антител, реагирующих с одними и теми же дифференцировочными антигенами.

      Получены многоклональные антитела к ряду дифференцировочных антигенов Т-лимфоцитов. При определении общей популяции Т-клеток могут быть использованы моноклональные антитела специфичностей CD (CD2, CD3, CDS, CD6, CD7).

      Во взаимодействии Т-лимфоцита с молекулами ГКГС (главный комплекс гистосовместимости (синоним МНС – от англ. major histocom-patibility complex) – группа сцепленных генетических локусов, выполняющих центральную роль в совместимости тканей, контролирующих иммунный ответ и высоту иммунный ответ и высоту иммунного ответа на тот или иной антиген. Включают три группы генов – I, II и III классов. Белковые продукты генов ГКГС I и II классов представляют антигенные пептиды ( с эпитопом антигена) Т-лимфоциты), участвуют молекулы СD3, СD4, СD8 и другие адгезивные молекулы (СD2, СD28 и др.), поддерживающие контакт Т-лимфоцита с антиген-представляющей клеткой или В-лимфоцитом.

     СD4-одноцепочечная полипептидная поверхностная молекула, которая участвует во взаимодействии Т-хелпера с молекулой ГКСК класса II; она является рецептором для межклеточного Т-Т- и Т-В-взаимодействия, через нее же ВИЧ проникает в Т-клетку.

      СD8-двухцепочечная поверхностная молекула большинства цитотоксчических лимфоцитов, участвующая во взамодействии с молекулами ГКГС класса I.

      СD3 состоит из 3 цепей (γ,δ,ε), расположенных радом с двумя сигнальными двухцепочечными молекулами.

      Через этот комплекс белков (СD3+сигнальные) и СD45 передается сигнал внутрь клетки – как результат взаимодействия Т-клеточного рецептора (совместно с молекулами СD4 или СD8) с антигеном (молекулой ГКГС и антигенным детерминантным пептидом). Это взаимодействие ведет к изменению молекулы СD3, активизации внутриклеточной протеинкиназы, фосфолипазы С, возрастанию уровня внутриклеточного Са и как следствие активизации Т-лимфоцита для выполнения запрограммированных функций.

     Известны дифференцировочные антигены Т-клеток, которые характерны либо для определенных стадий онтогенеза, либо для различающихся по функциональной активности субпопуляций. Так, CD1 — маркер ранней фазы созревания Т-клеток в вилочковой железе. В процессе дифференцировки тимоцитов на их поверхности экспрессируются одновременно маркеры CD4 и CD8. Однако в последующем маркер CD4 исчезает с части клеток и сохраняется только на субпопуляции, переставшей экспрессировать антиген CD8. Зрелые CD4+ клетки являются Тх. Антиген CD8 экспрессируется примерно на ⅓ периферических Т-клеток, которые созревают из CD4+/CD8+ Т-лимфоцитов. Субпопуляция CD8+ Т-клеток включает цитотоксические и супрессорные Т-лимфоциты. Антитела к гликопротеинам CD4 и CD8 широко используются для того, чтобы различать и разделять Т-клетки соответственно на Тх и Тц.

Кроме дифференцировочных антигенов, известны специфические маркеры Т-лимфоцитов.

      Т-клеточные рецепторы для антигенов представляют собой антителоподобные гетеродимеры, состоящие из полипептидных α- и β-цепей. Каждая из цепей имеет длину в 280 аминокислот, большая внеклеточная часть каждой цепи свернута в два Ig-подобных домена: один вариабельный (V) и один константный (С). Антителоподобный гетеродимер кодируется генами, которые собираются из нескольких генных сегментов в процессе развития Т-клеток в вилочковой железе.