Особенности строения клеточного состава иммунной системы желудочно- кишечного тракта

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И БИОТЕХНОЛОГИИ им. К.И.СКРЯБИНА»

 

 

 

 

 

КАФЕДРА ИММУНОЛОГИИ

 

 

 

РЕФЕРАТ на тему: «Особенности строения клеточного состава иммунной системы желудочно- кишечного тракта»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка

3-его курса 7-ой группы 

факультета ветеринарной медицины

 Копылова Елизавета Михайловна

 

Проверила: Брылина В. Е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2011

 

 

Содержание

1. Введение
2. Местный иммунитет кишечника
3. Функционирование кишечного отдела иммунной системы.
4. Заключение
5. Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) выполняет не только пищеварительную, но и иммунную функцию, в частности, участвует в реализации защитных реакций организма против патогенных, условно-патогенных микроорганизмов и многих неорганических веществ.

 

Местный иммунитет кишечника

 

Около 80% всех иммунокомпетентных клеток организма локализовано именно в слизистой оболочке кишечника; около 25% слизистой оболочки кишечника состоит из иммунологически активной ткани и клеток; каждый метр кишечника содержит около 1010 лимфоцитов.

 

Иммунокомпетентная (лимфоидная) ткань ЖКТ представлена организованными структурами (пейеровы бляшки, аппендикс, миндалины, лимфатические узлы) и отдельными клеточными элементами (интраэпителиальные лимфоциты, плазматические клетки, макрофаги, тучные клетки, гранулоциты). Популяция клеток лимфоидной ткани разнородна и состоит из множества групп, подгрупп и клонов клеток с различными функциональными свойствами и специфичностью рецепторов к антигенам.

 

Эпителий ЖКТ отграничивает ткани макроорганизма от огромного количества живых и неживых антигенов — субстанций, несущих признаки чужеродной генетической информации. Пероральное воздействие антигена (в том числе микробов и их токсинов) обычно создает, с одной стороны, местную «слизистую» IgA-защиту (секреторный иммунитет) и клеточно-опосредованную реакцию, но, с другой стороны, и системную толерантность или гипореактивность — подавление последующей выработки антигеноспецифических антител классов G и М и развития клеточно-опосредованного иммунитета. По отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам система местного иммунитета кишечника должна проявить адекватные защитные свойства, а по отношению к нормофлоре — как минимум, толерантность, а в лучшем случае — активно участвовать в процессах адгезии, выживания и размножения представителей нормофлоры.

 

Специфические иммунные механизмы вырабатываются кишечником для защиты от потенциально опасных микроорганизмов в течение всей жизни. Недифференцированные лимфоциты, продуцирующие в большинстве своем секреторные IgA- или IgM-антитела, присутствуют в собственном слизистом слое или пейеровых бляшках. Стимуляция В- и Т-лимфоцитов в присутствии чужеродного антигена происходит вслед за их выходом из брыжеечных узлов в грудной проток, кровеносное русло и возвращением в кишечник, где они скапливаются также в собственном слое слизистой оболочки. Активированные клетки продуцируют специфические антитела классов IgА и IgМ, которые секретируются на поверхности слизистой оболочки через 4–8 дней после стимуляции. Иммуноглобулины образуют комплексы с антигенами, нейтрализуют токсины, препятствуют контакту микроорганизмов с клетками-«мишенями» макроорганизма, способствуют быстрому выведению микроорганизмов из ЖКТ благодаря агглютинации.

 

Главная функция кишечных антител — иммунное отторжение у поверхности слизистой оболочки. Известно, что IgA преобладает среди иммуноглобулинов во всех секретах и в собственной пластинке кишечника. Секреторный IgA, выполняющий роль главного «чистильщика» и иммуномодулятора слизистой оболочки ЖКТ, удерживается около эпителиальных клеток в результате взаимодействия с гликокаликсом, во многом благодаря присутствию нормофлоры. IgA занимает благоприятную позицию, препятствующую поглощению антигенов. Двумерная молекула IgA может функционировать как агглютинин, уменьшая прилипание бактерий к энтероцитам [4].

 

В слизистой оболочке кишечника есть также клетки, вырабатывающие иммуноглобулины других классов, но их значительно меньше. Так, соотношение плазматических клеток, продуцирующих IgA, IgM, IgG, равно соответственно 20:3:1 [2].

 

Важнейшее свойство системы местного иммунитета кишечника — феномен рециркуляции лимфоцитов. Сенсибилизированные антигенами (как пищевыми, так и инфекционными) лимфоциты пейеровых бляшек мигрируют в брыжеечные лимфатические узлы, а оттуда по лимфатическим сосудам через грудной проток и систему кровообращения направляются к собственному слою слизистой оболочки кишечника, главным образом в качестве клеток, секретирующих IgA. Этот механизм обеспечивает формирование клонов лимфоцитов и образование специфических антител в участках слизистой оболочки, отдаленных от очага первичной сенсибилизации. В процессе сенсибилизации плазматических клеток с последующим клонированием лимфоцитов, вырабатывающих антитела с определенными свойствами (аналогичными тем, которые выступили матрицей), участвуют не только нативные молекулы иммуноглобулинов, но и активные Fc- и F(ab’)2-фрагменты.

 

Клеточный иммунитет кишечника в отличие от системы секретируемых им антител изучен недостаточно. Известно, что после перорального воздействия антигенов системные клеточные иммунные реакции выявляются редко. Очевидно, когда здоровые люди получают безвредные антигены (например, антигены нормофлоры), в слизистой оболочке кишечника не развиваются реакции клеточного иммунитета [2].

 

Система местного иммунитета кишечника работает следующим образом. Попавшие в просвет кишечника или на слизистые оболочки микроорганизмы распознаются иммуноглобулинами памяти (IgG), после чего информация передается в иммунокомпетентные клетки слизистой оболочки, где из сенсибилизированных лимфоцитов клонируются плазматические клетки, ответственные за синтез IgА и IgМ. В результате защитной деятельности этих иммуноглобулинов включаются механизмы иммунореактивности или иммунотолерантности. Иммунная система «запоминает» антигены нормофлоры, чему способствуют генетические факторы, а также антитела класса G, передающиеся от матери плоду во время беременности, и иммуноглобулины, поступающие в ЖКТ ребенка с грудным молоком. В результате рециркуляции лимфоцитов и клонирования иммунный ответ охватывает все слизистые ЖКТ.

 

Регуляция иммунных реакций слизистой оболочки кишечника представляет собой сложный процесс, который может изменяться в различных ситуациях, таких как: наличие или отсутствие повреждения слизистой оболочки, сохранение целостности и функциональности биопленки, наличие острых или хронических инфекций, зрелость иммунной системы, состояние питания и генетический потенциал индивидуума. В результате повреждения слизистой оболочки могут возникнуть изменения иммунологической реактивности, хотя в этой ситуации трудно различить первичные и вторичные эффекты.

 

 

 

Иммунная система желудочно-кишечного тракта является частью лимфоидной ткани, связанной со слизистыми (mucosa-associated lymphoid tissue – MALT). Это наиболее развитый ее отдел, поскольку здесь наиболее высока. Наиболее развитой частью иммунной системы желудочно-кишечного тракта является лимфоидная ткань кишечника, в которой особенно велика антигенная нагрузка. На примере кишечного отдела мы и рассмотрим особенности строения иммунной системы пищеварительного тракта.

 

 

1. Структура кишечного отдела иммунной системы.

 

Как и в других отделах MALT в кишечном отделе иммунной системы выделяют структурированную и диффузную составляющие (рис. 1).

 

Рис. 1. Структура кишечного отдела иммунной системы

 

Структурированная ткань здесь представлена несколькими типами образований - пейеровыми бляшками, лимфоидными фолликулами аппендикса, солитарными фолликулами. В этих структурах может осуществляться анализ антигенной информации и основные события иммунного ответа (презентация антигена Т-хелперам и ориентация ответа на клеточный, Th1-зависимый, и гуморальный, Тh2-зависимый, пути), однако в реализацию этих процессов вовлекаются также региональные (для кишечника – мезентериальные) лимфатические узлы, в которых завершается формирование эффекторных лимфоцитов. Со стороны просвета к организованным лимфоидным структурам примыкают эпителиальные клетки особого типа– М-клетки, которые осуществляют транспорт антигена из прoсвета кишечника в особые карманы (в которых присутствуют дендритные клетки и макрофаги).

Наиболее сложна структура пейеровых бляшек (рис. 2), которые напоминают лимфатические узлы.

 

Рис. 2. Структура пейеровых бляшек

 

В части, примыкающей к эпителиальному пласту (М-клеткам), расположен купол бляшки, в котором происходит восприятие и обработка антигена антигенпрезентирующими клетками и их взаимодействие с Т-хелперами. Под ними располагаются фолликулы (В-клеточная зона) и Т-зоны, а также корона фолликула, в которой Т- и В-клетки контактируют друг с другом. Другая часть иммунной системы кишечника имеет диффузную организацию (рис. 3).

 

 

Рис. 3. Иммуноциты слизистой оболочки и laminae propriae.

 

Она включает слизистую оболочку (эпителиальный пласт) и подслизистый слой (собственная пластинка - lamina propria). В эпителии локализуются Т-лимфоциты и дендритные клетки, в lamina propria – все разновидности иммуноцитов – макрофаги, В-, Т-, NK-лимфоциты, тучные клетки, некоторое количество гранулоцитов.

Структура лимфоидной популяции в разных частях лимфоидной ткани кишечника неодинакова. Так, клеточный состав пейеровых бляшек (рис. 4) примерно таков же, как состав лимфатических узлов: здесь присутствуют Т- и В-клетки (первых несколько больше), а Т-клетки представлены почти исключительно αβТ-лимфоцитами с соотношением CD4+-хелперов и CD8+-киллеров примерно 2:1.

 

 

 

Рис. 4. Клеточный состав пейеровых бляшек.

 

В l.propria состав и соотношение клеток близко таковому в крови (рис. 5):

 

 

Рис. 5. Состав популяции иммуноцитов собственной пластинки (laminae propriae).

 

Т-клеток больше, чем В-клеток, а CD4+-клеток больше, чем CD8+-клеток. В противоположность этому в эпителиальном слое (рис. 6) определяются исключительно Т-клетки с высоким содержанием γδ-популяции (наиболее высоким в организме – 15-30%), резким преобладанием CD8+-клеток над CD4+-клетками, присутствием необычных субпопуляций клеток. Часть этих Т-клеток развивается не в тимусе, а в микропатчах, локализующихся в брыжейке.

 

 

Рис.6. Фенотип внутриэпителиоцитов тонкого кишечника.

 

Особенности клеточного состава популяций кишечных лимфоцитов в значительной степени определяется путями их миграции из кровотока и спектром хемокинов, выделяемых клетками различных отделов кишечной стенки. Условием проникновения лимфоцитов из кровотока в ту или иную структуру кишечника является наличие на их поверхности молекул адгезии, распознающих молекулы поверхности эндотелиальных клеток сосудов соответствующей локализации (рис. 7).

 

 

Рис. 7. Взаимодействие молекул адгезии как основа миграции лимфоцитов в пейеровы бляшки и слизистую кишечника.

 

Наряду с общими для всех рециркулирующих лимфоцитов L-селектинов и β2-интегринов, Т-лимфоциты, мигрирующие в эпителий слизистых, несут αЕβ7-интегрин, а Т-клетки, мигрирующие в кишечный эпителий – кроме того, α4β7-интегрин, распознающий молекулу MadCAM кишечного эндотелия.

Миграция в кишечник Т- и В-клеток определяется также экспрессией на их поверхности рецепторов для хемокинов, выделяемых клетками соответствующих участков кишечника (рис. 8).

 

 

Рис. 8. Хемокиновый контроль миграции лимфоцитов в кишечнике.

 

Пары хемокин-рецептор, определяющие миграцию наивных лимфоцитов и клеток памяти, различны. Некоторые из хемокинов, привлекающих кишечные лимфоциты, те же, что направляют миграцию лимфоцитов в другие лимфоидные органы. Однако некоторые хемокины относительно специфичны для кишечных лимфоцитов. Так β-хемокин TECK, распознаваемый рецептором CCR9 на поверхности Т-клеток, продуцируется лишь эпителиальными клетками кишечника и тимуса.

 

 

 

 

 

. Функционирование кишечного отдела иммунной системы.

 

Афферентное звено иммунных реакций реализуется в кишечнике несколькими путями в зависимости от особенностей поступления антигена. Значительная его часть транспортируется уже упоминавшимися специализированными эпителиоцитами – М-клетками, «обслуживающими» пейеровы бляшки и одиночные фолликулы, поставляя в них антиген для обработки и последующей инициации иммунного ответа.

 

Антиген, поступающий непосредственно в эпителиальный слой (например, при его повреждениях), обрабатывается внутриэпителиальными дендритными клетками, которые доставляют его в региональные (брыжеечные) лимфатические узлы, в ходе миграции дозревая и приобретая способность активировать Т-клетки (рис. 9).

 

 

Рис. 9. Миграция дендритных клеток кишечника в лимфатические узлы и изменение при этом их фенотипа.

 

Кроме того, существует афферентный путь, независимый от антигенпрезентирующих клеток, который замыкается на Т-клетки γδ-типа. Эти клетки распознают антиген вне связи с молекулами главного комплекса гистосовместимости (MНС – major histocompatibility complex) и реагируют на него непосредственно, дифференцируясь в цитотоксические клетки.

 

Этот механизм обеспечивает первую линию иммунной защиты в кишечнике. Однако основным является путь иммунного реагирования, реализуемый путем анализа антигенной информации в пейеровых бляшках и брыжеечных лимфоузлах. Его ключевым эпизодом служит распознавание антигена, представляемого дендритными клетками в составе молекул МНС класса II хелперным Т-клеткам (рис.10).

 

 

 

 

 

Рис. 10. Молекулы, вовлекаемые в презентацию антигена.

 

Помимо молекул МНС-II (со стороны антигенпрезентирующей клетки, чаще всего дендритной) и Т=клеточного рецептора (TCR – со стороны Т-хелпера) в презентации антигена участвуют молекулы адгезии (пары CD58 – CD2 и ICAM-1 (CD54) – LFA-1 (CD11a/CD18), а также костимулируюющие молекулы (пары CD80/86 – CD28 и CD40 – CD154).