Глава 4. ИММУННЫЙ ОТВЕТ

Механизмы врождённого иммунитета не всегда могут сдержать развитие инфекции. В таких случаях запускается адаптивный иммунный ответ. В отличие от врождённого иммунитета, реализуемого клетками, сформировавшимися в процессе онтогенеза независимо от контакта с патогенными микроорганизмами, адаптивный иммунный ответ развивается только в ответ на контакт с конкретным антигеном. При этом в иммунный ответ вовлекаются только клоны лимфоцитов, распознающие проникшие в организм чужеродные антигены. Эта специфическая адресная реакция называется иммунным ответом. Таким образом, иммунный ответ - многоэтапный процесс с обязательным участием лимфоцитов и других клеток иммунной системы.

Основные задачи иммунного ответа:

• распознавание лимфоцитами антигена в нативном состоянии (например, молекулы патогена) и представленного на поверхности модифицированных клеток (например, заражённых вирусами);

• деструкция патогена и повреждённых клеток;

• элиминация (выведение) продуктов деструкции из организма;

• формирование иммунной памяти.

В иммунном ответе выделяют индуктивную и эффекторную (продуктивную) фазы. В индуктивную фазу происходит презентация антигена, т.е. передача информации об антигене от клеток врождённого иммунитета (АПК) инициаторам адаптивного иммунитета - Т-хелперам. Затем выбирается путь дальнейшего развития иммунного ответа по клеточному или гуморальному пути: через индукцию дифференцировки разновидностей Т-хелперов (Th1, Th2, Th17 и других, см. главу 6). Наконец, при участии этих Т-хелперов происходит параллельная дифференцировка эффекторных клеток и клеток памяти. Эффекторная фаза иммунного ответа состоит в выполнении своих функций образовавшимися эффекторными клетками. Эта активность реализуется в форме клеточной или гуморальной иммунной защиты. В конце иммунного ответа благодаря включению регуляторных механизмов прогрессирование иммунных

Рис. 4-1. Основные события иммунного ответа

реакций замедляется и в результате приводит к их прекращению. Дифференцировавшиеся в процессе иммунного ответа клетки памяти активируются только при повторной встрече с антигеном - при вторичном иммунном ответе. Он протекает в принципе так же, как первичный, но развивается быстрее и реализуется значительно эффективнее первичного (рис. 4-1).

ПРИЗНАКИ АДАПТИВНОГО ИММУННОГО ОТВЕТА

• Клоны лимфоцитов. Лимфоциты - единственный тип клеток в организме, при дифференцировке которых происходит обязательная рекомбинация ДНК в генах, кодирующих антигенраспознающие рецепторы. Таким образом, в организме непрерывно генерируется беспрецедентное разнообразие клонов лимфоцитов, несущих антигенраспознающие рецепторы различной специфичности. У Т-лимфоцитов возможно 10¹⁸ вариантов специфичностей и 10¹⁶ вариантов у B-лимфоцитов.

• Связывание антигенраспознающего рецептора лимфоцита со специфичным лигандом необходимо, но ещё недостаточно для инициации иммунного ответа.

• Корецепторы. Помимо антигенраспознающего рецептора на мембране лимфоцитов есть инвариантные корецепторы, строго необходимые для развития иммунного ответа.

• Для инициации иммунного ответа лимфоциту необходимо получить сигналы по «двум каналам» - от рецепторов для антигена и от корецепторов.

• Дополнительные активирующие сигналы через корецепторы поступают в лимфоциты от АПК (ДК, макрофагов, покровного эпителия и др.).

• Клетки врождённого иммунитета не имеют большого разнообразия рецепторов. Их рецепторы инвариантны, консервативны, кодируются зародышевыми генами, но именно эти рецепторы первыми избирательно связывают продукты микроорганизмов, отсутствующие у макроорганизмов. Таким образом, именно рецепторы клеток врождённого иммунитета - «носители эволюционной памяти», именно они первыми отличают «чужое» от «своего» и информируют лимфоциты о факте проникновения «чужого» во внутреннюю

среду.

• При инициации иммунного ответа в лимфоидных органах лимфоцит распознаёт антиген и связывает лиганд и затем под влиянием стимулирующих и костимулирующих сигналов активируется и пролиферирует. В-лимфоцит додифференцируется в лимфоидных органах в плазматические клетки, вырабатывающие специфичные к антигену антитела. Антителообразование происходит в том же лимфоидном органе, либо плазматические клетки мигрируют в костный мозг, где происходят те же самые процессы. Сенсибилизированные Т-лимфоциты, как и В-лимфоциты, мигрируют в очаг поражения в ткани (выходят из крови), где разрушают инфицированные клетки, либо выделяют цитокины, вовлекающие в эту деструкцию макрофаги, эозинофилы, нормальные киллеры и другие лейкоциты.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ИММУННОГО ОТВЕТА

• Началом процесса служит проникновение антигена во внутреннюю среду организма. В природе это происходит при повреждении покровных тканей. При этом в них выделяются определённые вещества (стресс-протеины, белки теплового шока, цитокины кератиноцитов и клеток соединительной ткани) - медиаторы воспа-

ления, которые и «подготавливают почву» для развития адаптивного иммунного ответа (если это потребуется). Попадание антигена без значимого нарушения целостности покровов сразу во внутреннюю среду - событие редкое. Чаще это происходит при искусственных вмешательствах, например при парентеральном введении веществ.

• Врождённые защитные реакции на антигены направлены на предотвращение проникновения антигенов глубже покровных тканей. В первую очередь это сосудистые реакции: расширение сосудов микроциркуляторного русла, повышенный выпот из сосудов в ткани плазмы или сыворотки (соответственно, и всех сывороточных неспецифических противоинфекционных факторов) и экстравазация лейкоцитов (в первую очередь фагоцитов-нейтрофилов). Локальный отёк препятствует проникновению антигенов в системную циркуляцию.

- Проникший в покровы патоген поглощают ДК и/или макрофаги при помощи эндоцитоза (чаще всего - фагоцитоза). И те, и другие - профессиональные АПК, однако ДК обладают особыми свойствами и мигрируют из покровов (вместе с антигенами) в региональные лимфоидные органы. ДК процессируют антигены, проходят этапы созревания, экспрессируют на мембране комплексы пептидов с молекулами MHC-II и необходимые корецепторные молекулы, с помощью которых они могут эффективно взаимодействовать с T-лимфоцитами в T-зависимых зонах периферических лимфоидных органов.

- Кроме АПК в покровных тканях с антигенами контактируют внутриэпителиальные лимфоциты, среди которых много γδT-клеток, распознающих непептидные антигены без предварительной презентации АПК. Под покровными тканями в плевральной и брюшной полостях присутствуют B1-лимфоциты, продуцирующие антитела с широкой перекрёстной реактивностью, специфичные в основном к распространённым бактериальным антигенам и аутоантигенам.

- Не «перехваченный» в барьерных тканях антиген может поступить непосредственно в системную циркуляцию. Тем не менее иммунный ответ на него ещё может развиться, поскольку АПК (ДК и макрофаги) присутствуют и в синусоидах селезёнки, через которую проходит весь объём крови.

• В T-зависимых зонах лимфатических узлов ДК презентируют антигены (в комплексе с MHC-II) интенсивно рециркулирую-

щим T-лимфоцитам, как бы проверяя их специфичность. Среди T-клеток рано или поздно встретится лимфоцит, несущий рецептор, специфичный к данному антигену. Если при этом состоятся все необходимые и достаточные корецепторные взаимодействия с АПК, T-лимфоцит получит активационный сигнал, что и станет началом собственно антигенспецифичного иммунного ответа.

- Двойное распознавание - процесс распознавания фрагментов пептидного антигена, в комплексе с молекулами МНС-I (CD8⁺ ЦТЛ) или МНС-II (CD4⁺ Т-хелпером). При этом Т-лимфоциты инициируют иммунный ответ против чужеродного антигена, презентированного АПК в комплексе со «своими» молекулами MHC-II или против клеток собственного организма, несущих вирусные или изменённые свои пептиды в комплексе с MHC-I.

• Распознавший антиген T-лимфоцит начинает пролиферировать и дифференцироваться. В результате образуется клон дифференцированных антигенспецифичных T-лимфоцитов. Такие T-клетки называют лимфоцитами-эффекторами. В процессе дифференцировки T-лимфоциты экспрессируют в надлежащем количестве мембранные молекулы и секретируют цитокины, необходимые для взаимодействия с B-лимфоцитами, лейкоцитами или для атаки клеток-мишеней.

• В T-зависимых зонах периферических лимфоидных органов происходит взаимодействие активированных антигеном T-лимфоцитов с активированными антигеном B-лимфоцитами.

• Провзаимодействовавшие с антигеном и с T-клетками B-лимфоциты мигрируют в зону лимфоидного фолликула, где пролиферируют и дифференцируются в антителопродуценты - плазматические клетки.

- Часть плазматических клеток остается в лимфатическом узле. Секретируемые ими антитела в значительном количестве связываются рецепторами для Fc-фрагмента антител (FcR) ФДК и в таком виде способны в течение продолжительного времени удерживать антиген в лимфоидном фолликуле.

- Остальные плазматические клетки уходят из фолликулов лимфоидных органов и мигрируют преимущественно в костный мозг или слизистые оболочки, где и осуществляют массовое образование антител, секретируя их в кровь или во внешнюю среду.

• Активированные Т-лимфоциты (ЦТЛ, Th1, Th2) выходят из региональных лимфатических узлов через эфферентные лимфатические сосуды, попадают в системную циркуляцию, а оттуда - в очаг воспаления в месте проникновения или диссеминации патогена.

• Если T-лимфоциты в очаге воспаления находят и связывают специфичный антиген, они начинают усиленно синтезировать и секретировать эффекторные молекулы - цитотоксины (ЦТЛ), непосредственно вызывающие гибель клеток-мишеней, или цитокины (Th1 или Th2), вовлекающие в деструкцию антигена другие лейкоциты (макрофаги, эозинофилы, тучные клетки, базофилы, нейтрофилы), в том числе различные популяции лимфоцитов.

• В конечной фазе иммунного ответа связанный антиген подвергается фагоцитозу и последующему разрушению гидролитическими ферментами, кислородными радикалами и радикалами оксида азота до мелких метаболитов, выводимых из организма через почки и пищеварительный тракт.

• Если санация организма от патогена/антигена завершается успешно - первый результат достигнут. После этого в норме происходит остановка продуктивного иммунного ответа - так называемая супрессия.

• Второй результат адаптивной иммунной реакции - формирование иммунной памяти. По современным представлениям лимфоцитами иммунной памяти становится незначительная часть покоящихся лимфоцитов (вероятно, единицы процентов), экспрессирующих особые ингибирующие активацию молекулярные структуры.

На рис. 4-2 представлена временная динамика иммунного ответа в различных проявлениях и с разными результатами.

МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КЛЕТОК В ХОДЕ ИММУННОГО ОТВЕТА

При развитии иммунного ответа разные клетки взаимодействуют друг с другом. Известны как минимум 2 механизма такого взаимодействия:

• межклеточная адгезия (контактное взаимодействие) - мембранные молекулы одной клетки комплементарно связываются с мембранными молекулами другой клетки, что приводит к образованию межклеточного контакта;

Рис. 4-2. Временная динамика проявлений адаптивной иммунной защиты при инфекции

• взаимодействие при помощи медиаторов - клетка секретирует особые растворимые молекулы (медиаторы), рецепторы к которым присутствуют на мембранах других клеток. При связывании рецептора с лигандом реализуется тот или иной биологический эффект. Медиаторы, участвующие в развитии иммунного ответа, называют цитокинами и хемокинами.

Молекулы межклеточной адгезии

К молекулам межклеточной адгезии относят селектины, адрессины, интегрины, молекулы суперсемейства иммуноглобулинов и ряд других.

• Селектины - трансмембранные белки на поверхности лимфоцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и эндотелиоцитов. Общим для них является наличие во внеклеточной части лектиноподобного домена, способного комплементарно связывать сахара.

• Адрессины - муциноподобные молекулы на мембране эндотелиоцитов - лиганды для селектинов. Селектины и адрессины обеспечивают селективную адгезию клеток к стенке сосуда, необходимую для их экстравазации и дальнейшего проникновения в очаг поражения.

• Интегрины - гетеродимерные белки, состоящие из крупной а-цепи и меньшей по размеру в-цепи.

- LFA-1 (Lymphocyte Function-Associated antigen - антиген, ассоциированный с функцией лимфоцитов) - наиболее важный интегрин для активации любого T-лимфоцита. Антитела к LFA-1 способны блокировать активацию как наивных, так и покоящихся T-клеток. Однако анализ врождённых генетических дефектов молекул адгезии показывает, что другие интегрины (например, CD2) способны компенсировать отсутствие LFA-1.

- VLA (Very Late Activation antigens - очень поздние антигены активации). Эти интегрины экспрессируются T-лимфоцитами на 2-4-е сутки после активации и имеют наибольшее функциональное значение для проникновения уже стимулированной T-клетки в очаг воспаления, где ей надлежит организовать элиминацию антигена.

• ICAM (InterCellular Adhesion Molecules - молекулы межклеточной адгезии) относят к суперсемейству иммуноглобулинов.

- Взаимодействие молекул адгезии LFA-3 и ICAM-1 на клетках эпителия тимуса с комплементарными им молекулами CD2 и LFA-1 на тимоцитах необходимо для удержания последних в тимусе в процессе их дифференцировки.

- Наивные T-лимфоциты в T-зависимых зонах периферических лимфоидных органов взаимодействуют с АПК при помощи LFA-1, CD2 и ICAM-3 на T-клетках и ICAM-1, ICAM-2, LFA-1 и LFA-3 на АПК. Этого взаимодействия достаточно для запуска пролиферации распознавших антиген T-лимфоцитов и дифференцировки их в лимфоциты-эффекторы.

Данные по отдельным молекулам адгезии приведены в табл. 4-1.

Цитокины

Взаимодействия, опосредованные цитокинами, более динамичны и оперативны, чем адгезивные. Для цитокинов характерны общие свойства.

• Разные типы клеток могут продуцировать одинаковые цитокины и экспрессировать рецепторы для них.

• Действие цитокинов избыточно. С одной стороны, разные цитокины могут вызывать внешне одинаковые реакции клеток, с другой - каждый цитокин индуцирует в разных клетках разные биологические эффекты.

• В подавляющем большинстве случаев цитокины - близкодействующие медиаторы, обусловливающие локальные взаимодействия клеток в очагах развития процессов в тканях.

- В зависимости от клетки-мишени выделяют аутокринные эффекты (действуют на саму клетку, секретировавшую цитокин) и паракринные эффекты (действуют на другие рядом расположенные клетки) цитокинов.

- Эндокринные (дистантные, или системные) эффекты проявляются, когда цитокин достигает клетки-мишени, циркулируя с кровью. У здоровых людей в крови обычно удаётся обнаружить множество разных цитокинов, включая интерфероны, но в концентрациях, не превышающих несколько пикограмм (10^-12 г) в 1 мл. Системное действие выявлено в основном для четырёх цитокинов: ФНОа, ИЛ-1, ИЛ-6 и M-CSF, например при тяжёлой патологии типа септического шока, и опосредовано через гипоталамус и печень.

• Большинство цитокинов не депонируются в клетках, а синтезируются импульсно - «по запросу». Этот процесс начинается с транскрипции мРНК с соответствующего гена цитокина. Тем не менее небольшие количества ФНОα или других цитокинов могут депонироваться в гранулах нейтрофилов, тромбоцитов и тучных клеток.

• Матричная РНК цитокинов очень короткоживущая, что объясняет транзиторный характер их продукции клеткой: они вырабатываются непродолжительное время после получения «запроса» на их образование.

• Для действия цитокинов характерна каскадность, выражающаяся в том, что под влиянием одного цитокина клетка может начать вырабатывать другие цитокины (или тот же самый). Это приводит к усилению биологических эффектов.

• Каскад цитокинов саморегулируется: клетка, начавшая продуцировать активационные цитокины, через несколько часов или суток переключается на синтез супрессорных цитокинов и/или экспрессирует ингибиторные рецепторы либо рецепторы для сигналов к апоптозу.

По функциональному назначению выделяют 5 основных групп цитокинов (подробнее см. табл. 4-2).

Группа 1. Гемопоэтические цитокины регулируют пролиферацию и дифференцировку всех клеток кроветворной системы. К ним относят колониестимулирующие факторы - CSF (Colony Stimulating Factors): GM-CSF, M-CSF, G-CSF, эритропоэтин, тромбопоэтин, ИЛ-3 (мульти-CSF), ИЛ-5 (CSF для эозинофилов), ИЛ-7 (CSF для лимфоцитов), фактор стволовых клеток - SCF (Stem Cell Factor, его второе название «c-kit-лиганд»). К гемопоэтинам относят и ИЛ-1а под вторым названием - гемопоэтин-1, так как он поддерживает рост самых ранних клеток-предшественников кроветворения. Негативные регуляторы гемопоэза - ФНОа и трансформирующий фактор роста β (ТФРβ). Хемокин MIPα ингибирует ранние клетки-предшественники гемопоэза.

В процессе гемопоэза цитокины выступают в качестве факторов выживания и роста дифференцирующихся клеток-предшественников и их потомков, но не являются дифференцировочными факторами. Один и тот же цитокин может действовать на разных уровнях и в разных рядах дифференцировки. В миелоидном ряду проявляется правило, согласно которому влияние цитокинов (например, ИЛ-3, GM-CSF), действующих на ранних этапах развития клеток, сохраняется на поздних этапах развития, когда к «ранним» цитокинам присоединяются более специализированные факторы (такие, как G-CSF, M-CSF). В лимфоидном ряду первоначальное преобладание эффекта SCF постепенно замещается универсальным действием ИЛ-7, а на поздних этапах доминирующими наряду с ИЛ-7 становятся линейно-специфические факторы. На рис. 4-3 цитокины, контролирующие рост и выживание гемопоэтических клеток, показаны около стрелок, указывающих направление дифференцировки клеток-предшественников. Подробнее о функциях ИЛ-15, BAFF и Flt3L см. в табл. 4-2.

Группа 2. Первичные провоспалительные цитокины (цитокины врождённого иммунитета) - ИЛ-1а, ИЛ-1в, ФНОа и ИЛ-6. Они чрезвычайно плейотропны и действуют на клетки близлежащих тканей. Их продуцируют главным образом макрофаги и ДК покровных структур в очаге внедрения патогена. ИЛ-1 и ФНОа действуют преимущественно

Рис. 4-3. Цитокиновый контроль гемопоэза. Обозначения: Бф - базофил; Эо - эозинофил; Нф - нейтрофил; Мон - моноцит; МФ - макрофаг; ТК - тучная клетка; ЛАК - лимфокин-активированный киллер; Вакт, Такт - активированные формы В- и Т-клеток соответственно; GM-предшественник - предшественник нейтрофильных гранулоцитов, моноцитов/макрофагов и ДК; пре-G - предшественник нейтрофильных гранулоцитов; пре-М - предшественник моноцитов/макрофагов; L-предшественник - предшественник лимфоцитов; Flt3L - Fms-like tyrosinekinase

локально (если нет септического заражения крови), а ИЛ-6 индуцирует биосинтез белков острой фазы в печени.

Группа 3. Иммунорегуляторные цитокины регулируют пролиферацию и дифференцировку T- и B-лимфоцитов и NK-клеток в периферических лимфоидных органах и тканях. В первую очередь их продуцируют активированные профессиональные АПК (макрофаги и ДК) и сами лимфоциты. К этой группе относят ИЛ-2 (митоген для лимфоцитов), ИЛ-4, ИЛ-12, ИЛ-15, ИФНγ.

Группа 4. Цитокины - медиаторы воспаления являются продуктами активированных T-лимфоцитов и вызывают активацию лейкоцитов «общевоспалительного назначения»: ИФНγ (активатор макрофагов и NK-клеток), ИЛ-5 (стимулирует пролиферацию В-лимфоцитов, а также индуцирует и активирует эозинофилы); лимфотоксины (активаторы нейтрофилов), в частности лимфотоксин-α (ФНОβ, по новой номенклатуре LTα), обеспечивающий образование воспалительных гранулем in vivo.

Группа 5. Противовоспалительные (иммуносупрессорные) цитоки-

ны. К ним относят ИЛ-10 (продуцируемый макрофагами и ингибирующий макрофаги) и ТФРβ (продуцируемый активированными CD4⁺ T-лимфоцитами и ингибирующий дальнейшую пролиферацию лимфоцитов). Кроме того, ИЛ-4 и ИЛ-13 - цитокины, ингибирующие макрофаги, а также в некоторых процессах выступающие в качестве противовоспалительных.

В табл. 4-2 приведена краткая характеристика некоторых цитокинов.

Хемокины

Среди цитокинов особое значение для иммуногенеза и модуляции воспаления имеют хемокины - небольшие (66-76 аминокислотных остатков) секреторные белки, регулирующие миграцию лейкоцитов. Кроме того, большинство хемокинов поддерживает ангиогенез и продукцию коллагенов клетками соединительной ткани - регенерацию. В настоящее время известно не менее 50 хемокинов, в том числе многие факторы хемотаксиса моноцитов и ИЛ-8. Считают, что при определённых условиях любая клетка организма продуцирует те или иные хемокины. Эти молекулы способны связываться не только со своими лигандами на мембране клетки-мишени, но и с молекулами межклеточного матрикса, создавая в нём градиент концентрации по мере приближения к клетке-продуценту хемокина.

Эти хемоаттрактанты имеют структурное сходство, в том числе в расположении остатков цистеина, образующих дисульфидные мостики. На основании расположения первых двух цистеиновых остатков выделяют 4 семейства хемокинов: CC, CXC, C и CX₃C.

В табл. 4-3 приведена краткая характеристика некоторых известных на сегодняшний день хемокинов.

Рецепторы для цитокинов и хемокинов

Выделяют несколько семейств рецепторов для цитокинов (рис. 4-4).

• Семейство рецепторов гемопоэтических цитокинов представлено гетеродимерными молекулами и включает рецепторы для ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-7, ИЛ-9 и ИЛ-15; рецептор для GM-CSF; рецептор для эритропоэтина; рецептор для гормона роста. Рецептор для ИЛ-2 существует в трёх формах, различающихся по составу субъединиц, а также по аффинности к ИЛ-2. Тример ИЛ-2Rαβγ обладает наибольшей аффинностью, димер ИЛ-2Rβγ - промежуточной и мономер ИЛ-2Rα - наименьшей (рис. 4-5).

• Семейство рецепторов интерферонов - гомодимерные трансмембранные молекулы. Помимо собственно рецепторов для интерферонов в семейство входит рецептор для ИЛ-10.

• Семейство рецепторов фактора некроза опухоли (TNFR - Tumor Necrosis Factor Receptor) включает молекулы, состоящие из одной трансмембранной полипептидной цепи: TNFR-I и TNFR-II, CD40, Fas (CD95), CD30, CD27, рецептор для фактора роста нервов (NGFR).

Путь проведения сигналов от рецепторов цитокинов (рис. 4-6) - самый короткий из известных, что соответствует физиологическим особенностям эффектов цитокинов (очень быстрые, но непродолжительные).

• Как правило, связывание цитокина с рецептором приводит к его диили тримеризации. Это вызывает конформационные из-

Рис. 4-4. Основные типы цитокиновых рецепторов. Обозначения аминокислотных остатков: С - цистеин, W - триптофан, S - серин, Х - любой остаток

Рис. 4-5. Общие полипептидные цепи цитокиновых рецепторов

Рис. 4-6. Проведение сигналов от рецепторов для цитокинов (схема). Пояснения см. в тексте

менения, передающиеся связанным с полипептидными цепями рецептора тирозинкиназам семейства Janus, способными фосфорилировать их по остатку тирозина. Известно 4 члена этого семейства: Jak1, Jak2, Jak3, Tyk-2. • К фосфорилированным участкам рецептора могут присоединяться молекулы из семейства STAT (Signal Transducers and Activators of Transcription) - проводники сигналов и активаторы транскрипции. Описано 7 молекул STAT: STAT1, STAT2, STAT3, STAT4, STAT5а, STAT5b, STAT6.

- Те же киназы Janus (присоединившиеся к рецептору) фосфорилируют молекулы STAT по остатку тирозина в N-концевом домене.

- Фосфорилированные STAT отделяются от внутриклеточной части рецептора, образуют гомоили гетеродимеры и мигрируют в ядро, где связываются с ДНК и активируют транскрипцию.

Рецепторы для хемокинов принадлежат к семейству интегральных мембранных белков, содержащих семь спиральных доменов, семикратно пронизывающих клеточную мембрану; в это семейство входят также рецепторы для анафилатоксинов комплемента (C5a, C3a, C4a), фоторецепторы (родопсин и бактериородопсин) и множество других. Рецепторы этого семейства передают сигнал внутрь клетки через G-белки (ГТФ/ ГДФ-связывающие белки).

• Каждый G-белок состоит из трёх пептидных цепей - Gα,Gβ иGγ. В покое Gα-цепь образует комплекс с ГДФ. При связывании рецептора с лигандом ГДФ замещается на ГТФ и Gα-цепь диссоциирует от димера Gβ/Gγ (рис. 4-7).

Рис. 4-7. Белок G: 1 - выключенное состояние: α-субъединица связана с гуанозиндифосфатом (ГДФ) и не контактирует с эффектором; 2 - при взаимодействии лиганда с рецептором ГДФ заменяется на ГТФ, G-белок активируется; 3 - G-белок диссоциирует, несущая ГТФ α-субъединица перемещается в мембране, связывается с эффектором и активирует его; 4 - α-субъединица превращает ГТФ в ГДФ, инактивируется и объединяется с другими субъединицами G-белка

Рис. 4-8. Проведение сигналов с рецепторов семейства тетраспанинов. Роль инозиттрифосфата и диацилглицерина в реализации действия лигандов на клеткумишень. Образование комплекса лиганда-рецептор стимулирует G-белок, активирующий фосфолипазу С. Фосфолипаза С катализирует расщепление фосфатидил инозит-4,5-бифосфата (PIP₂) на инозит-1,4,5-трифосфат (IP₃) и диацилглицерин (DAG). Инозиттрифосфат (IP₃) вызывает высвобождение Ca²⁺ из внутриклеточных депо. Ca²⁺-зависимая протеинкиназа С, активированная диацилглицерином (DAG), фосфорилирует белки клетки

• Ga-цепи различных G-белков имеют разные функции: одни активируют фосфолипазу Сγ, другие - аденилатциклазу, катализирующую образование циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Это приводит к разнообразным физиологическим эффектам, реализуемым посредством изменения режима функционирования ионных каналов, активации или блокирования разных биохимических реакций (рис. 4-8).

• Кроме того, Gα-цепь обладает ГТФазной активностью, что позволяет ей вновь объединиться с другими субъединицами G-белка и прекратить проведение сигнала.

ИММУННАЯ ПАМЯТЬ

Феномен иммунной памяти проявляется в том, что в случае успешной реализации иммунного ответа на патоген при его повторных попаданиях в организм санация осуществляется существенно быстрее и эффективнее, а патоген не успевает вызвать патологический инфекционный процесс. Это состояние известно как протективный иммунитет, т.е. иммунитет, защищающий от заболевания.

В основе феномена иммунной памяти лежит следующий факт: часть лимфоцитов (единицы процентов) антигенспецифичного клона, вовлечённого в первый иммунный ответ, «замораживается» и циркулирует в организме в течение неопределённого времени (для разных антигенов время очень различается - вплоть до продолжительности жизни всего организма).

В настоящее время неизвестно, какие именно молекулы и взаимодействия и на каком точно этапе иммуногенеза определяют формирование популяции лимфоцитов памяти. В то же время установлены различия лимфоцитов памяти от других субпопуляций тех же лимфоцитов.

• B-лимфоциты. B-лимфоциты памяти отличаются от плазматических клеток (терминальной стадии дифференцировки В-лимфоцитов) по ряду признаков.

- B-лимфоциты памяти несут поверхностные иммуноглобулины, экспрессируют молекулы MHC-II; способны к пролиферации, переключению изотипов иммуноглобулинов, гипермутированию гипервариабельных участков молекулы иммуноглобулина - CDR (Complementarity Determining Region), расположенных в V-домене (см. главу 5), но не способны к интенсивному образованию иммуноглобулинов. B-лимфоциты памяти находятся в покоящемся (неактивированном) состоянии.

- Плазматические клетки, напротив, способны к интенсивному синтезу/секреции иммуноглобулинов, но не несут поверхностные иммуноглобулины, не экспрессируют молекулы MHC-II; не способны к пролиферации, переключению между изотипами иммуноглобулинов, гипермутированию CDR V-доменов иммуноглобулинов.

• T-лимфоциты памяти отличаются от зрелых T-клеток и по частоте встречаемости антигенспецифичных клонов в лимфоидной ткани, и по экспрессии ряда мембранных молекул [LFA-3 (CD58); CD2; LFA-1 (CD11a/CD18); CD44; CD45RO] более чем в 10-100 раз. В отличие от наивных лимфоцитов, Т-клетки памяти испытывают

существенно меньшую потребность в медиаторах воспаления и в костимулирующих сигналах для запуска иммунного ответа на специфический антиген и могут отвечать при минимальных симптомах воспаления или даже при их отсутствии. В то же время наивные T-клетки, в отличие от T-лимфоцитов памяти, экспрессируют на поверхности CD45RA и большие количества молекул L-селектина, обеспечивающие хоминг Т-лимфоцитов в лимфатические узлы.

Вакцины

Целью вакцинации является индукция образования клеток памяти, специфичных к возбудителю. Это достигается посредством активации врождённого иммунитета и клонов В- и/или Т-клеточного звена адаптивного иммунитета. Основные проблемы вакцинации состоят в обеспечении безвредности вакцинного препарата при сохранении его иммуногенности. Тенденция заменить природные препараты антигенов (убитые, ослабленные патогены, экстракты активных субстанций) синтетическими препаратами или кодирующими их генами наталкивается на проблемы, связанные с недостаточной силой иммунного сигнала. Разновидности вакцин представлены на рис. 4-9.

Рис. 4-9. Разновидности вакцин