Развитие В-лимфоцитов в костном мозге

 

Развитие В-лимфоцитов в течение всего постэмбрионального периода протекает в костном мозге. Под воздействием клеточного костномозгового микроокружения и гуморальных факторов костного мозга из стволовой лимфоидной клетки формируются В-лимфоциты

На определенной стадии развития В-лимфоцитов происходит экспрессия поверхностных мономерных иммуноглобулинов М. Эти структуры и являются антиген-распознающими рецепторами В-клеток. Антигенная специфичность рецепторов генетически детерминирована. На последующем этапе развития В-лимфоцитов происходит ориентация клеток на синтез антител определенного класса. Появляются В-лимфоциты, которые экспрессируют наряду с IgМ молекулы класса IgA или IgG.

Далее происходит экспрессия на клетках IgD. С экспрессией на лимфоцитах иммуноглобулинов D завершается этап антиген-независимого созревания В-клеток. Таким образом, на зрелых В-лимфоцитах поверхностные Ig-молекулы могут быть представлены следующими классами: 1) IgM, IgD; 2) IgM, IgA, IgD; 3) IgM, IgG, IgD. При этом все иммуноглобулины, представленные на одной В-клетке, имеют одинаковый идиотип, так как кодируются одними и теми же генами VH и VL.

Зрелые В-лимфоциты характеризуются наличием поверхностного IgD, высокой плотностью рецепторов к СЗ компоненту комплемента и Fc- фрагменту Ig, способностью трансформироваться в бластные формы под влиянием В-митогенов (ЛПС, PWM) и способностью трансформироваться под влиянием антигенов в антителообразующие клетки.

Строение В-клеточного рецептора

 

Антигенсвязывающей молекулой В-лимфоцитов является мономерный иммуноглобулин М, связанный с мембраной клетки. Молекула IgМ также плотно связана с гетеродимерами Ig-a/Ig-b. Этот комплекс молекул и формирует единый В-клеточный рецептор (ВКР). Каждый гетеродимер содержит экстрацеллюлярный Ig-подобный сегмент, мембранный участок и цитоплазматический хвост, который связан с внутриклеточными сигнальными молекулами. Гетеродимеры Ig-α /Ig-β участвуют в трансдукции сигнала с IgМ в ядро клетки. Дефектность молекул Ig-α /Ig-β нарушает проведение сигнала с рецептора внутрь клетки.

В костном мозге в процессе развития В-лимфоцитов происходит селекция клонов, способных реагировать только на чужеродные антигены. Клетки, экспрессирующие иммуноглобулиновые рецепторы к своим собственным антигенам, либо погибают в результате запуска механизма апоптоза, либо переходят в состояние ареактивности (анергии). Апоптоз развивается в тех случаях, когда распознавание антигена как «своего» происходит на поверхности клетки. Распознавание свободного антигена приводит к анергии.

В результате реализации механизма отрицательной селекции в В-клеточной популяции формируется толерантность к собственным антигенам.

В-клетки, прошедшие полную программу развития в костном мозге, покидают его и мигрируют на периферию, где заселяют B-зоны лимфоидных органов и лимфоидную ткань, ассоциированную со слизистыми покровами. Хоминг лимфоцитов к соответствующим зонам определяется их поверхностными адгезивными молекулами (селектинами, интегринами, адгезинами суперсемейства иммуноглобулинов, муциноподобными молекулами).

5

 

Кластеры дифференцировки

 

Кластер дифференцировки (англ. cluster of differentiation, cluster designation; сокращённо CD) — номенклатура дифференцировочных антигенов лейкоцитов человека. Данная классификация была предложена в 1982 году для идентификации и исследования поверхностных мембранных белков лейкоцитов. CD-антигенами (или иначе CD-маркёрами) могут быть белки, которые служат рецепторами или лигандами, участвующими во взаимодействии клеток между собой и являющимися компонентами каскада определённых сигнальных путей. Однако, они могут быть и белками, выполняющими другие функции (например, белки клеточной адгезии). Список CD-антигенов, внесённых в номенклатуру, постоянно пополняется и в настоящее время содержит 350 CD -антигенов и их подтипов.

Иммунофенотипирование

Система кластеров дифференцировки применяется в иммунофенотипировании для отнесения клеток к тому или иному типу по представленным на клеточных мембранах молекулам-маркёрам. Наличие определённых молекул может быть ассоциировано с соответствующими иммунными функциями. Хотя наличие одного типа CD обычно не позволяет точно определить популяцию клетки (за исключением нескольких примеров), сочетания маркёров позволяют определить её достаточно чётко.

СD молекулы используемые для сортировки клеток в различных методах таких как проточная цитометрия.

Тип (популяция) клеток	CD маркеры
Стволовые клетки	CD34+, CD31-
Все лейкоциты	CD45+
Гранулоциты	CD45+, CD15+
Моноциты	CD45+, CD14+
T-лимфоциты	CD45+, CD3+
Т-хелперы	CD45+, CD3+, CD4+
Цитотоксические Т-лимфоциты	CD45+, CD3+, CD8+
B-лимфоциты	CD45+, CD19+ или CD45+, CD20+
Тромбоциты	CD45+, CD61+
Естественные киллеры	CD16+, CD56+, CD3-

Два наиболее широко используемых CD маркера — CD4 и CD8, которые соответственно являются характерными для T-хелперов и цитотоксических Т-лимфоцитов. Эти молекулы определяются в сочетании с CD3+, так и с другими маркёрами для других популяций клеток (некоторые макрофаги экспрессируют низкие уровни CD4; дендритные клетки имеют высокие уровни CD8). Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) связывает CD4 и хемокиновый рецептор на поверхности T-хелперов для проникновения в клетку. Таким образом, количество CD4 и CD8 T-лимфоцитов в крови часто используется для мониторинга развития ВИЧ инфекции.

Т-лимфоциты

 

Т-лимфоциты. Интактные Т-лимфоциты крови и лимфоидных органов имеют морфологию малых лимфоцитов. Т-лимфоциты выполняют следующие функции:

– являются основными эффекторами клеточного иммунитета (эти клетки опосредуют клеточные цитотоксические реакции, а также реакции ГЗТ);

– являются регуляторами воспаления, иммунных реакций и гемопоэза;

– участвуют в процессах репаративной и физиологической регенерации различных тканей.

Среди Т-лимфоцитов различают две фенотипические субпопуляции клеток – CD4⁺-клeтки и СD8⁺-клетки. По функциональным характеристикам в популяции Т-лимфоцитов выделяют Т-хелперы гуморального иммунитета, Т-хелперы клеточного иммунитета, Т-супрессоры, Т-цитотоксические клетки. Т-хелперы гуморального и клеточного иммунитета имеют единого предшественника – Т_H0-клетки, из которых они генерируются в ходе иммунного ответа.

Т-лимфоциты хелперы гуморального иммунитета (Т _H2,CD4⁺). Клетки несут фенотипический маркер CD4, характеризуются способностью продуцировать интерлейкины 4, 5, 6. Т-хелперы участвуют в качестве вспомогательных клеток в индукции гуморального иммунитета, развитии аллергических реакций, в контроле и регуляции дифференцировки гемопоэтических стволовых клеток.

Т-лимфоциты хелперы клеточного иммунитета (Тн1, CD4⁺,).Клетки характеризуются поверхностным маркером CD4 и способностью продуцировать интерлейкин-2, ИНФ_γ, ФНО_β и ГМ-КСФ. Участвуют в качестве вспомогательных клеток в развитии клеточного иммунитета. Клетки участвуют в индукции воспаления, активации антибактериальных свойств макрофагов, реакции ГЗТ, активации фибробластов соединительной ткани и синтезе в них коллагена.

Т-лимфоциты супрессоры. Т-лимфоциты супрессоры принимают участие в контроле и ограничении развития гуморальных и клеточных иммунных реакций, способствуют их окончанию, поддерживают толерантность к собственным антигенам, блокируют развитие аутоиммунных реакций.

Среди Т-лимфоцитов супрессоров различают:

1) антигенспецифические Т-супрессоры;

2) неспецифические Т-супрессоры.

Следует заметить, что в настоящее время имеются серьезные сомнения в существовании отдельной линии Т-клеток, обладающей только супрессорными свойствами. В ряде работ показано, что супрессивное действие на развитие реакций как гуморального, так и клеточного типов способны оказывать как CD4⁺, так и CD8⁺, – клетки.

Т-цитотоксические лимфоциты (ЦТЛ) (CD8⁺). Клетки несут фенотипический маркер CD8. Из наивных ТЦЛ в ходе развития клеточной иммунной реакции генерируются Т-киллеры, способные оказывать прямое цитотоксическое действие на чужеродные клетки, измененные свои клетки и клетки, инфицированные вирусами.

B-лимфоциты

 

У человека интактные B-лимфоциты крови и лимфоидных органов имеют морфологию малых лимфоцитов. Основной функцией B-лимфоцитов является выработка антител. В-лимфоциты, в зависимости от экспрессии на своей поверхности отдельных классов иммуноглобулинов, делятся на следующие субпопуляции:

1) B-лимфоциты IgM⁺, IgD⁺;

2) В-лимфоциты IgM⁺, IgA⁺, IgD⁺;

3) B-лимфоциты IgM⁺, IgG⁺, IgD⁺.

Экспрессия всеми В-клетками мембранных иммуноглобулинов позволяет осуществляться клональному отбору под действием антигена. При созревании, стимулировании антигеном и пролиферации существенно меняется набор маркеров В-клеток. По мере созревания В-клетки переключаются от синтеза IgM и IgD на синтез IgG, IgA, IgE (при этом у клеток сохраняется способность синтезировать также IgM и IgD — вплоть до трёх классов одновременно). При переключении синтеза изотипов антигенная специфичность антител сохраняется. Различают следующие типы зрелых В-лимфоцитов:

· Собственно В-клетки (ещё называемые «наивными» В-лимфоцитами) — неактивированные В-лимфоциты, не контактировавшие с антигеном. Не содержат тельца Голла, в цитоплазме рассеяны монорибосомы. Полиспецифичны и имеют слабое сродство к многим антигенам.

· В-клетки памяти — активированые В-лимфоциты, вновь перешедшие в стадию малых лимфоцитов в результате кооперации с Т-клетками. Являются долгоживущим клоном В-клеток, обеспечивают быстрый иммунный ответ и выработку большого количества иммуноглобулинов при повторном введении того же антигена. Названы клетками памяти, так как позволяют иммунной системе «помнить» антиген на протяжении многих лет после прекращения его действия. В-клетки памяти обеспечивают долговременный иммунитет.

· Плазматические клетки — являются последним этапом дифференцировки активированных антигеном В-клеток. В отличие от остальных В-клеток несут мало мембранных антител и способны секретировать растворимые антитела. Являются большими клетками с эксцентрично расположенным ядром и развитым синтетическим аппаратом - шероховатый эндоплазматический ретикулум занимает почти всю цитоплазму, также развит и аппарат Гольджи. Являются короткоживущими клетками (2-3 дня) и быстро элиминируются при отсутствии антигена, вызвавшего иммунный ответ.

 

Характерной особенностью В-клеток является наличие поверхностных мембраносвязанных антител, относящихся к классам IgM и IgD. В комплексе с другими поверхностными молекулами иммуноглобулины формируют антигенраспознающий рецептивный комплекс, ответственный за узнавание антигена. Также на поверхности В-лимфоцитов расположены антигены МНС класса II, важные для взаимодействия с Т-клетками, также на некоторых клонах В-лимфоцитов присутствует маркер CD5, общий с Т-клетками. Рецепторы компонентов комплемента C3b (Cr1, CD35) и C3d (Cr2, CD21) играют определённую роль в активации В-клеток. Следует отметить, что маркеры CD19, CD20 и CD22 используются для идентификации В-лимфоцитов. Также на поверхности В-лимфоцитов обнаружены Fc рецепторы.

НК-клетки

Эта категория клеток имеет морфологию больших гранулярных лимфоцитов. Присутствуют в крови и во всех лимфоидных органах в количестве от 5% до 10%. Развиваются в костном мозге и тимусе из стволовой лимфоидной клетки. Фенотипически маркером НК-клеток являются молекулы CD56, CD16. Клетки не имеют ни ТКР, ни sIg. Их рецепторы, обеспечивающие активацию клеток и адгезию к мишени, принадлежат к семейству С-лектинов. На НК-клетках экспрессированы рецепторы к ИЛ-2, ИЛ-12, ИЛ-15, через которые возможна их стимуляция. Натуральные киллеры способны оказывать прямое цитотоксическое действие на клетки-мишени как путем контактного лизиса, так и через факторы, секретируемые либо в виде гранул, либо в свободном состоянии. Эти факторы способны разрушатьДНК клеток – мишеней, внутриклеточную вирусную ДНК, супрессировать репликацию вирусов, а также обладают бактерицидной, фунгистатической и антипротозойной активностью. Их мишенями являются инфицированные клетки, чужеродные клетки, измененные свои и опухолевые клетки. НК-клетки обладают способностью продуцировать гамма-интерферон.

Отдельная субпопуляция НК-клеток и цитотоксических Т-лимфоцитов, обладающая способностью разрушать клетки-мишени в реакции АЗКЦ (антителозависимой клеточной цитотоксичности), названа К-лимфоцитами. Эти лимфоциты не несут собственного специфического маркера. К-лимфоциты присутствуют в крови и во всех лимфоидных органах. Их количество в крови составяет около 9% от всех лимфоцитов. К категории К-клеток (что не идентично понятию К-лимфоцитов) относятся, помимо К-лимфоцитов, макрофаги, гранулоциты, проявляющие цитотоксичность в АЗКЦ.