Функции т системы иммунитета
Т-клетки это фактически приобретенный иммунитет, способный защитить от цитотоксического повреждающего воздействия на организм. Чужеродные клетки-агрессоры, попадая в организм вносят “хаос”, который внешне проявляется в симптомах заболеваний.
Клетки-агрессоры повреждают по ходу своей деятельности в организме все, что могут, действуя в своих интересах. А задача иммунной системы найти и уничтожить все чуждые элементы.
Специфическая защита организма от биологической агрессии (чужеродных молекул, клеток, токсинов, бактерий, вирусов, грибов и т.д.) осуществляется при помощи двух механизмов:
- продуцирования специфических антител в ответ на чужеродные антигены (потенциально опасных для организма веществ);
- выработки клеточных факторов приобретённого иммунитета (Т-клетки).
Как осуществляются иммунные реакции
При попадании в организм человека «клетки-агрессора», иммунная система распознаёт чужеродные и собственные измененные макромолекулы (антигены) и удаляет их из организма. Также при первичном контакте с новыми антигенами происходит их запоминание, что способствует их более быстрому удалению, в случае вторичного попадания в организм.
Процесс запоминания (презентация) происходит благодаря антиген-распознающим рецепторам клеток и работе антиген представляющих молекул (МНС молекул- комплексов гистосовместимости).
Что такое Т-клетки иммунной системы, и какие функции они выполняют
Функционирование иммунной системы обуславливается работой лимфоцитов. Это клетки иммунной системы, являющиеся
разновидностью лейкоцитов и способствующие формированию приобретённого иммунитета. Среди них выделяют:
- В-клетки (распознающие «агрессора» и вырабатывающие к нему антитела);
- Т-клетки (выполняющие функцию регулятора клеточного иммунитета);
- NК- клетки (разрушающие отмеченные антителами чужеродные структуры).
Однако, помимо регуляции иммунного ответа, Т-лимфоциты способны выполнять эффекторную функцию, разрушая опухолевые, мутировавшие и чужеродные клетки, участвовать в формировании иммунологической памяти, распознавать антигены и индуцировать иммунные реакции.
Справочно. Важной особенностью T-клеток является их способность реагировать только на презентированные антигены. На одном T-лимфоците находится только один рецептор к одному конкретному антигену. Это обеспечивает отсутствие реакции T-клеток на собственные аутоантигены организма.
Разнообразие функций Т-лимфоцитов обусловлено наличием в них субпопуляций, представленных Т-хелперами, Т-киллерами и Т-супрессорами.
Субпопуляция клеток, их стадия дифференцирования (развития), степень зрелости и т.д. определяется при помощи специальных кластеров дифференцировки, обозначаемых как СD. Наиболее значимыми являются СD3, СD4 и СD8:
- СD3 находится на всех зрелых T-лимфоцитах, он способствует передаче сигнала от рецептора к цитоплазме. Это важный маркер функционирования лимфоцитов.
- СD8 – это маркер цитотоксических T-клеток.
- СD4 является маркером T-хелперов и рецептором к ВИЧ (вирус иммунодефицита человека)
Т-хелперы
Около половины Т-лимфоцитов имеют антиген CD4, то есть являются Т-хелперами. Это помощники, стимулирующие процесс секреции антител В-лимфоцитами, стимулируют работу моноцитов, тучных клеток и предшественников Т-киллеров к «включению» в иммунную реакцию.
Справочно. Функция хелперов осуществляется за счёт синтеза цитокинов (информационных молекул, регулирующих взаимодействие между клетками).
В зависимости от продуцируемого цитокина, их разделяют на:
- T-хелперные клетки 1-го класса (продуцируют интерлейкин-2 и гамма-интерферон, обеспечивая гуморальный иммунный ответ на вирусы, бактерии, опухоли и трансплантанты).
- T-хелперные клетки 2-го класса (секретируют интерлейкины-4,-5,-10,-13 и отвечают за образование IgЕ, а также иммунного ответа, направленного на внеклеточные бактерии).
Т-хелперы 1-го и 2-го типа всегда взаимодействуют антагонистически, то есть повышенная активность первого типа угнетает функцию второго типа и наоборот.
Работа хелперов обеспечивает взаимодействие между всеми клетками иммунитета, определяя какой тип иммунного ответа будет преобладать (клеточный либо гуморальный).
Важно. Нарушение работы клеток-помощников, а именно недостаточность их функции, наблюдается у больных с приобретённым иммунодефицитом. Т-хелперы являются основной мишенью ВИЧ. В результате их гибели нарушается иммунная реакция организма на стимуляцию антигенов, что приводит к развитию тяжёлых инфекций, росту онкологических новообразований и летальному исходу.
Т-киллеры
Это так называемые T-эффекторы (цитотоксические клетки) или клетки убийцы. Такое название обусловлено их способностью уничтожать клетки-мишени. Осуществляя лизирование (ли́зис (от греч. λύσις — разделение) — растворение клеток и их систем) мишеней, переносящих чужеродный антиген или мутировавший аутоантиген (трансплантанты, опухолевые клетки), они обеспечивают реакции противоопухолевой защиты, трансплантационного и противовирусного иммунитета, а также аутоиммунные реакции.
Т-киллеры при помощи собственных МНС-молекул распознают чужеродный антиген. Связываясь с ним на поверхности клетки, они продуцируют перфорин (цитотоксический белок).
После лизирования клетки «агрессора» Т-киллеры остаются жизнеспособными и продолжают циркулировать в крови, разрушая чужеродные антигены.
Т-киллеры составляют до 25-ти процентов от всех Т-лимфоциотов.
Справочно. Помимо обеспечения реакций нормального иммунного ответа, Т-эффекторы могут участвовать в реакциях антителозависимой клеточной цитотоксичности, способствуя развитию гиперчувствительности второго типа (цитотоксической).
Это может проявляться лекарственными аллергиями и различными аутоиммунными заболеваниями (системные заболевания соединительной ткани, гемолитическая анемия аутоиммунного характера, злокачественная миастения, аутоиммунные тиреоидиты, и т.д.).
Подобным механизмом действия обладают некоторые лекарственные средства, способные запускать процессы некроза опухолевых клеток.
Важно. Препараты с цитотоксическим действием используют в химиотерапии онкологических заболеваний.
Например, к таким медикаментам относится Хлорбутин. Это средство применяют для лечения хронического лимфолейкоза, лимфогранулематоза и рака яичников.
Т-супрессоры и клетки памяти
Супрессоры подавляют функцию хелперов и В-лимфоцитарного звена. Однако современная классификация не выносит супрессоры в отдельную субпопуляцию. Поскольку доказано, что решающую роль в угнетении иммунной реакции играют апоптоз и специфические цитокины.
Помимо основных T-лимфоцитов, в организме человека существуют потомки клеток, контактировавших с антигеном и имеющих к нему рецепторы. Это клетки обеспечивающие иммунологическую память. Они способны в течение от десяти до 15 лет сохранять память об антигене, передавая её другим клеткам.
Справочно. Благодаря клеткам памяти обеспечивается быстрый иммунный ответ при повторном попадании «агрессора» в организм.
Нулевые лимфоциты
К ним относят лимфоциты, не имеющие T и B маркеров. Они составляют до 10% от всей популяции лимфоцитов. К ним относят NК-клетки (естественные киллеры) и K-клетки (киллерные).
Справочно. Основным отличием NK-клеток от T-киллеров является способность уничтожать не сенсибиллизированные клетки-мишени.
K-клетки отвечают за антителозависимую клеточную цитотоксичность. Они отражают взаимодействия гуморального и клеточного звеньев иммунитета, а также выступают в качестве «наводчиков» эффекторных (выполняющих функцию – в данном случае уничтожение) клеток на мишень.
NК- клетки обеспечивают контроль за качеством клеток и участвуют в формировании противовирусного иммунитета, обеспечиваютзащиту от роста опухолей и размножения мутировавших (дефектных) клеток.
Диагностика клеточного иммунитета
Диагностика T- и B-лимфоцитарного звена позволяет оценить состояние клеточного иммунитета. Базовое исследование с определением процентного содержания Т-, В- и нулевых клеток проводится с целью выявления первичных или вторичных иммунодефицитов, а также при контроле иммуностимулирующего лечения.
Исследование основных популяций при помощи маркеров CD3, 8, 19, 16+5б, а также соотношение между хелперами и киллерами, позволяет комплексно оценить иммунный статус. Для исследования используют венозную кровь.
Диагностика проводится при выявлении и контроле течения:
- аутоиммунных заболеваний (увеличено содержание CD3, CD4 хелперов);
- лимфолейкозов (повышено количество Т-лимфоцитов CD3);
- злокачественных новообразований (увеличено количество NK);
- ВИЧ (CD3, CD8);
- хронических инфекций, аллергических реакций, бронхиальной астмы и т.д.
Справочно. В зависимости от результатов анализа пациенту может быть рекомендована консультация иммунолога, гематолога, аллерголога, онколога или инфекциониста. С дальнейшим лечением у профильного специалиста по основному заболеванию.
Где происходит антигеннезависимая дифференцировка Т-лимфоцитов?
3. Назовите гормоны тимуса.
Глоссарий
Т-лимфоциты — самая многочисленная популяция клеток адаптивной иммунной системы, основной участник клеточной формы реагирования. Ключевые этапы созревания и формирования клонов Т-лимфоцитов осуществляются в тимусе. Основной признак Т-лимфоцитов – наличие Т-клеточного антигенраспознающего рецептора (ТКР). Около 5% всех Т-лимфоцитов имеют ТКР, состоящий из γ и δ полипептидных цепей (γδТКР), они называются γδ Т-лимфоцитами.. Большинство Т-лимфоцитов содержит ТКР, содержащий α и β полипептидных цепей (αβТКР), они представлены различными субпопуляциями. Общими маркерами всех Т-лимфоцитов являются антигены CD2 и CD3. В результате распознавания иммунногенного комплекса, содержащего Т-клеточный эпитоп, ассоциированный с молекулами МНС I или II класса, наивные Т-лимфоциты активируются и дифференцируются в зрелые эффекторные и регуляторные клетки: цитотоксические CD8+ Т-лимфоциты (Т-киллеры), Тх1, Тх2, Т-рег. лимфоциты и Тх17. Осуществляют клеточную форму специфического (адаптивного) иммунного ответа; участвуют в его индукции и регуляции, в формировании и сохранении иммунологической толерантности, в формировании и поддержании иммунологической памяти. Благодаря рециркуляции играют главную роль в осуществлении функции иммунного надзора за генетическим постоянством внутренней среды организма.
Т-лимфоциттер – адаптивті иммунды жүйенің ең көлемді жасуша популяциясы, жауап берудің жасушалық формасының негізгі мүшесі. Т-лимфоциттер клондарының дамуы мен қалыптасуының негізгі кезеңдері тимуста жүзеге асады. Т-лимфоциттердің негізгі белгісі – Т-жасушалық антигентанушы рецептордың (ТЖР)болуы. Барлық Т-лимфоциттердің 5%-да γ және δ полипептидтік тізбектерден тұратын ТЖР (γδТЖР) бар, оларды γδТ-лимфоциттер деп атайды. Т-лимфоциттердің көпшілігінде α және β полипептидтік тізбектерден тұратын ТЖР (αβТЖР) бар. Олардың әр түрлі субпопуляциялары бар. Барлық Т-лимфоциттердің жалпы маркерлері CD2 және CD3 антигендері болып табылады. МНС молекуласының І немесе ІІ кластарымен байланысқан Т-жасушалық эпитопы бар иммуногенді кешенді тану нәтижесінде аңқау Т-лимфоциттер белсенеді және жетілген эффекторлы және реттеуші жасушаларға дифференциацияланады: цитотоксикалық CD8+ Т-лимфоциттер (Т-киллерлер), Тх1, Тх2, Т-рет. лимфоциттер және Тх17. Арнайы (адаптивті) иммунды жауаптың жасушалық формасын жүзеге асырады; индукциясы мен реттеуіне, иммунологиялық төзімділікті қалыптастыру және сақтауына, иммунологиялық зерде қалыптасуы мен тұрақтануына қатысады. Рециркуляция нәтижесінде организмнің ішкі ортасының генетикалық тұрақтылығын иммунологиялық бақылауда маңызды қызмет атқарады.
T lymphocytes are the largest population of cells of the adaptive immune system, the main participant of the cells immune response. Key stages of the formation and maturation of T-cell clones are made in the thymus. The main feature of the T-lymphocytes is the presence of antigen recognizing receptors (TCR). About 5% of all T cells have TCR composed of γ and δ polypeptide chains (γδTKR), they are called γδ T cells. Most T-cell contains TCR, which contains α and β polypeptide chains (αβTKR), they are represented by different subpopulations. Common markers of T-cell antigens are CD2 and CD3. As a result of recognition of immunogenic complex containing a T cell epitope associated with MHC class I or II, naive T cells are activated and differentiate into mature effector and regulatory cells: cytotoxic CD8 + T-lymphocytes (T-killers), Tx1, Tx2, T-reg. and Th17 cells. T cells carry out a particular type of cell (adaptive) immune response, participate in its induction and regulation, in the formation and preservation of immunological tolerance, in the formation and keeping immunological memory. Through recirculation, they play a major role in the function of the immune surveillance of genetic constancy of the internal environment.
Клональная селекция —фундаментальная основа антигензависимой дифференцировки Т- и В-лимфоцитов; процесс, включающий селекцию, активацию, пролиферацию и дифференцировку только тех клонов лимфоцитов, рецепторы которых комплементарны эпитопу(-ам) данного антигена.
Клондық сұрыптау –Т- және В-лимфоциттердің антигентәуелді дифференцировкасының басты негізі; бұл үрдіске тек қана белгі бір антигеннің эпитопына комплементарлы рецепторлары бар лимфоциттер клонынның сұрыптауы, белсенуі, көбеюі және жетілуі кіреді.
Clonal selection is fundamental basis of differentiation antigen-T-and B-lymphocytes. Clonal selection is a process that includes selection, activation, proliferation and differentiation of only those clones of lymphocytes, which are complementary to the receptor epitope (s) of the antigen. Thymus is central (primary) authority of adaptive immune system. The thymus is a paired organ in which the antigen independence differentiation of T-cells from T lymphocyte precursors to potentially mature forms is occurred. Clones of T-lymphocytes and their functionally distinct subpopulations are formed in the thymus during positive selection. As a result of negative selection is a destruction of autoreactive clones of T-cells, the main component of the mechanism of the central T-cell tolerance.
Лекция №4
1. Тема лекции: «Система клеточного иммунитета (II). Основные субпопуляции Т-лимфоцитов и их функции. Иммунологическая толерантность».
2. Цель: Рассмотреть механизм действия и функции основных субпопуляций Т-клеток. Дать представление об естественной и индуцированной иммунологической толерантности.
3. Тезисы лекции:
1. Функциональные особенности Тх1 и Тх2.
2. Дифференцировка Т-киллеров, механизм их действия.
3. Естественная иммунологическая толерантность, механизмы формирования.
4. Индуцированная иммунологическая толерантность, механизмы формирования.
Т-лимфоциты, образовавшиеся в тимусе, покидают этот орган и с током крови мигрируют в периферические органы иммунной системы, где заселяют тимусзависимые зоны. Фенотип этих клеток либо CD4+, либо CD8+. Лишь небольшая часть клеток (около 2%) может иметь фенотип CD4+CD8+ — это незрелые клетки.
В периферических органах происходит встреча «наивных» Т-лимфоцитов с антигенами и их антигензависимая дифференцировка.
Выделяют две основные субпопуляции Т-лимфоцитов, образующиеся в процессе антигеннезависимой дифференцировки: предшественники Т-хелперов и Т-киллеров/супрессеров. В свою очередь, зрелые Т-хелперы образуют две функционально различные субпопуляции: Тх1 и Тх2.
Индукция антигензависимой дифференцировки Т-киллеров осуществляется, как минимум, двумя способами.
Зрелые эффекторные Т-киллеры распознают эпитопы, связанные с молекулами МНС I класса на поверхности клеток-мишеней. Клетками – мишенями могут быть клетки злокачественных опухолей, клетки, инфицированные вирусами, мутантные клетки или клетки чужеродных трансплантатов. На поверхности всех этих типов клеток генетически чужеродные для организма эпитопы содержатся в комплексе с белками МНС I класса.
Иммунологическая толерантность представляет собой специфическую ареактивность (отсутствие имммунологического ответа) по отношению к тому антигену, который ее вызвал при сохранении иммунного ответа на все остальные антигены.
Такая способность организма формируется в эмбриональном периоде во время отрицательной селекции Т-лимфоцитов в тимусе, приводящей к гибели аутореактивных клонов. Ведущая роль в формировании естественной иммунологической толерантности принадлежит гибели запрещенных клонов Т-хелперов.
Индуцированная толерантность важна при лечении аутоиммунных и аллергических заболеваний, а также для предотвращения отторжения трансплантата. В формировании индуцированной толерантности играют роль, прежде всего, периферические механизмы: клональная анергия, супрессия и апоптоз.
Глоссарий
Цитокины —межклеточные медиаторы; белки, синтезируемые разными типами клеток, в первую очередь, иммунокомпетентными клетками, осуществляющие через специфические рецепторы взаимодействия между клетками, участвующими в иммунном ответе; регулируют дифференцировку, пролиферативную активность и экспрессию фенотипа клеток–мишеней. Клетками-мишенями, помимо лимфоцитов и антигенпредставляющих клеток, могут быть клетки стромы органов, клетки кровеносных сосудов, антигенно-чужеродные клетки и другие типы клеток. Цитокины традиционно подразделяют на несколько групп: интерлейкины, интерфероны, факторы некроза опухолей, колониестимулирующие факторы и хемокины.
Цитокиндер –жасушааралықмедиаторлар; әртүрлі типтегі жасушалармен түзілетін нәруыздар, бірінші кезекті, арнайы рецепторлар арқылы жасушааралық байланысты жүзеге асыратын иммунды хабарлы жасушалармен түзіледі; нысана-жасушалардың дифференцировкасын, пролиферативтік белсенділігін және фенотип экспрессиясын реттейді. Лимфоциттер мен антигентаныстырушы жасушалардан басқа, мүшелер стромасы, қан тамырларының жасушалары, антигенді-бөтен жасушалар және басқа типтегі жасушалар нысана-жасуша бола алады. Цитокиндер келесі топтарға бөлінеді: интерлейкиндер, интерферондар, өсу факторлары, ісік некроздаушы факторлар, колониестимулдеуші факторлар және хемокиндер.
Cytokines — intercellular mediators, protein synthesized by different types of cells, first of, immune cells are carried out through special-graphic receptor interaction between the cells involved in the immune response, regulate the differentiation, proliferation activity and expression of the phenotype of cells-targets. Target cells, in addition to lymphocytes and antigen presenting cells, stromal cells may be organs, cells of blood vessels, anti-foreign cells and other cell types. Cytokines have been classified into several groups: interleukins, interferons, tumor necrosis factor, colony stimulating factors and chemokines.
Толерантность иммунологическая —индуцированное антигеном явление специфической иммунологической неотвечаемости по отношению к этому же антигену при сохранении нормального адаптивного иммунного ответа на остальные антигены. Иммунологическую толерантность принято подразделять на естественную и индуцированную. По месту формирования (в центральных или периферических органах) различают толерантность центральную и толерантность периферическую.
Иммунологиялық төзімділік –антигенмен шақырылған арнайы иммунологиялық жауаптың болмауы, бірақ басқа антигендерге қалыпты адаптивті иммунды жауап сақталады. Иммунологиялық төзімділік табиғи және жасанды деп бөлінеді. Қалыптасу орнына байланысты (орталық немесе шеткері мүшелер) төзімділік орталық және шеткері деп бөлінеді.
Immunological tolerance — a phenomenon induced by antigen specific immune neotvechaemosti-tion in relation to the same antigen-tion while maintaining a normal adaptive immune response to other antigens. Immunological toleranceical usually subdivided into natural and induced. At the place of formation (in the central or peripheral organs) distinguish central tolerance and peripheral tolerance.
Толерантность иммунологическая естественная — формируется главным образом в эмбриональном периоде по отношению к собственным антигенам организма. Как правило, она является полной и сохраняется всю жизнь. Главным механизмом естественной иммуно-логической толерантности являются процессы отрицательной селекции аутореактивных клонов Т- и В-лимфоцитов в центральных органах адаптивной иммунной системы. При срыве естественной толерантности возникают аутоиммунные процессы.
Табиғи иммунологиялық төзімділік – эмбрионалды кезеңде организмнің меншікті антигендеріне қатысты қалыптасады. Әдетте, механизмі бойынша ол толық болады және өмір бойы сақталады. Табиғи иммунологиялық төзімділіктің басты механизмі – адаптивті иммунды жүйесінің орталық мүшелерінде Т-және В-лимфоциттердің аутореактивті клондарының теріс сұрыпталу үрдісіне ұшырауы.
Natural immunological tolerance — is formed mainly in the embryonic period in relation to the body’s own antigens. As a rule, it is complete and saved all his life. The main mechanism of natural immunological tolerance are negative process of selection of autoreactive clones of T-and B-lymphocytes in the central organs of the adaptive immune system. At disrupting the natural tolerance arise autoimmunity.
Толерантность иммунологическая индуцированная —толерантность, которая может быть создана искусственно двумя путями: путем введения антигенов до завершения формирования иммунной системы – во внутриутробном периоде или сразу после рождения; а также путем введения антигенов во взрослый организм на фоне иммунодепрессии, после подавления функций собственной иммунной системы.Индукция толерантности зависит от дозы антигена, его силы, строения, от способа введения антигена в организм, для индукции толерантности также необходимо одновременное иммуносупрессивное воздействие.
Жасанды иммунологиялық төзімділік –жасанды екі жолмен қалыптасатын төзімділік: иммунды жүйесі қалыптасқанға дейін антигенді енгізу арқылы – эмбрионалды кезеңде немесе бірден туғаннан кейін; сонымен қатар, ересек организмге иммунды депрессанттармен бірге антигендерді енгізу арқылы қалыптастырады. Төзімділіктің қалыптасуы антигеннің мөлшеріне, оның күшіне, құрылысына және енгізу жолына байланысты. Төзімділікті қалыптастыру үшін иммунды супрессивті әсер керек.
Induced immunological tolerance — tolerance, which may be artificially created in two ways: by introducing antigens to complete the formation of the immune system — in detail vnutriut period or immediately after birth, as well as by the introduction of antigens into an adult organism against immunosuppression after suppression own immune system. Induction of tolerance depends on the dose of antigen, its strength, structure, mode of administration of the antigen in the body, for the induction of T must also be concurrent immunosuppressive effects.
4. Иллюстративный материал:мультимедийная лекция №6
Литература
1. А.А. Шортанбаев, С.В. Кожанова «Общая иммунология», Алматы, 2008, стр. 138-164
2. А. Ройт. Основы иммунологии. М., 2007, стр. 220-234.
3. T.Y Kindt, R.A. Goldsby, B.A. Osborne «Kuby Immunology», N.Y., 2007.
4. A.L. De Franco at all «Immunity», London, 2007.
6. Контрольные вопросы (обратная связь)
1. Какие цитокины способствуют дифференцировкеТх0в Тх1?
2. Назовите CD маркеры Тх , Тк и NK-клеток.