Эффекторные механизмы гуморального иммунитета

Эффекторные механизмы иммунитета направлены на связывание и элиминацию патогенов.

Существует 2 типа антигенсвязывающих рецепторов. В связи с этим выделяют 2 типа эффекторных механизмов.

• * Антителозависимый, или гуморальный иммунитет. Осуществляется за счёт гуморальных (растворимых) факторов — антител, связывающих антиген и удаляющих его с использованием ряда механизмов: преципитации, агглютинации, нейтрализации, лизиса, блокады и опсонизации.
• * Опосредованный клетками (антителонезависимый), или клеточный иммунитет. Клеточный иммунитет реализуется за счёт клеток иммунной системы, в первую очередь Т-лимфоцитов, а также активированных макрофагов и NK-клеток, непосредственно разрушающих генетически чужеродные клетки или инфицированные вирусами и другими внутриклеточными патогенами, и опухолевые клетки.

Опсонизация и запуск системы комплемента

Само по себе связывание антител с антигеном является защитным, по крайней мере, в двух случаях:

• * если антиген — сильный яд, антитело при связывании нейтрализует его токсичность;
• * если антиген представлен на поверхности патогена (вирус, прион, бактерия), антитело, связав его, препятствует распространению патогена в организме.

Однако в этих случаях защитная реакция не заканчивается на образовании макромолекулярных комплексов антиген-антитело. Эти комплексы необходимо расщепить до мелких метаболитов. Это происходит при связывании образовавшихся иммунных комплексов с компонентами комплемента. Способность связывать комплемент у иммуноглобулинов разных классов различается (IgM > IgG3 > IgG1). Комплексы антиген-антитело-компоненты комплемента транспортируются эритроцитами, имеющими рецепторы для компонентов комплемента, в синусоиды селезёнки и печени, где их фагоцитируют и расщепят макрофаги.

Fc-рецепторы

Fc-рецепторы (FcR) — семейство мембранных рецепторов клеток иммунной системы, главной функцией которой является распознавание и связывание Fc-фрагмента иммуноглобулинов, находящихся в свободном состоянии и в составе иммунного комплекса. FcR, наряду с TCR и BCR, можно отнести к иммунорецепторам, поскольку клетка-носитель FcR способна связать антиген (пусть и посредством антител) и отвечать на него. FcR выявлены не только на лимфоцитах, но и на всех известных лейкоцитах.

Типы и разновидности FcR. По изотипу связываемых тяжёлых цепей иммуноглобулинов выделяют 4 разновидности FcR:г, е, б, м; а по аффинности связывания с лигандом — 3 типа FcR: I, II и III. FcR типа I способны связывать свободные молекулы антител (это особенно характерно для IgE), FcR типов II и III — только комплексы антиген- антитело.

Fcг-рецепторы (FcгR) различаются по строению и сродству к Fcчасти IgG, а также специфичности к различным подклассам IgG (рис. 8-1). FcгRI содержит в своём составе 2 полипептидные цепи, из которых б-цепь отвечает за связывание IgG, а г-цепь — за передачу сигнала (эту функцию осуществляет внутриклеточный г-домен). Рецепторы типа FcyRII образованы единственной цепью. В зависимости от структуры их внутриклеточной части различают две разновидности этих рецепторов — FcгRIIA и FcгRIIB. В первом случае во внутриклеточной части содержится г-домен, во второй — последовательность ITIM (Immunoreceptor-Tyrosin-based Inhibitory Motif — тирозинсодержащие ингибирующие последовательности аминокислот в иммунорецепторах). Эти особенности определяют функцию рецепторов: FcгRIIA передаёт стимулирующий, а FcгRIIB — ингибирующий сигнал. FcгRIII тоже существует в двух вариантах. Вариант FcгRIIIA, подобно FcгRI, содержит IgG-связывающую б- и сигнальную г- (или ж-) цепи. FcгRIIIB не обладает сигнальной функцией: его единственная a-цепь заякорена в фосфолипидный слой мембраны и лишена цитоплазматической части. Внеклеточные домены a-цепей рецепторов и единственных цепей FcгRII относятся к суперсемейству иммуноглобулинов.

Рис. 8-1 Строение и свойства основных разновидностей Fcг-рецепторов. Овальными символами обозначены домены, принадлежащие к суперсемейству иммуноглобулинов; ITIM — ингибирующая последовательность иммунорецепторов, содержащая тирозин. В нижней части рисунка в строке «Лиганды» в скобках представлены подклассы IgG, расположенные по убыванию их сродства к данному типу FcгR. Клетки, на которых локализуются Fcг-рецепторы: Н — нейтрофил, аН — активированный нейтрофил, М — моноцит, МФ — макрофаг, Эо — эозинофил, NK — NK-клетка, В — В-лимфоцит, ФДК — фолликулярная дендритная клетка

Известны две разновидности Fcе-рецепторов, отличающиеся по структуре, сродству к Fc-части IgE и по биологической роли (рис. 8-2). FcеI-рецептор построен аналогично FcгRIIIA, но имеет дополнительную в-цепь, четырёхкратно пронизывающую мембрану. Этому рецептору принадлежит основная роль в запуске дегрануляции тучных клеток (ТК) — ключевого события в развитии реакций гиперчувствительности немедленного типа. FcеII-рецептор структурно не имеет сродства к FcеI-рецептору. Он играет роль в регуляции синтеза IgE, а также в регу ляции роста и дифференцировки В-лимфоцитов. FcеII-рецептор также существует в виде секретируемой формы, играя роль цитокина с широким спектром действия.

Рис. 8-2 Строение и свойства Fcе-рецепторов. Овальными символами обозначены домены, принадлежащие к суперсемейству иммуноглобулинов; ITAM — активационная последовательность иммунорецепторов, содержащая тирозин. Клетки, на которых локализуются Fcе-рецепторы: ТК — тучная клетка; Б — базофил, М — моноцит, Эо — эозинофил, В и Т — В- и Т-лимфоциты соответственно, ФДК — фолликулярная дендритная клетка. Буква «а» обозначает активированные клетки

Fcб-рецептор структурно сходен с рецепторами FcгRIIIA и FcеIR, его б-цепь принадлежит к суперсемейству иммуноглобулинов (рис. 8-3). Функция этого рецептора практически не изучена.

Рецептор Poly-IgR предназначен для транспорта полимерных иммуноглобулинов (IgA, IgM) через стенку слизистых оболочек. Его фрагмент, связанный с этими молекулами, обозначают как секреторный компонент (SC).

Неонатальный рецептор FcгRn (n — neonatal) отвечает за транспорт IgG, поступающего в кишечник ребёнка с молозивом или молоком, а затем — через кишечную стенку в кровоток ребёнка. Он также отвечает за трансплацентарный транспорт IgG. По структуре он аналогичен молекулам МНС-I (см. рис. 5-1) и содержит в своем составе в2-микроглобулин, нековалентно связанный с б-цепью. Кроме того, FcгRn повышает срок жизни IgG в организме, защищая его от деградации в эндосомах.

Рис. 8-3 Fcб-рецептор и Fс-рецепторы, ответственные за транспорт иммуноглобулинов. Клетки, на которых локализуются Fcг-рецепторы: Н — нейтрофил, М — моноцит, МФ — макрофаг, Эо — эозинофил. Буква «а» обозначает активированные клетки

На рис. 8-4 схематично представлены основные пути передачи сигналов с FcR. При перекрестном связывании FcR с лигандом (например, опсонизированным микроорганизмом) ITAM-мотив г-цепи или б-цепи FcгRIIA фосфорилируется Src-киназами. Это приводит к взаимодействию SH2-доменов Syk-киназы с ITAM-мотивом FcR, его активации и фосфорилированию Scr-киназами. Активированная Syk-киназа фосфорилирует адапторный белок SLP-76, вовлекая в сигнальный процесс белок Vav из семейства GEF (Guanine nucleotide Exchange Factor). Он активирует ГТФазу Rac и адапторный белок ADAP, что вызывает реорганизацию актина, необходимую для образования фагоцитарной чаши и поглощения микроорганизма. С помощью адаптора SLP-76 фосфо рилируется фосфолипаза С (PLCг), расщепляющая фосфатидилинозитол на инозитолтрифосфат (IP3; активатор Са2+) и диацилглицерол (DAG) — активатор протеинкиназы С (PKC). Эти события определяют развитие процессов поглощения антигена, дегрануляции и кислородного взрыва. Src-киназы через адапторный белок Gab1 фосфорилируют фосфоинозитид-3-киназу (PI3K), активируя белок Akt, киназу МАР и поддерживают выживание клеток — ингибирование апоптоза. Srcкиназы также могут инициировать ингибиторный путь. В покоящейся клетке фосфатазы SHP-1 или SHIP-1 ассоциированы с ITIM-мотивом. Фосфорилирование ITIM-мотива приводит к активации фосфатаз. Последние дефосфорилируют активированные ферменты и адапторные белки и прерывают развитие сигнального пути.

Рис. 8-4 Сигнальные пути, идущие от Fc-рецептора. Пояснения см. в тексте

Антителозависимая клеточная цитотоксичность

Феномен АнтителоЗависимой Клеточной ЦитоТоксичности (АЗКЦТ) проявляется, когда антитело связывает антиген на поверхности какой-либо клетки-мишени и через Fc-фрагмент привлекает для ее разрушения эффекторные клетки (NK-клетки, макрофаги, эозинофилы и др.).

* Естественные киллеры. NK-клетки имеют рецептор (FcгRIII) для

Fc-фрагментов IgG. Механизм собственно киллерного действия NK-лимфоцитов на клетку-мишень такой же, как и киллерный механизм ЦТЛ — перфорин-гранзимовый (см. рис. 1-4 и рис. 6-4).

* Эозинофилы. Механизм санации от гельминтов — вариант антителозависимой клеточной цитотоксичности, где в качестве эффекторных клеток выступают эозинофилы, имеющие низкоаффинные рецепторы для IgE — FcеRII и для IgA — FcбRII. Связывание этих рецепторов с лигандами в сочетании с сигналом от цитокина ИЛ-5 стимулирует синтез и секрецию эозинофилом высокотоксичных белков, направленных на уничтожение гельминтов. Другими словами, активированный эозинофил секретирует ряд биологически активных веществ, действие которых объясняют симптоматику так называемых эозинофильных воспалительных процессов (табл. 8-1).

Гиперчувствительность немедленного типа

Сосудистые и миоконстрикторные реакции, опосредованные медиаторами тучных клеток и базофилов, приводят к развитию гиперчувствительности немедленного типа (ГНТ). Цитокины тучных клеток и базофилов поддерживают иммунный сдвиг в дифференцировке субпопуляций CD4+ T-лимфоцитов в сторону Th2 (ИЛ-4, ИЛ-13), а также поддерживают дифференцировку и активацию эозинофилов (ИЛ-5, ИЛ-3, GM-CSF). В случае патологии именно эти клетки (Th2, тучные клетки, базофилы, эозинофилы) и IgE составляют самоподдерживающийся ансамбль, ответственный за реакции ГНТ. Мишени для цитокинов — клетки гладкой мускулатуры и эндотелия (следовательно, сосуды, бронхи, органы пищеварения). Системная реакция ГНТ — анафилактический шок.

Базофильные лейкоциты и тучные клетки. В этих реакциях антитела вовлекают в ответ базофилы и тучные клетки. Существенные функциональные признаки этих клеток схожи: наличие на мембране высокоаффинного рецептора для IgE (FcеRI) и одинаковый набор биологически активных медиаторов.

• * Тучные клетки локализованы в соединительной ткани собственного слоя слизистых оболочек (laminapropria mucosae), в подкожной соединительной ткани и соединительной ткани, расположенной по ходу всех кровеносных сосудов. Выделяют, по крайней мере, 2 тканевые разновидности тучных клеток.
• — Тучные клетки слизистых оболочек из сериновых протеаз экспрессируют триптазу и химазу, секретируют минимум гистамина; из протеогликанов в них преобладает хондроитинсульфат; из метаболитов арахидоновой кислоты — лейкотриен C4 (LTC4). По-видимому, дифференцировка этих клеток зависит от T-лимфоцитов, а именно от местной стимуляции клеток-предшественников цитокином ИЛ-3.
• — Тучные клетки соединительной ткани локализованы в серозных оболочках полостей тела и в лёгких. Из сериновых протеаз экспрессируют преимущественно триптазу, из протеогликанов — гепарин, секретируют много гистамина, из метаболитов арахидоновой кислоты в них преобладает простагландин D2. Дифференцировку этих тучных клеток стимулируют фибробласты.
• * Базофилы циркулируют в крови и мигрируют в ткани только в очаг воспаления (как нейтрофилы). На базофилах экспрессированы молекулы адгезии, важные для хоминга в очаг: LFA-1 (CD11a/CD18), Mac-1 (CD11b/CD18), CD44.

Активация. Сигналы, активирующие как тучные клетки, так и базофилы.

• * Гомотипная агрегация FceRI. Клетки активируются комплексом IgE с антигеном или антителами к рецептору. FceRI способен связывать свободные IgE-антитела — до того, как они свяжут свой антиген. Клетки с комплексом IgE-FceRI на мембране тучных клеток находятся в состоянии готовности в считанные секунды и минуты осуществить дегрануляцию в ответ на распознавание поступившего антигена (рис. 8-5). Ход событий: антиген взаимодействует с Fabфрагментами IgE и активированная этим сигналом тучная клетка подвергается дегрануляции.
• * Анафилатоксины — фрагменты компонентов системы комплемента, образующиеся при развитии каскада.
• * Медиаторы из активированных нейтрофилов.
• * Нейромедиаторы (норадреналин, вещество Р).

Медиаторы тучных клеток и базофилов различны по биохимическим свойствам, по предназначению и по срокам выброса из активированной клетки. Медиаторы, депонируемые в гранулах, первыми выбрасываются из клетки в ответ на активирующий сигнал. Другие медиаторы синтезируются de novo и вступают в процесс позже.

Рис. 8-5 Дегрануляция тучных клеток

• * Гистамин. На разных клетках есть разные рецепторы для гистамина — Н1, Н2 и Н3. Гистамин проявляет вазоактивные эффекты: вызывает констрикцию эндотелиальных клеток, контакты между эндотелиоцитами становятся менее плотными, и сыворотка выходит из сосуда в ткани; стимулирует синтез в клетках эндотелия простациклина и радикала оксида азота (NO’), вызывающих расслабление гладких мышц сосудистой стенки и, следовательно, вазодилатацию.
• — Если процесс происходит в коже, клинически он проявляется в виде волдырей и покраснения (крапивница). В случае аллергической патологии снять симптомы помогают лекарственные средства — блокаторы Н1-рецепторов гистамина.
• — При выделении достаточно большого количества гистамина он вызывает клинически значимые сокращения гладких мышц кишечника (перистальтику) и бронхов (бронхоспазм), однако этот эффект непродолжителен, поскольку гистамин быстро распадается во внеклеточной среде.
• * Липидные медиаторы. При стимуляции тучных клеток в них активируются ферменты метаболизма липидов, а именно фосфолипаза А2. Этот фермент участвует в образовании биологически активных медиаторов, используя в качестве субстратов фосфолипиды клеточных мембран и липиды (в первую очередь арахидоновую кислоту).
• — Простагландин D2 — действует как вазодилататор и бронхоконстриктор. В биосинтезе простагландина D2 из арахидоновой кислоты участвует циклооксигеназа. Фармакологическим ингибитором этого фермента является ацетилсалициловая кислота.
• — Лейкотриены (LTC4, LTD4, LTE4) — альтернативные продукты метаболизма арахидоновой кислоты, образуемые под воздействием 5-липооксигеназы. Комплекс лейкотриенов — медленно реагирующий компонент анафилаксии. Именно он в наибольшей мере ответственен за бронхоконстрикцию при бронхиальной астме. Это объясняет усугубление астматических приступов ацетилсалициловой кислотой: блокируя синтез простагландина D2, ацетилсалициловая кислота высвобождает метаболический шунт арахидоновой кислоты в пользу лейкотриенов.
• — Фактор активации тромбоцитов (ФАТ) вызывает бронхоконстрикцию, а также релаксацию гладких мышц сосудов и ретракцию эндотелия. ФАТ продуцируют не только (а может быть, и не столько) тучные клетки, но и клетки эндотелия, стимулированные гистамином и лейкотриенами.
• — Ферменты тучных клеток и базофилов [сериновые протеазы (триптаза и химаза), катепсин G, карбоксипептидаза] способствуют перестройке матрикса соединительной ткани.
• — Цитокины тучных клеток и базофилов. К ним относят интерлейкины, GM-CSF и др.