Нормальная физиология лимфоцитов

Лимфоциты являются главными клеточными элементами иммунной системы организма. Лимфоциты составляют 20-40% от общего числа лейкоцитов, являясь по численности их второй разновидностью. Как и другие форменные элементы крови, они происходят из костного мозга, но часть из них нуждается в дополнительном созревании в тимусе; это тимусзависимые лимфоциты, или Т-лимфоциты, которые составляют около 50-70% циркулирующих лимфоцитов. Большая часть из оставшихся 15-25% являются В-лимфоцитами (название произошло от латинского bursa of Fabricius – органа, где у птиц происходит антителообразование). Развиваются независимо друг от друга после отделения от общей клетки – предшественника лимфопоэза. Одна из отделившихся клеток мигрирует из костного мозга в тимус, где в тимическом микроокружении под влиянием гормоноподобного вещества – тимозина, дифференцируется в Т-клетки, поступающие затем в циркуляцию и периферические лимфоидные органы (лимфоузлы, селезенка, миндалины, лимфатическая ткань кишечника), другая – в костном мозге превращается в В-клетку, потомки которой, как и Т-клетки, мигрируют в кровь и лимфатические органы. Эта стадия дифференцировки из общей клетки-предшественницы лимфопоэза антигенонезависима. Дальнейшая дифференцировка Т-клеток в эффекторные Т-лимфоциты и В-клеток в антителопродуцирующие плазматические клетки зависит от антигена, при этом в процесс вовлекаются другие клеточные элементы (макрофаги, гранулоциты) и неклеточные механизмы (активация комплемента, коагуляция, фибринолиз, кининовая система). Т-лимфоциты и часть В-лимфоцитов находятся в постоянном движении по периферической крови и тканевым жидкостям организма. Уровень функциональной дифференцировки лимфоцитов не всегда можно определить морфологически в световом микроскопе, морфологические отличия свойственны лишь иммунобласту – бласттрансформированному под влиянием антигена лимфоциту.

Есть также еще одна популяция «ни Т ни В лимфоциты», которые называют натуральными (естественными) киллерами или «ноль-клетками». Лимфоциты крови здоровых людей можно разделить на 4 группы:

§ большие лимфоциты (около 10-12%);

§ малые светлые лимфоциты (73-77%);

§ малые темные лимфоциты (около 12-13%);

§ лимфоплазмациты (1-2%).

Морфологически Т- и В-лимфоциты у человека неразличимы. Как и нейтрофилы, лимфоциты участвуют в иммунитете (защите от инфекций). В-лимфоциты вырабатывают антитела. Это белки, которые специфически связывают соответствующие чужеродные белки, называемые антигенами. Микроорганизмы (бактерии, вирусы и т. д.) имеют на поверхности специальные белки, которые действуют как антигены. Связывание антителами этих поверхностных антигенов предупреждает проникновение бактерий и вирусов в тканевые клетки. Более того, окруженная антителами бактерия более доступна для фагоцитоза нейтрофилами и макрофагами. Антитела также могут связывать и нейтрализовать бактериальные токсины.

Антитела эффективны вне клетки, они не могут проникнуть внутрь нее, и поэтому бессильны против микроорганизмов, находящихся внутриклеточно. Защита от таких микроорганизмов – задача Т-лимфоцитов.

Т-лимфоциты могут «узнавать» и разрушать клетки, которые заражены микроорганизмами, предотвращая дальнейшее распространение инфекции. Так как все вирусы должны проникнуть в клетку, чтобы размножиться, и многие бактерии тоже паразитируют в клетках, клеточноопосредованный иммунитет, осуществляемый Т-лимфоцитами, важная составная часть защиты организма против инфекций. Т-лимфоциты также способны узнавать и убивать раковые клетки, являясь составной частью защиты организма против злокачественного роста.

Т-лимфоциты ответственны за распознавание чужих антигенов, отторжение чужеродных клеток и собственных клеток, модифицированных антигенами (белками, гаптенами, вирусами), и вызывают реакции клеточного иммунитета. Они делятся на несколько субклассов, которые выполняют различные функции и отличаются биологическими свойствами и маркерами. Непосредственным результатом процесса иммунологического распознавания является возникновение по меньшей мере четырех субклассов Т-клеток:

§ киллеров, убивающих чужеродные или собственные клетки-мишени, на поверхности которых в комплексе с аллоантигенами (НLА у человека) представлены чужеродные антигены (вирусы, гаптены и др.);

§ хелперов Т-В, помогающих дифференцировке В-лимфоцитов в антителопродуцирующие клетки;

§ эффекторов гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ), выделяющих гуморальные медиаторы (лимфокины), которые изменяют поведение других клеток, вовлекая их в реакцию (фактор активации макрофагов – ФАМ, фактор ингибиции миграции макрофагов – ФИМ, хемотаксические факторы для нейтрофилов, эозинофилов, базофилов, митогенный фактор и др.), действуют на проницаемость сосудов (кожнореактивный фактор, гистаминстимулирующий фактор), обладают противовирусной активностью (лимфотоксин, интерферон) и т. д.;

§ супрессоров, тормозящих иммунный ответ.

В каждой линии Т-клеток – киллеров, хелперов, эффекторов ГЗТ, супрессоров, обнаружены клетки памяти, выявляемые по их способности при повторном контакте с антигеном выполнять соответствующую функцию быстрее и эффективнее, чем при первичном контакте с тем же антигеном. Действие каждого из субклассов Т-лимфоцитов иммунологически специфично вследствие наличия на их поверхности рецепторов, связывающих соответствующий иммуноген. Отличие Т-клеточного распознавания от В-клеточного состоит в том, что, если иммуноглобулиновые рецепторы В-клеток реагируют с самой молекулой антигена, то рецепторы Т-киллеров, Т-хелперов и Т-клеток памяти (за исключением, вероятно, Т-супрессоров) распознают лишь комплекс этого антигена с тем или иным продуктом системы аллоантигенов (НLА), представленных на поверхности живых клеток собственного организма. Особую роль в реакции Т-лимфоцитов на белковые антигены играют макрофаги, обладающие, по-видимому, уникальной способностью комплексировать полипептидную цепь белковых АГ с антигенами (НLА-D) собственной мембраны, причем образованный комплекс и является собственно антигеном для Т-лимфоцитов.

Система В-лимфоцитов также подразделяется на множество мелких функциональных подсистем, способных реагировать с разными антигенами. Подобная специализация (клональная селекция) обеспечивает продукцию около миллиона различных антител. На часть антигенов (так называемые тимуснезависимые) В-лимфоциты отвечают самостоятельно, но большинство других (тимусзависимые АГ) гуморальный иммунный ответ возможен при условии кооперирования В-клеток с Т-клетками (и макрофагами) и получения от Т-лимфоцитов (Т – В-хелперов) дополнительного сигнала.

При первичной встрече с антигеном (первичный иммунный ответ) антителопродуцирующие потомки В-клеток синтезируют вначале (2-4 дня после иммунизации) антитела, относящиеся к IgM , затем (с 4-го по 7-й день), если доза антигена большая, происходит синтез антител класса IgG и в конечной стадии – IgA. Кроме того, при первичном ответе образуется клон В-лимфоцитов, обладающих иммунологической памятью. При вторичной иммунной стимуляции (вторичный иммунный ответ) на большинство антигенов вырабатываются, главным образом, антитела класса IgG.

Функциональная разнородность лимфоцитов при морфологическом сходстве затрудняет изучение их кинетики. Данные о продолжительности жизни лимфоцитов, полученные на основании радиоизотопных методов, противоречивы в связи со способностью этих клеток к рециркуляции (неоднократному переходу из крови в лимфу, затем в ткани и обратно), а также с возможностью меченой ДНК повторно участвовать в митотическом цикле. Тем не менее этими методами было подтверждено существование двух популяций лимфоцитов – коротко- и долгоживущих. Продолжительность жизни первых около 4 дней, вторых – в среднем около 170 дней, малые лимфоциты при хроническом лимфолейкозе живут от 3 месяцев до 3 лет. Изучение кариотипа лимфоцитов людей с приобретенной хромосомной аномалией после лучевой терапии показало, что некоторые лимфоциты имеют продолжительность жизни 10 лет и более. Короткоживущие формы составляют около 30% всех лимфоцитов периферической крови, долгоживущие – остальную часть. Большинство В-клеток принадлежит к короткоживущим лимфоцитам, а Т-клеток (кроме Т-супрессоров) – к длительноживущим, наибольшую продолжительность жизни имеют клетки памяти.

Методы идентификации разных классов и субклассов лимфоцитов основаны на выявлении клеточных рецепторов – поверхностных мембранных структур, обладающих способностью спонтанно связывать некоторые индикаторные клетки или молекулы. Одновременное определение 2-3 поверхностных рецепторов-маркеров позволяет не только установить принадлежность лимфоцитов к той или иной субпопуляции, но и определить стадию дифференцировки функционально однородной клеточной линии.

Из многих типов маркеров на В-лимфоцитах человека наиболее важными являются связанные с поверхностной мембраной молекулы иммуноглобулинов, выполняющие функцию рецепторов при распознавании антигенов. Большинство В-лимфоцитов несет иммуноглобулиновые детерминанты IgM или одновременно иммуноглобулин IgM и иммуноглобулин IgD; клетки с иммуноглобулином G или иммуноглобулином А составляют около 10% В-клеточной популяции. В процессе дифференцировки происходит смена иммуноглобулинов различных классов на поверхности В-лимфоцитов.

Широко применяемой методикой для идентификации В-клеток по поверхностным иммуноглобулинам является метод иммунофлюоресценции с использованием гетерогенных антител (полученных на кроликах или козах) или их F (ав)₂- фрагментов против тяжелых и легких цепей иммуноглобулинов человека, меченных флюоресцеином. Другим маркером В-лимфоцитов являются рецепторы для С₃-компонента комплемента – С₃ – рецепторы (для С_3b и С_3d – компонентов, источником которых служат свежие сыворотки человека и мыши соответственно), а также Fc-рецепторы (главным образом, для Fc-фрагмента иммуноглобулина G, но также для иммуноглобулина М и иммуноглобулина Е).

Для распознавания Т-лимфоцитов используют способность клеток этого класса связывать эритроциты барана и образовывать так называемые Е-розетки (В-клетки, несущие рецепторы к комплементу, образуют розетки с теми же эритроцитами, если они покрыты антителами и комплементом – ЕАС-розетки). Рецептор для эритроцитов барана в виду простоты и доступности проведения теста спонтанного розеткообразования (лимфоциты выделяют в градиенте фиколл-гипака и подсчитывают число лимфоцитов с прикрепленными эритроцитами барана) является основным маркером Т-клеток. На поверхности Т-клеток имеются также рецепторы для неспецифических митогенов (фитогемагглютинина, конканавалина А), что используют для идентификации Т-лимфоцитов в реакции бласттрансформации на данные митогены. Одна часть Т-лимфоцитов (10-12%) имеет подобно В-клеткам рецепторы к IgG (Fcγ), другая (50-70%) – рецепторы к IgМ (Fcµ), которые выявляются по способности лимфоцитов образовывать розетки (ЕА-розетки) с эритроцитами быка, покрытыми антителами разных классов без предварительной инкубации (Тγ-клетки) и при условии предварительной инкубации лимфоцитов в среде с эмбриональной телячьей сывороткой (Тµ-клетки). Тµ и Тγ-клетки различаются и другими свойствами, в частности электрофоретической подвижностью и аффинитетом (прочностью соединения) рецепторам к эритроцитам барана. Fcµ-рецепторы свойственны Т-хелперам, Fcγ – Т-супрессорам. Тγ-клетки, однако, выполняют функцию не только супрессоров, но и киллеров, убивая опухолевые клетки-мишени. т. е. тоже, по- видимому, не однородны.

Лимфоциты человека несут на себе, кроме того, общие лейкоцитарные антигены гистосовместимости (НLА-А, НLА-В, НLА-С) и дифференцировочные, специфические для различных популяций и субпопуляций лимфоцитов антигены: НВLА, Іа-подобные (по названию их структурного и функционального аналога у мышей) или НLА-D (В-клетки), НТLA, ТДА-1, ТДА-2 (Т-клетки). Специфические поверхностные антигены идентифицируются с помощью гетерогенных иммунных сывороток полученных к различным популяциям лимфоцитов здоровых лиц и лейкозных клеток больных, и после длительной и тщательной абсорбции (истощения) этих сывороток различными тканями. Одновременное определение Іа-подобных антигенов и поверхностных иммуноглобулинов (в частности, иммуноглобулин М) позволяет охарактеризовать, например, стадию иммунологического созревания В-клеток, так как Іа-антигены наиболее четко выражены на незрелых В-клетках, еще не несущих поверхностных иммуноглобулинов М, и отсутствуют на активированных В-клетках, находящихся на стадии дифференцировки в плазматические клетки. С помощью указанных методических подходов получены анти-Т-сыворотки и моноклональные гибридомные антитела (синтезированные гибридами мышей, иммунных к Т-клеткам человека), позволяющие различать и разделять функциональные субпопуляции Т-лимфоцитов – пролиферирующие клетки в смешанной культуре лимфоцитов, предшественники киллеров, хелперы, супрессоры, клетки памяти.

Важная особенность Т- и В- лимфоцитов состоит в том, что в отличие от других клеток крови они способны „запомнить” вторгшийся микроорганизм, по этому ответ на следующие заражение происходит сильнее и быстрее. Этот так называемый приобретенный иммунитет объясняет, почему мы редко повторно болеем одной и той же инфекционной болезнью. Первый контакт обеспечивает иммунитет при повторной встречи с тем же микроорганизмом.

Что касается натуральных киллеров, то предполагают, что к ним принадлежат предшественники Т-, В- лимфоцитов, однако они также, по-видимому, не однородны. Так, на небольшой части лимфоцитов, на которых не определяются иммуно глобулиновые рецепторы и характерные для Т-клеток рецепторы для эритроцитов барана, обнаруживаются Fcγ-рецепторы. Такие «ноль-клетки» с Fcγ-рецепторами, называемые К-клетками, способны оказывать цитотоксическое действие на покрытые антителами клетки-мишени.

Таким образом, из приведенных данных, видно что лейкоциты крови выполняют в организме многообразные взаимосвязанные функции, направленные, прежде всего, на защиту организма от чужеродных влияний. При этом лимфоциты обеспечивают эту защиту, составляя основу специфического иммунитета, гранулоциты, – благодаря, главным образом, фагоцитарной активности (фагоцитоз микробов и уничтожение их с помощью ферментов), моноциты – своим участием в иммунных реакциях, фагоцитозу и бактерицидному действию.

ЛЕКЦИЯ №4