Клітини імунної системи

Всі імунні реакції в організмі відбуваються за участю імунних клітин, що утворюються в кістковому мозку і тимусі. До них належать в першу чергу лімфоцити та їх похідні, а також макрофаги і мікрофаги. Всі ці клітини здатні виконувати властиві їм функції автоматично, при цьому рівень їх імунореактивності визначається центральними лімфоїдними органами, природою подразнюючого чинника (антигена), а також умовами навколишнього середовища.

Усі основні захисні функції імунної системи виконують лімфоцити. Вони здійснюють імунний нагляд та беруть безпосередню участь в імунних реакціях клітинного й гуморального типів. Ці рухливі носії генетичної інформації локалізуються в лімфатичних вузлах, селезінці, тимусі, кістковому мозку, клоакальній сумці (птахи) та інших лімфоїдних структурах (мигдалики, пейєрові бляшки, солітарні фолікули) і постійно циркулюють у крові та лімфі. У різних тварин вони складають від 20 до 80% усіх ядровмісних клітин крові і до 90% лімфи.

За своїм походженням і морфофункціональними властивостями лімфоцити поділяють на дві великі популяції. Одна з популяцій, яка отримала назву Т-лімфоцити, утворилась із стовбурових клітин кісткового мозку, які мігрують у тимус, де під впливом його гормонів набувають відповідної імунокомпе-тентності й розселяються в тимусзалежних (Т-залежних) зонах периферійних органів імунної системи (паракортикальна зона лімфатичних вузлів, периартеріальні лімфоїдні піхви білої пульпи селезінки). Інша популяція стовбурових клітин у ссавців уже в кістковому мозку перетворюється в імунокомпетентні клітини й одержала назву В-лімфоцити. Після цього вони поступають у кров і лімфу та розселяються в В-залежних зонах периферійних органів імунної системи (кіркова речовина, лімфатичні вузлики і мозкові тяжі лімфатичних вузлів, лімфатичні вузлики селезінки, лімфатичні вузлики мигдаликів і пейєрових бляшок, солітарні фолікули кишок). У птахів В-лімфоцити формуються в клоакальній сумці.

Т-лімфоцити морфологічно відповідають малим лімфоцитам, їх розмір 6,5-7,0 мкм у діаметрі, ядро кругле або бобоподібне, компактне, інтенсивно зафарбоване. Обідок цитоплазми вузький. На поверхні кожного Т-лімфоцита експресуються молекули рецепторів, здатні зв'язувати певні хімічні детермінанти (певної хімічної структури об'єкти, речовини). Популяція Т-лімфоцитів не є однорідною. За функціональним призначенням розрізняють декілька субпопуляцій: Т-кілери (Тк), Т-супресори (Тс), Т-хелпери (Тх), Т-ефектори гіперчутливості сповільненого типу (Те), Т-ампліфайєри (Та) і Т-диференціюючі (Тд). Т-кілери (вбивці, цитотоксичні Т-лімфоцити) здатні руйнувати (здійснюють лізис) клітини-мішені. Т-кілерам належить провідна роль у реалізації конфлікту з трансплантатом, у захисті організму від пухлин, від вірусних та деяких бактеріальних хвороб. Т-супресори (сповільнювачі) здійснюють зв'язок між Т- і В-системами, вони здатні обмежувати імунну відповідь на антиген як у кількісному, так і якісному відношенні. Т-хелпери (помічники) також є зв'язуючою ланкою між Т- і В-системами, вони активізують імунну відповідь у В-лімфоцитів. У випадку відсутності такого впливу В-система стає нездатною до повноцінної імунної відповіді. Т-ефектори близькі до Т-кілерів, вони здійснюють алергічні реакції сповільненого типу при різних хронічних інфекційних (туберкульоз, бруцельоз, лейкоз) і автоімунних хворобах. Т-ампліфайєри (Т-посилювачі) посилювачі функції інших субпопуляцій Т- і В-лімфоцитів. Вони активують імунну відповідь у рамках Т-підсистеми імунітету. Т-диференціюючі клітни впливають, в основному, на стовбурові кровотворні клітини, визначають напрям їх диференціації та міграції.

Т-лімфоцити забезпечують реакції клітинного імунітету, що має важливе значення у захисті організму від вірусних, деяких бактеріальних хвороб, мікозів і гельмінтозів. Клітинним імунним реакціям належить важлива роль у розвитку алергії сповільненого типу, аутоімунних хвороб, трансплантаційному і протипухлинному імунітетах тощо. В імунній відповіді Т-кілери трансформуються через лімфобласт (імунобласт) в імунні сенсибілізовані лімфоцити, специфічні по відношенню до носія певного антигена. Внаслідок трансформації і диференціації (при участі Т-ампліфайерів) у їх цитоплазмі нагромаджується велика кількість цитолітичних гранул, необхідних для цитотоксичної функції. Деяка частина Т-кілерів, після контакту з антигеном не диференціюється в імунні сенсибілізовані лімфоцити, а після декількох ділень перетворюється в довгоживучі клітини імунологічної пам’яті, які протягом тривалого часу (в деяких випадках 20 і більше років) підтримують стан імунної пам’яті щодо певного конкретного антигена. При повторному попаданні в організм того самого антигена вони швидко включаються в імунну відповідь (вторинна імунна відповідь).

В-лімфоцити морфофункціонально відрізняються від Т-лімфоцитів. Вони більші за розміром (7-10 мкм у діаметрі), їх пухкіше ядро слабше забарвлюється, а навкруги знаходиться світліша цитоплазма. В цитоплазмі добре сформована ендоплазматична сітка і апарат Гольджі. Вони радіочутливі, містять глікоген, лужну фосфатазу. Клітинна оболонка їх вкрита мікроворсинками. В-лімфоцити розпізнають антигени специфічними рецепторами – імуноглобулінами за природою, що знаходяться на поверхні клітин. Взаємодія антигена з такими рецепторами (при участі специфічної хелперної клітини), стає сигналом активізації В-лімфоцитів та їх антигензалежній диференціації у плазматичні клітини. Попередник В-лімфоцита (В1-клітина) в процесі антигеннезалежної диференціації стовбурових клітин у кістковому мозку чи фабрицієвій бурсі у птахів, трансформується у В2-лімфоцити. Останні мігрують у лімфатичні вузли і селезінку, де й виконують свої функції. В процесі трансформації і дозрівання В-лімфоцити набувають імунокомпетенції. Зрілий В-лімфоцит відрізніється від свого попередника тим, що на його мембрані знаходяться рецептори для антигена. Популяція В-лімфоцитів не є однорідною і включає в себе субпопуляції В₁ і В₂. В₁-клітни відносяться до попередників клітин, що синтезують антитіла проти певних антигенів без допомоги Т-хелперів. В₂-клітини – попередники плазмоцитів, які синтезують антитіла проти певних антигенів при допомозі Т-хелперів. Крім цього, деякі В-лімфоцити можуть набувати цитотоксичних властивостей і виконувати роль кілерів по відношенню до клітин пухлин.

Локалізуються В-лімфоцити в В-залежних зонах периферійних органів імунної системи. Вони забезпечують реакції гуморального імунітету, що має важливе значення в захисті організму від бактеріальних і вірусних хвороб та у розвитку реакції гіперчутливості негайного типу. В імунній відповіді В-лімфоцити трансформуються через лімфобласт (імунобласт) у плазматичні клітини і клітини пам'яті, які довгоживучі (можуть жити роками й десятиліттями) і є носіями імунної інформації про антиген. Особливістю В-клітин імунної пам'яті є здатність їх швидко відповідати на повторну зустріч з попереднім агентом проліферацією та диференціацією в плазматичні клітини і швидким переходом на синтез (у досить великих кількостях) ІдС, ІдА чи ІдЕ. Отже, при повторній зустрічі організму з тим же антигеном, формування плазмоцитів проходить в основному з В-лімфоцитів пам'яті (вторинна імунна відповідь).

Плазматичні клітини (плазмоцити) хоч і є похідними В-лімфоцитів, але за своєю структурою і функцією значно відрізняються від останніх. Це високоспеціалізовані клітини основна функція яких - синтез і секреція імуноглобулінів (антитіл). Залежно від зрілості (плазмобласти, незрілі й зрілі плаз-моцити) величина плазмоцитів коливається від 10 до 20 мкм. Ядро розташоване ексцентрично, його хроматин часто скупчується у вигляді спиць у колесі. Цитоплазма їх базофільна і багата РНК, має добре розвинутий апарат Гольджі й ендоплазматичну сітку, на мембранах якої велика кількість рибосом, де синтезуються імуноглобуліни. Розрізняють п'ять основних класів імуноглобулінів: ІgG, ІgМ, ІgА, ІgЕ, ІGD. На ранніх стадіях імуногенезу першими появляються імуноглобуліни ІgМ, дещо пізніше синтезуються ІgС, які складають до 80% усієї маси імуноглобулінів. Імуноглобулін ІgА синтезується переважно лімфоїдною тканиною слизових оболонок, а ІgЕ (реагіни) - антитіла, які відіграють важливу роль у патогенезі алергічних реакцій при різних інфекційних та інвазійних хворобах. ІgD часто виявляється у сироватці крові при хронічних запальних процесах.

Крім двох головних популяцій лімфоцитів (Т- і В-лімфоцити) існує ще популяція лімфоцитів – природних (натуральних) кілерів (NK-клітини). Ці клітини здатні спонтанно, без попередньої сенсибілізації антигеном, вбивати (шляхом лізису) пухлинні клітини, клітини, інфіковані вірусами, бактеріями, грибками (клітини мішені). Ця популяція лімфоцитів (їх до 10-15% від усіх лімфоцитів крові людини і тварин) відрізняється від Т- і В-лімфоцитів за структурними і функціональними властивостями. Це досить великі (15-18 мкм у діаметрі) зернисті лімфоцити, завдяки чому їх ще називають великими грануловмісними лімфоцитами (ВГЛ). Вони утворюються в кістковому мозку і мають своїх попередників, розвиваються незалежно від Т- і В-лімфоцитів, не мають характерних для Т- і В-лімфоцитів поверхневих маркерів. Вважають, що NK-клітини розпізнають певні структури глюкопротеїдів, що знаходяться на поверхні інфікованих вірусом клітин, за допомогою власних рецепторів. Завдяки цьому NK-клітини і відрізняють інфіковані клітини від нормальних. Разом з тим, NK-клітини беруть участь у регуляції диференціації, проліферації й функціональної активності В-лімфоцитів у процесах антитілоутворення і синтезу ІgМ.

Крім описаних вище цитотоксичних Т-лімфоцитів (кілерів) і природних кілерів виділяють ще одну популяцію клітин, здатних проявляти цитотоксичну дію лише в присутності антитіл. Це К-клітини. Їх часто відносять до нульових клітин (О-клітини). Вони здатні до лізісу лише тих клітин-мішеней, які покриті специфічними антитілами. Активність К-клітин залежить від органної локалізації. Мінімальна їх кількість у кістковому мозку і тимусі, а максимальна в периферійній крові та селезінці.

Макрофаги – клітини, що відносяться до системи мононуклеарних фагоцитів (СМФ). Це гетерогенна в морфологічному та функціональному відношеннях клітинна популяція. Гетерогенність макрофагів визначається їх джерелом, локалізацією і специфічністю. До них відносять моноцити кісткового мозку і крові, гістіоцити сполучної тканини, купферовські клітини печінки, альвеолярні макрофаги легень, вільні і фіксовані макрофаги лімфатичних вузлів і селезінки, плевральні й перитонеальні макрофаги, макрофаги синовіальних оболонок суглобів, остеобласти і клітини мікроглії. Спільним попередником макрофагів є стовбурова клітина кісткового мозку. Основні етапи її диференціації: монобласт - промоноцит - моноцит кісткового мозку, моноцит периферійної крові і зрілий тканинний макрофаг. Інтактні тканинні макрофаги дуже різноманітні за своїми морфологічними ознаками. Морфологічно подібними стають тільки функціонально активні макрофаги. Вони більші за розміром (від 15 до 30 мкм), круглої, овальної чи неправильної форми з великим круглим, овальним чи бобовидним ядром. У цитоплазмі добре виражений апарат Гольджі, багато лізосом, фагосом, міститься глікоген, кисла фосфатаза, пероксидаза, лізоцим тощо. Клітинна оболонка має складки і мікроворсинки (псевдоподії), за допомогою яких може захоплювати антигенів. На поверхні макрофагів знаходяться різні антигенні структури (рецептори). За допомогою їх клітини реалізують свою функціональні властивості. Різновидність рецепторів лежить в основі чутливості фагоцитів до численних подразників. Крім того, макрофаги синтезують ряд медіаторів, які стимулюють специфічні реакції імунітету. Мононуклеарні фагоцити забезпечують в значній мірі й неспецифічний захист організму завдяки своїй фагоцитарній функції.

До системи клітинних факторів відносять і зернисті лейкоцити (мікрофаги). Вони функціонують самостійно або у комплексі з іншими клітинами, також виділяють ряд біологічно активних речовин, які впливають на неспецифічну резистентність організму і стан імунобіологічного нагляду в організмі. У ссавців до мікрофагів відносять нейтрофіли і еозинофіли, а у птахів - псевдоеозинофіли і еозинофіли. Нейтрофілам властивий хемотаксис, висока рухливість і фагоцитарна активність. В їх цитоплазмі міститься глікоген, різні ферменти (оксидаза і пероксидаза, кисла й лужна фосфатази, ліпаза) і бактерицидні речовини (лізоцим, фагоцитин, лейкіни). Нейтрофільні гранулоцити формують першу лінію неспецифічного захисту, особливо протимікробного. Що стосується еозинофільних гранулоцитів, то їх фагоцитарна активність, у порівнянні з нейтрофілами і макрофагами, невелика. Еозинофіли багаті кислою фосфатазою, синтезують пероксидазу, гістаміназу та інші ферменти, їм властивий хемотаксис під впливом імунних комплексів антиген-антитіло, гістаміну і гепарину. Під час фагоцитозу настає дегрануляція еозинофілів і виділення різних ферментів, за допомогою яких інактивуються гістамін, гепарин та імунні комплекси. Однак, найістотнішу роль еозинофільні гранулоцити відіграють у протипаразитарному імунітеті. Вони виявляють цитотоксичний ефект на паразитів, беруть участь у розвитку алергічних реакцій. Базофіли, як і лаброцити (тканинні базофіли, тучні клітини), багаті гістаміном і гепарином. Вони мають певне відношення до імунних реакцій, зокрема, алергічної реакції негайного типу.