МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет ветеринарной медицины»
ФАКУЛЬТЕТ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ
Кафедра биологии, экологии и гистологии
РЕФЕРАТ
на тему: «Иммунокомпетентные клетки и их взаимодействие между собой при иммунном ответе»
Работу выполнила: студентка 1 курса 1 группы
очного отделения Журак Алена Алексеевна
Проверил: Сафронов Данил Сергеевич, доцент, к.в.н.
Санкт-Петербург, 2022 г
Оглавление
Введение
Одним из основных условий существования организма является его целостность и сохранение гомеостаза. В реальной жизни организм окружён миллионами микроорганизмов, которые способны нарушить его целостность. Для защиты от патогенов в процессе эволюции выработалась особая система, которая называется иммунной. Иммунные реакции в организме делятся на 2 группы - неспецифические (врождённые) и адаптивные (приобретенные или специфические) реакции.
Неспецифический иммунитет является эволюционно более древним и несовершенным. Неспецифический иммунитет обеспечивает защиту от попадающих в него микробов путем предотвращения проникновения микробов в организм. Если этот механизм не срабатывает, то на следующем этапе осуществляется нейтрализация и разрушение видоизмененных частиц. Реакции неспецифического иммунитета обеспечиваются механическими факторами - это кожа и слизистые, и химическими факторами, то есть антибактериальными белками, реакцией рH и, в-третьих, если первых два фактора оказываются несостоятельными, то путем привлечения клеток, прежде всего макрофагов и клеток натуральных убийц (NK-клеток). В том случае, если неспецифические реакции защиты оказываются неэффективны, то патоген проникает дальше в организм и вовлекаются реакции специфического, то есть приобретённого, или адаптивного иммунитета. Особенностями неспецифического иммунитета являются быстрая реакция на патоген при отсутствии формирования иммунологической памяти.
Более совершенным является специфический адаптивный иммунитет. Он формируется позже. Реакции специфического иммунитета обусловлены иммунными клетками. Реакции специфического иммунитета возникают позже и медленнее, чем неспецифического иммунитета, но они более сильные, направлены на специфический патоген и характеризуются формированием иммунологической памяти, которая имеет первостепенное значение при повторной встрече с патогеном. Повторная встреча может сопровождаться такой бурной иммунологической реакцией, что болезненный процесс прекращается без клинического проявления.
Иммунокомпетентные клетки и их характеристика
Не существует общепринятой классификация иммунокомпетентных клеток. Обычно клетки группируют по функциональным и морфологическим особенностям. Существует функциональная классификация иммунных клеток [2]. Она основана на участии этих клеток в иммунных реакциях. Соответственно выделяют:
1. Антигенпредставляющие клетки (AПK). Клетки захватывают элементы патогена, перерабатывают его, осуществляют его процессинг, а затем представляют другим иммунокомпетентным клеткам
2. Клетки, осуществляющие реакции иммунитета. Это клетки эффекторные, то есть рабочие.
3. Иммунные реакции нуждаются в регуляции процесса, а потому существуют регуляторные клетки, которые усиливают (активация) или угнетают (супрессия) те или иные звенья иммунных реакций.
4. Различают клетки иммунной памяти. Эти клетки не принимают активного участия в иммунных реакциях, но они сохраняют информацию (память) о контакте со специфическим антигеном. Клетки памяти отвечают за вторичный ответ. Он в отличие от первичного иммунного ответа, во-первых, более быстрый, во-вторых, более сильный и совершенный
Помимо морфофункциональной классификации, существует цитологическая классификация клеток. Она менее совершенна, потому что клетки одного цитологического вида могут выполнять разные иммунологические функции, и, наоборот, клетки разных цитологических типов могут выполнять одну и ту же иммунологическую функцию. Морфологическая классификация, основанная на особенностях клеток, различает:
1. Антигенпредставляющие клетки, а именно дендритные клетки - легко узнаваемые при электронно-микроскопическом исследовании,
2. Лимфоциты. Лимфоциты - основные клетки, обеспечивающие иммунологические реакции,
3. Происходящие из моноцитов NK-клетки, способные выполнять функции эффекторных клеток неспецифического иммунного ответа [2,9].
Антигенпредставляющие клетки
Антигенпредставляющие клетки обнаруживаются на путях поступления патогенна в организм. АПК определяются в коже и слизистых оболочках, здесь встречаются с антигеном, захватывают его и производят процессинг патогенна, затем мигрируют в органы иммунной системы - лимфатические узлы, селезёнку, лимфоидную ткань, где представляют переработанный антиген лимфоцитам. Оказывается, что без подобной обработки патогена лимфоциты не обладают способностью эффективно отвечать на внедрение патогенного организма [8].
Антигенпредставляющие клетки могут быть 3 видов. Способностью к процессингу и презентации антигена обладают дендритные клетки, макрофаги, а также В-лимфоциты. В настоящее время считается, что главную роль в обработке патогена играют дендритные клетки. Дендритные антигенпредставляющие клетки имеют намного более низкую фагоцитарную активность, чем макрофаги, но зато эффективнее осуществляют процессинг патогена.
Антигенпредставляющие клетки, вероятнее всего, происходят из столовой кроветворной клетки, то есть имеют миелоидное происхождение. Некоторые авторы считают, что происхождение дендритных клеток идет из собственного предшественника, но большинство полагают, что дендритные клетки образуются из моноцитов крови, совершивших миграцию через капилляры в ткани.
Дендритные антигенпредставляющие клетки больше всего представлены в слизистых оболочках и коже, потому что здесь происходит встреча иммунных клеток с проникшим в организм патогеном. Затем эти клетки мигрируют в лимфатические органы, где взаимодействуют с лимфоцитами и способствуют их активации. Морфологически антигенпредставляющие клетки могут не походить друг от друга, но они имеют характерную способность к поэтапной миграции, способность изменять микроокружение, и, наконец, менять некоторые фенотипические свойства, то есть эти клетки способны к эволюции после встречи с антигеном. Лучше всего изучены АПК - это клетки Лангерганса в коже и в слизистых. Это самая крупная из антигенпредставляющих клеток. Клетки Лангерганса образуются в тканях из моноцитов. Они обладают подвижностью и способны захватывать патогенны. Клетки Лангерганса затем входят в лимфатические сосуды и поступают в органы лимфатической системы: лимфоузлы, лимфатические фолликулы и селезёнку, где передают переработанный в результате процессинга патоген лимфоцитам [2].
Дендритные антигенпредставляющие клетки характеризуются обилием цитоплазматических отростков. Это послужило причиной их наименования, потому что по-гречески «дендрон» - дерево, а их отростки напоминают ветвящееся дерево. Плазматические отростки дендритов мобильны, ветвятся глубоко в ткани между клетками и увеличивают поверхность клетки и её способность встретиться с проникшим в организм патогеном. После встречи с патогеном происходит его эндоцитоз - проникновение в цитоплазму клетки. При обычных гистологических методах выявить эти клетки трудно, но они выявляются иммуногистохимическими методами. При электронномикроскопическом исследовании в цитоплазме клеток Лангерганса обнаруживают характерные гранулы в форме теннисных ракеток. Эти гранулы называются по имени описавшего их исследователя гранулами Бирбека. Функция гранул Бирбека пока не известна. Особенностью этих клеток является их малая лизосомальная активность, хотя осуществляют напряженные процессы эндоцитоза. Ядро дендритных клеток имеет многочисленные вдавления.
Функции антигенпредставляющих клеток довольно разнообразны, но прежде всего связаны с обработкой поступившего в организм так называемого нативного материала патогена. Деятельность антигенпредставляющей клетки состоит в следующих процессах. Антигенный материал поступившего в организм патогена поглощается АПК. Захват происходит за счёт пиноцитоза или опосредованного иммунного эндоцитоза. Способствуют этому захвату наличие у АПК многочисленных цитоплазматических отростков, за счёт которых существенно увеличивается поверхность клетки и повышается возможность её контакта с патогенном [7,9].
В дальнейшем патоген оказывается в клетке и начинается его процессинг. Процессинг антигенного материала происходит в фагосомах, этот процесс осуществляется в течение приблизительно часа. Патоген разрущается с высвобождением антигенных детерминант, которые иначе называются эпитопами. Эпитоп - это обычная пептидная цепочка из 8-10 аминокислот. Именно эпитоп определяет специфичность реакции антигена и антитела [1,2].
Затем эпитоп должен соединиться с молекулами главного комплекса гистосовместимости, или МНС. Эти молекулы у человека иначе называются HLA, поскольку изучались у лейкоцитов. Чтобы произошёл контакт молекулы МНС с эпитопом, необходимо синтезировать эти белковые молекулы. Синтез этих молекул происходит в шероховатой эндоплазматической сети, а комплекс МНС и эпитоп антигена транспортируются везикулами антигенпредставляющих клеток и монтируются в плазмалемму. В таком виде эпитопы представляются распознающим их лимфоцитам. Присутствие комплекса МНС и эпитопа на поверхности АПК приводит к биостимуляции лимфоцита. Обычно необходимы добавочные, так называемые костимулирующие молекулы, которые усиливают реакцию антигенпредставляющей клетки с лимфоцитом. Костимулятором могут быть самые различные белковые или гликопротеиновые молекулы. Обязательная кооперация комплекса МНС - эпитоп и комудулятора имеет большое биологическое значение, так как преждевременная ошибочная стимуляция лимфоцитов может привести к серьёзным иммунопатологическим процессам. Таким образом, кооперация специфического стимулятора с костимулятором обеспечивает защиту от возможной ошибки в иммунных реакциях. Наконец, антигенпредставляющие клетки выделяют растворимые медиаторы. Медиаторы являются по своей сути лимфатическими местными гормонами иммунных клеток.. Наибольшее значение цитокинов состоит в том, что они значительно активирует лимфоциты и способствуют их пролиферации и образованию соответствующего клона [10].
Процессинг и представление (презентация) антигена зависит от того, где антиген находится: внутри клетки - это эндогенный процессинг, вне клетки - это экзогенный процессинг. Разберём экзогенный процессинг. Наибольшую способность к экзогенному процессингу имеют антигенпредставляющие дендритные клетки Лангерганса. Эти клетки обладают увеличенной за счёт отростков поверхностью тела, что способствует активному захвату антигена. Антиген захватывается путем фагоцитоза или макромолекулярного пиноцитоза, после чего антиген оказывается в цитоплазме в образовании, которое именуется фагосома или эндоосома. Затем эндосома сливается с лизосомой и происходит деградация патогена с высвобождением эпитонов антигена. Одновременно с этим в гранулярной эндоплазматической сети происходит синтез белков главного комплекса гистосовместимости второго класса, то есть МNS11. Эти белки связываются дополнительной белковой цепью, которая называется инвариантной и переносятся с помощью комплекса Гольджи по гиалоплазме до слияния с эндосомой, содержащей эписомы патогена. Слияние этих двух образований приводит к тому, что молекулы МNS второго класса образуют комплекс МNS11-эпитоп. Везикулы с этим комплексом подвергаются экзоцитозу, то есть сливаются с плазмолеммой, на которой монтируется комплекс МNS11-антиген. Этот комплекс на поверхности антигенпрезентирующей клетки является активным и способен активизировать Т-хелперы [3]. дендритный антигенпредставляющий эпитон
Кроме антигенов экзогенных, существуют эндогенные антигены, то есть антигены, представленные внутри клетки. Это могут быть антигены вирусов, внутриклеточных микробов, грибов, а также антигены раковых клеток или антигены трансплантатов. Эндогенные антигены подвергаются иному механизму процессинга. Внутриклеточно расположенные патогены разлагаются ферментным образованием протеасомой до соответствующих пептидных фрагментов. Они в дальнейшем с помощью специального транспортного белка проникают в эндоплазматический ретикулум, там соединяются с белками главного комплекса гистосовместимости 1 класса МNS1 и с помощью пузырьков, образующихся в комплексе Гольджи, транспортируются к плазмолемме, то есть происходит экзоцитоз, и в плазмолемму встраивается комплекс МNS1-эпитоп. Таким образом, мы видим, что белки комплекса гистосовместимости можно разделить на два класса. Белки первого класса образуются практически во всех клетках организма, и поражение клеток внутриклеточными патогенами или опухолевая трансформация клеток, или трансплантация чужих клеток приводит к презентации антигена на поверхности любых клеток организма. Эти активированные клетки взаимодействуют с Т-киллерами, или цитотоксическими лимфоцитами, и активируют их. В то же время экзогенные патогены обрабатываются только презентирующими клетками, к которым относятся прежде всего дендритные клетки, а также макрофаги и В-лимфоциты. Антигенпрезентирующие клетки этого типа проводят процессинг антигена при участии МNS 11 класса.