Начало >> Статьи >> Архивы >> Основы иммунологии (Ярилин)

Активация лимфоцитов - Основы иммунологии (Ярилин)

Оглавление
Основы иммунологии (Ярилин)
Введение
Лимфоциты
В-лимфоциты
Субпопуляции В-лимфоцитов
Т-лимфоциты
Генез Т-лимфоцитов
Формирование рецептора Т-клеток для антигена
Кортикальные тимоциты и селекция их клонов
Формирование субпопуляций Т-клеток
Подготовка Т-клеток к эмиграции, эмиграция и заселение
Маркеры Т-лимфоцитов, определение Т-клеток и их субпопуляций
NK-клетки
Моноциты и макрофаги
Дендритные клетки
Нейтрофилы
Эозинофилы
Базофилы и тучные клетки
Тромбоциты
Стромальные клетки
Структурная организация иммунной системы
Структурная организация иммунной системы - костный мозг
Структурная организация иммунной системы - тимус
Лимфоидные клетки тимуса
Микроокружение, инволюция тимуса
Периферические лимфоидные органы - структурная организация иммунной системы
Лимфоидные ткань и структуры, связанные со слизистыми оболочками
Лимфоидная ткань, связанная с кожей
Кровь и лимфа
Рециркуляция лимфоцитов
Молекулы адгезии
Преодоление сосудистого барьера и миграция лимфоцитов в ткань
Рециркуляция лимфоцитов и взаимодействие со стромой лимфоидных органов
Факторы естественного иммунитета
Вовлечение и активация клеток—эффекторов естественного иммунитета
Фагоцитоз
Адгезия фагоцитов к объекту фагоцитоза
Активация фагоцитов при адгезии, погружение частицы
Формирование фаголизосомы, лизис и расщепление фагоцитированных клеток
Секреторная активность фагоцитов
Киллерная активность фагоцитов
Функционирование естественных киллеров
Гуморальные факторы естественного иммунитета
Классическая активация комплемента
Альтернативная активация комплемента
Атака клеточной мембраны
Роль комплементзависимых процессов в иммунной защите
Медиаторы воспаления
Белки острой фазы
Другие медиаторы воспаления
Молекулярные и клеточные основы адаптивного иммунитета
Мембранные иммуноглобулины
Fc-рецепторы
Рецепторный комплекс Т-лимфоцитов TCR-CD3
Формирование разнообразия антигенраспознающих молекул лимфоцитов
Антигены и их взаимодействие с антителами
Иммуногенность антигенов
Тимуснезависимые антигены, толерогенность
Специфичность антигенов
Взаимодействие антигенов и антител
Антигены и Т-клетки
Процессинг и презентация антигенов Т-клеткам
Особенности антигенов, распознаваемых Т-клетками
Молекулярные основы межклеточных взаимодействий
Интегрины, цитокины
Интерлейкины
Интерлейкины - факторы некроза опухолей
Интерфероны
Трансформирующий фактор роста
Эффекты цитокинов на уровне организма
Активация лимфоцитов
Дальнейшая передача сигнала и формирование транскрипционных факторова активации лимфоцитов
Сигналы лимфоцитов, включаемые через корецепторы
Сигнализация лимфоцитов, запускаемая цитокинами
Продвижение активации лимфоцитов по клеточному циклу
Дифференцировка лимфоцитов
Дифференцировка Т-хелперов
Дифференцировка цитотоксических Т-лимфоцитов и Т-клеток памяти
Апоптоз
Нобелевские премии, литература

АКТИВАЦИЯ ЛИМФОЦИТОВ И СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ ПРОЦЕССЫ
Распознавание лимфоцитами антигенных эпитопов и обмен сигналами с другими клетками иммунной системы являются условиями проявления активации лимфоцитов — процесса, на котором базируются практически все иммунологические реакции, проявления иммунного ответа. Активация — многозначное понятие. Ее суть сводится к переходу клетки в состояние, с которым связаны выполнение функций и проявление специфической активности клетки. Предпосылкой выполнения функций лимфоцитами всегда служит их пролиферация (поскольку на физиологический стимулятор реагирует небольшое число клонов, содержащих малое число клеток, для развития достаточно интенсивной реакции требуется их предварительное размножение). В связи с этим под активацией лимфоцитов понимают процессы, приводящие к делению этих клеток. В узком смысле активация — это переход лимфоцитов из фазы покоя (G0) в фазу G1 клеточного цикла. Как правило, активация сопряжена также с последующей дифференцировкой клеток, однако связь между активацией и дифференцировкой менее ясна, чем связь между активацией и делением. Третьим вариантом исхода состояния активации лимфоцитов является их программированная гибель — апоптоз.

Активация и пролиферация лимфоцитов

При классическом варианте активации лимфоцитов ее пусковым сигналом служит связывание рецепторов BCR (или TCR) с антигеном (в случае В-клеток) или с комплексом антигенного пептида с молекулой МНС (для Т-клеток). При моделировании этого процесса с помощью антител к рецепторам требуется перекрестное сшивание мембранных рецепторов. Это сшивание осуществляется при участии вспомогательных клеток типа макрофагов. Очевидно, что перекрестное сшивание рецепторов требуется и при активации лимфоцитов антигенами. Сшивание рецепторов может осуществляться благодаря их бивалентности (установленной для иммуноглобулиновых и постулируемой для Т-клеточных рецепторов), однако его степень увеличивается благодаря участию антигенпредставляющих клеток (АПК) или иных факторов. Поливалентность Т-независимых антигенов II класса сама по себе обеспечивает перекрестное сшивание рецепторов, что позволяет им активировать В-лимфоциты без их обязательного контакта с Т-хелперами.
С помощью техники построения оптических образов установлено, что взаимодействие комплексов молекула МНС—пептид и TCR—CD3 вызывает перераспределение мембранных молекул с формированием кольцевидных скоплений (кластеров), в которых внутреннее кольцо содержит комплекс TCR—CD3 и молекулу CD28, а наружное — интегрины LFA-1. Перераспределяются также цитоплазматические молекулы, прилежащие к мембране: под внутренним кольцом сосредоточивается протеинкиназа С, а под внешним — белок цитоскелета талин, связанный с интегрином LFA-1. Кроме того, для Т-клеток показано, что одна молекула МНС, несущая антигенный пептид, способна поочередно взаимодействовать с большим числом рецепторов TCR, причем «отработавшие» молекулы рецепторов погружаются в клетку — интернализируются.
Активация лимфоцитов с помощью антител к антигенсвязывающим рецепторам лимфоцитов моделирует действие антигенов в поликлональном варианте. Аналогичным эффектом обладают митогены. В качестве таковых чаще всего используют (особенно для активации Т-клеток) растительные лектины. Они взаимодействуют с несколькими мембранными гликопротеинами, несущими концевые сахара, к которым данные лектины имеют сродство. Некоторые сведения о наиболее широко применяемых митогенах приведены в табл. 57.
Таблица 57. Характеристика наиболее известных митогенов Т- и В-лимфоцшпов


Название

Происхождение

Мол. масса, x1000

Специфичность

Реагирующие
лимфоциты

Фитогемагглю- тинин (ФГА)

Phaseolus vulgaris (фасоль)

L- и R-формы. 4 субъединицы по 34

N-ацетил-D- галактозамин

Т-клетки

Конканавалин А (Кон А)

Canavalia ensiformis

4 субъединицы по 25,5

cc-D-глюко- и
α-D-маннопиранозиды

 

Митоген лаконоса (МЛ)

Phytolacca
americana

5 компонентов с различными массами

ди-N-ацетилхитобиоза

В-клетки при участии Т-хелперов

Другим важным фактором для запуска активации лимфоцита являются дополнительные сигналы, исходящие от вспомогательных клеток. О них говорилось выше (см. раздел 3.4.1). Основную роль в случае контактной костимуляции Т-клеток играет взаимодействие CD28 Т-лимфоцита и молекул CD80 и/или CD86 вспомогательной клетки, а при костимуляции В-клеток — взаимодействие CD40 В-лимфоцита и CD 154 (CD40L) Т-хелпера. Среди гуморальных кофакторов основная роль принадлежит цитокинам, различным при активации разных клеток.
Условия активации лимфоцитов различных типов неодинаковы. Так, для активации Lуb-5~-В-лимфоцитов, помимо действия антигена, требуется контактное взаимодействие с Т-хелперами (с участием молекулы CD40), тогда как для Lуb-5+-В-клеток достаточно дополнительного влияния цитокинов. Активация СD4+-Т-хелперов требует более обширного набора факторов (обычно включая прямой контакт с АПК при участии CD28), чем активация СD8+-киллеров. Среди Т-хелперов более требовательными к условиям активации являются Т-хелперы 1-го класса: они нуждаются в действии АПК и ИЛ-12, тогда как Т-хелперы 2-го класса, как полагают, могут быть активированы в результате одного взаимодействия с АПК. Наконец, условия, требуемые для активации клеток памяти, являются более «облегченными» по сравнению с условиями активации покоящихся «наивных» лимфоцитов.
Поскольку активация в типичном случае служит подготовкой к делению клеток, ее основной результат состоит в индукции ряда генов, продукты которых обеспечивают продвижение по клеточному циклу. Эту функцию выполняют факторы роста — цитокины и рецепторы для них. Экспрессия их генов и происходит в результате активации лимфоцитов. Она осуществляется под влиянием регуляторных ядерных белков — транскрипционных факторов, способных взаимодействовать с определенными участками (энхансерными последовательностями) промоторных участков этих генов. О регуляторных участках цитокиновых генов, в частности ИЛ-2, уже говорилось (см. раздел 3.4.3). Результатом активации Т- лимфоцитов является экспрессия генов, детерминирующих рецепторы факторов роста (в первую очередь ИЛ-2), а в случае Т-хелперов — генов самих факторов роста (ИЛ-2 и др.). Оба результата достигаются при сходном сочетании условий, поскольку структура промоторных участков генов цитокинов и генов их рецепторов сходна.
Строение тирозинкиназ
Рис. 68. Строение тирозинкиназ.
SHI, SH2, SH3 — обозначения доменов; NH2, СООН — концы полипептидной цепи; Р — участки фосфорилирования; К+АТФ —К+-зависимая АТФаза.

Несколько упрощая ситуацию, можно сказать, что указанные результаты активации (в случае Т- клеток экспрессия генов ИЛ-2 и рецептора для ИЛ-2 осуществится), будут достигнуты, если произойдет связывание определенных регуляторных последовательностей указанных генов (NFAT, NFkB, ОКТ-1 и т.д.) соответствующими транскрипционными факторами. Эти факторы в готовом виде в клетках не присутствуют. К их формированию и активации генов сводится процесс передачи активационного сигнала.

Запуск сигнала. Активация тирозинкиназ, связанных с рецептором

Как отмечалось (см. раздел 3.1.1), хотя полипептидные цепи, входящие в состав рецепторов Т- и В-клеток, лишены ферментативной активности, их цитоплазматические домены контактируют с протеинкиназами. Функция протеинкиназ заключается в фосфорилировании белков, переводящем их в функционально активное состояние. Фосфорилирование может осуществляться по остатку тирозина или по структурно сходным остаткам серина и треонина. В соответствии с этим протеинкиназы делятся на тирозиновые и серинтреониновые. Гены большинства киназ, особенно тирозиновых, представляют собой протоонкогены. При изменении их окружения (особенно регуляторных участков) они приобретают бесконтрольную активность, обусловливающую трансформацию клеток (в частности, злокачественное перерождение). Протеинкиназы, связанные с рецепторным аппаратом лимфоцитов, являются тирозинкиназами. Все перечисленные тирозинкиназы относятся к семейству Src и имеют гомологичные домены SH (от англ. Src-homology), выполняющие стандартные функции, которые состоят во взаимодействии с другими молекулами (домены SH2 и SH3) и проявлении киназной активности (SH1-домен). В схематической форме типичная структура тирозинкиназ показана на рис. 68. С рецепторным комплексом связаны также тирозинкиназы, не относящиеся к семейству Src: в Т-клетках — ZAP-70 (от англ. ζ-chain activating protein), в В-клетках — Syk.

Рис. 69. Взаимодействие ζ-цепи CD3 и тирозинкиназы ZAP-70.

Под влиянием тирозинкиназ Lck и Fyn происходит фосфорилирование участка ITAM ζ-цепи, что обеспечивает возможность его взаимодействия с доменом SH2 киназы ZAP-70. Это обеспечивает дальнейшее фосфорилирование (с участием киназ Lck и Fyn) и активацию ZAP-70, необходимую для дальнейшей передачи сигнала.

Связывание и перекрестное сшивание рецепторов приводят к изменению их конформации, отражаются на конформации контактирующих с ними протеинкиназ и вызывают активацию последних. Этот начальный этап передачи сигнала детально не изучен. Ранние события, связанные с активацией лимфоцитов, показаны на рис. 69. Известно, что тирозинкиназа р561ск быстро (в течение секунд) активируется в ответ на конформационные изменения вспомогательных молекул CD4/CD8, происходящие при связывании Т-клеточного рецептора с лигандом. Эта тирозинкиназа катализирует фосфорилирование по тирозиновому остатку 12 субстратов, в том числе ζ-цепи CD3 (уже через 2 мин). В ζ-цепи фосфорилируются два остатка тирозина, составляющие часть очень важной последовательности ITAM (от англ. Immunoglobulin receptor family tyrosine-based activation motif; иногда используют другое его название — ARAM от англ. Antigen recognition activation motif). Эта последовательность следующая: YX2L/IX7YX2L/I, т.е. она содержит два остатка тирозина (Y), разделенные 7 остатками любых аминокислот и перемежающиеся остатками лейцина (L) или изолейцина (I). Последовательность ITAM в фосфорилированием виде обеспечивает контакт молекулы с SH2-доменами тирозинкиназ, т.е. передачу сигнала. Фосфорилирование обоих остатков тирозина в ITAM ζ-цепи обусловливает связывание с ним двух SН2-доменов киназы ZAP-70, что служит условием для дальнейшей передачи сигнала.
Важную роль на начальных этапах активации играют ферменты с противоположной направленностью эффектов — тирозиновые протеин- фосфатазы. Они дефосфорилируют белки, активность которых была блокирована вследствие чрезмерного исходного фосфорилирования. Такой активностью обладает цитоплазматический домен мембранной молекулы CD45, которая активирует указанным путем некоторые Src-киназы.
Под влиянием тирозинкиназ, связанных с рецепторами Т- и В-клеток, фосфорилируется большая часть компонентов TCR и BCR, CD5, некоторые белки цитоскелета и белки, важные для дальнейшей передачи сигнала (фосфолипаза Сγ1, ГТФ-зависимая киназа Grb2, белки Vav и Sos), а также мембранный белок р31 (от англ. Link — связующий, поскольку он служит связующим фактором между начальными событиями активации и более поздними этапами передачи сигнала).
Превращения фосфоинозитидов
Рис. 70. Превращения фосфоинозитидов в процессе активации лимфоцитов.
ТК — тирозинкиназы; PLC — фосфолипаза С; РКС — протеинкиназа С; PIP2 — фосфатидилинозитол 4,5-дифосфат; DAG — диацилглицерин; IP3 — инозитол 1,4,5 -трифосфат.



 
« Основы иммунологии   Основы педиатрии »