Клеточный иммунитет хелпер и киллер

Новый коронавирус угрожает главным образом пожилым людям. С возрастом человеческий иммунитет неизбежно ослабевает. Однако это совсем не значит, что молодым нечего бояться. Больные COVID-19 нередко умирают из-за чрезмерного иммунного ответа. Рассказываем, как организм реагирует на новые инфекции и почему ученые предполагают, что SARS-CoV-2 со временем может ослабнуть.

***

В ответ на проникновение в организм инфекции, например SARS-CoV-2, активируется врожденный иммунитет. Это первая линия обороны, которая подавляет большинство инфекций незаметно для человека. Обнаружив «нарушителя», клетки организма человека начинают вырабатывать интерфероны I типа — белки, стимулирующие иммунную систему и вызывающие изменения в клетках. Не интерфероны, а именно вызванные ими изменения препятствуют распространению инфекции в организме. Медленная выработка интерферонов приводит к тому, что вирус успевает размножиться и преодолевает защиту организма.

Научный сотрудник ИБХ РАН, иммунолог и биоинформатик Софья Касацкая в своем блоге указывает, что сила иммунной реакции организма зависит от наследственных факторов, окружающей среды и вредных привычек, которые могут ослабить иммунитет слизистых оболочек дыхательных путей. Касацкая пишет, что SARS-CoV-2 в основном размножается в глоточном эпителии и заражает один из типов клеток альвеол легких, куда может быстро проникнуть через носоглотку по слезному протоку.

Пока врожденный иммунитет отражает первую атаку, в организме начинается разработка специфичного ответа на новую угрозу. Примерно за неделю подбираются, оптимизируются и многократно клонируются лимфоциты, которые способны узнать вирус. Так у человека формируется приобретенный иммунитет.

Лимфоциты самостоятельно расправляются с зараженными клетками, привлекают к борьбе другие клетки. B-лимфоциты вырабатывают антитела, таким образом помечая вирусные частицы для иммунной системы. Часть лимфоцитов формируют долгоживущие клетки иммунной памяти. Благодаря этому в случае повторного заражения организм встречает угрозу во всеоружии. Скорость и сила иммунной реакции в этом случае зависит от количества и характеристик этих клеток, а также от того, насколько хорошо они узнают патоген.

«Реакция адаптивного иммунитета точнее и безопаснее, на этой фазе организм стремится уменьшить мощности врождённого иммунитета и быстро ответить с помощью адаптивных иммунных клеток», — отмечает Касацкая.

Иммунная армия и ее солдаты

Производимые B-лимфоцитами антитела — не единственный участник иммунного ответа, в процессе также задействованы Т-лимфоциты. Выделяется две группы таких лимфоцитов: T-киллеры уничтожают зараженные иммунные клетки, пока Т-хелперы помогают другим клеткам бороться с инфекцией. Однако высокий уровень антител для борьбы с коронавирусной инфекцией может оказаться не столь полезным.

У пациентов с MERS и обезьян, зараженных SARS-CoV тяжелое течение болезни коррелировало с высоким уровнем антител. В сравнении 175 пациентов, переболевших COVID-19, обнаружилось, что у взрослых и пожилых — группы населения, более уязвимой перед SARS-CoV-2 — антител вырабатывалось больше. У 30 процентов больных всех возрастов уровень антител оказался крайне низким. Важно отметить, что это не обязательно означает, что приобретенный иммунитет среагировал менее эффективно.

Вирусная частица MERS NIAID / flickr / CC BY 2.0

Нехватка антител — не обязательно плохо. Тяжелое протекание COVID-19 часто сопряжено с запоздалым и чрезмерным иммунным ответом. В таком случае антитела, производимые B-лимфоцитами, заодно с вирусом повреждают легочную ткань. Беспокоиться стоит из-за недостатка Т-лимфоцитов. Исследование 16 пациентов с COVID-19 показало, что нехватка и истощение Т-лимфоцитов коррелирует с тяжелым ходом болезни.

Кстати, это может быть причиной уязвимости пожилых людей. С возрастом количество и разнообразие свободных Т-клеток, способных запомнить и отреагировать на новую угрозу, снижается. А без них В-клетки и компоненты врожденного иммунитета не могут действовать эффективно.

Иммунитет победит

Большинство респираторных вирусов, передаваясь от человека к человеку, теряли свои позиции под прессом иммунной системы — это называют аттенуацией. Ближайший родственник нового коронавируса — SARS-CoV — ослабел уже на средних стадиях эпидемии.

Вирусы SARS-CoV, выделенные из цивет и человека на ранних этапах эпидемии, отличались от вирусов, которые были выделены на поздних стадиях. Самая заметное отличие заключалось в отсутствии у «поздних» вирусов последовательности нуклеотидов, способной кодировать белок ORF8. Исследования показали, что это привело к снижению его репликативной активности. Сейчас десятки научно-исследовательских учреждений следят за эволюцией нового коронавируса. Вычислительный биолог Тревор Бэдфорд, который руководит проектом nextstrain.org, рассказал прессе, что до сих пор наблюдаемые изменения укладывается в логику естественной эволюции вирусов.

В начале марта китайские ученые опубликовали статью, в которой сравнили две формы SARS-CoV-2 — L и S. Между собой они отличаются двумя однонуклеотидными полиморфизмами. При этом более ранняя S-форма вируса оказывается менее агрессивной, нежели L-форма. Первые изменения в вирусе SARS-CoV-2, которые позволяют надеяться на снижение патогенности, были замечены 11 марта в Сингапуре. Это была хромосомная перестройка огромного куска OFR8 (как и у SARS-CoV и MERS-CoV) размером целых 382 нуклеотида.

Однако пока ученые не готовы делать однозначные выводы по поводу репликативных свойств вируса, подвергшегося изменениям. Обычно перестройка в ORF8 вирусов SARS-CoV приводила к изменению в работе N-белка, отвечающего за репликацию. Исследователи предполагают, что и в данном случае речь идет об аттенуации вируса.

Защищен навсегда?

Эффективность приобретенного иммунитета разнится. Наш организм может запомнить вирус кори навсегда, а вот гриппом (разными штаммами) болеют по несколько раз за один сезон. Дело в чрезвычайной изменчивости вируса. Организм распознает и реагирует на знакомые детали, которые могут поменяться или исчезнуть. В таком случае иммунитет сработает плохо.

Сейчас невозможно точно сказать, как организм человека будет реагировать на повторное заражение коронавирусом. Наука относит SARS-CoV 2 к изменчивым РНК-вирусам. Однако в скорости мутации он в десятки раз проигрывает сезонному гриппу.

Невозможно и спрогнозировать поведение нового коронавируса. С одной стороны, существует исследование, показавшее, что иммунитет к вызывающим сезонную простуду легким коронавирусам не держится долго. С другой — в более новых работах антитела и специфичные T-клетки обнаруживались у пациентов, переболевших несколько лет тому назад.

Результаты моделирования свидетельствуют о том, что в случае, если иммунитет сохранится надолго, вирус исчезнет через пять лет. В противном случае COVID-19 станет сезонным заболеванием, а как при этом изменится его патогенность, точно неизвестно.

Вера Мухина, Михаил Хецуриани

Источник

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.

Источник

Как и прочие, Т-лимфоциты — выходцы из костного мозга, но после рождения они проходят обучение и спецподготовку в вилочковой железе, которую еще называют тимус. Отсюда и их название — Т-лимфоциты.

Так вот. Сожрав как и положено вражескую бактерию, макрофаг «выплевывает» наружу малюсенький кусочек вражьего белка, и укладывает его в специальную «чашу» на своей поверхности. В таком вот виде, практически на «блюдечке с голубой каёмочкой», этот кусочек антигена (так одним словом называют микробы, бактерии и прочую нечисть) как важное донесение или депеша и пересылается Т-хелперу – особой разновидности Т-лимфоцитов.

Причем такое вот «донесение» Т-хелперам начинают доставлять миллионы и миллионы макрофагов, в надежде, что кто-то из них «опознает» врага и развернет полномасштабный иммунный ответ.

Так наступает время работы Т-хелперов – именно от них зависит реакция всех «подразделений» иммунной системы на появление конкретного антигена, так как Т-хелперы обучены производить одни и мобилизовать другие важнейшие элементы защитной системы организма. А это означает, что от их работы зависит успех или поражение всей иммунной системы. Вот какая у них ответственная должность!

Конечно же, что бы Т-хелперу начать действовать – он должен получить «сигнал тревоги», т.е. к нему должна поступить информация о вторжении какого-то конкретного антигена – бактерии, вируса, или чужеродного белка. До тех пор, пока Т-хелпер «не знает» об агрессии, макрофаги и гранулоциты вынуждены биться с врагом самостоятельно, а вся армия подведомственная Т-хелперам спит и «в ус не дует» несмотря на уже начавшиеся военные действия. Именно поэтому, сам момент передачи информации от макрофага к лимфоцитам — наиважнейший этап всего иммунного ответа.

Но далеко не каждый Т-хелпер может «узнать» неприятеля. Дело в том, что на его поверхности имеется специальный рецептор, который в состоянии опознать только «своего» врага. Этому «умению» Т-хелперы как раз и обучаются в тимусе (вилочковой железе). Именно там Т-хелперы учатся и специализируются, то есть одни обучаются хорошо разбираться в «усатых» врагах, другие – в «бородатых», третьи – в «рогатых» и так далее.

Как только Т-хелпер получает свой «именной» рецептор, он выдвигается в кровь, полностью готовый к встрече со своим «кровником». Позднее этот лимфоцит разделится, и его потомство будет обладать тем же рецептором и той же специализацией. Так что, если в организм попадет «их» бактерия или вирус, многочисленные члены этого семейства узнают своего врага повсюду — в любом органе и ткани.

Продолжаем. Как только Т-хелпер «признает» свой антиген, он тут же разворачивает бурную активность. Отовсюду слышится команда «в ружьё!», звучат позывные тревоги, на пультах дежурных мигают сигнальные лампочки, миллионы иммунных клеток занимают свои посты и начинают действовать… но мы с вами этого не осознаем, мы лишь ощущаем слабость и разбитость, страдаем от дискомфорта, и чувствуем симптомы какой-нибудь болезни…

А в это время иммунные клетки мобилизуют все системы и все ресурсы нашего организма, чтобы искоренить недуг. Начинают действовать клетки-киллеры — еще один вид белых кровяных клеток из семейства Т-лимфоцитов – головорезы и профессиональные убийцы. Это именно Т-хелперы отправляют Т-киллеров «разобраться» с недругами.

Т-киллеры убивают врага изысканно, не каким-нибудь там примитивным «выстрелом в голову» — они заставляют его сделать себе харакири. Такое вот самоубийство носит название апоптоза — программируемой клеточной смерти и происходит от греческого слова «листопад», который и начинается в результате массового осеннего «самоубийства» клеток основания черешков листьев.

В общем, Т-киллеры постоянно «приказывают» не только микробам и вирусам, но и своим сородичам совершать апоптоз. Ну, правильно, зачем нам нужны неумелые, сирые да убогие? Поэтому, не способен различать вражьих агентов — умри, не правильно себя ведешь – умри, ранил тебя вирус – умри.

Апоптоз хорош тем, что самоубийца не лопается и не взрывается, разбрасывая повсюду свои «нехорошие» внутренности, а аккуратненько так скукоживается, после чего его и съедает пожиратель-макрофаг. Ну, сами посудите — каждый день у человека рождается около 70 миллиардов новых клеток, и, конечно же, при таком массовом производстве никак не избежать ошибок, недоделок и брака. Так что, если бы не бдительность иммунной системы и апоптоз — наш организм просто заполонили бы толпы мутантов!

Т-киллеры, в отличии от макрофагов и гранулоцитов, способны путешествовать на огромные расстояния по нашему организму и «колбасить» врага по всем фронтам. Полномасштабный иммунный ответ подключает к борьбе огромную армию «бойцов».

И все это время наша иммунная система постоянно учится на собственном опыте, запоминая удачные варианты иммунного ответа, поэтому при следующей встрече с конкретным врагом у нее уже будет припасен готовый план действий. Такое новое знание, полученное в ходе боевых действий против неизвестного противника, бережно сохраняемое и передаваемое из «уст в уста» новым клеткам и называется приобретенным иммунитетом. Ну, а врожденным иммунитетом называются те знания о врагах, которые передаются нам от рождения, т.е. генетически.

Так вот, продолжим. Так как рецепторы, которыми Т-киллеры поражают неприятеля жестко привязаны и прикручены на их клеточных мембранах, и поражают неприятеля при непосредственном контакте с ним, т.е. в «рукопашной схватке», то и такой вот вариант иммунного ответа назвали клеточным.

В-лимфоциты- ракетные войска стратегического назначения. Читаем! >>

Источник