13
Реферат
по биологии
«Лимфоидные клетки»
Ежесуточно в первичных лимфоидных органах — тимусе и постнатальном
костном мозге — образуется значительное количество лимфоцитов. Часть
этих клеток мигрирует из кровотока во вторичные лимфоидные ткани —
селезенку, лимфатические узлы и лимфоидные образования слизистых
оболочек. В организме взрослого человека содержится примерно 1012
лимфоидных клеток и лимфоидная ткань в целом составляет приблизительно
2% обшей массы тела. При этом на лимфоидные клетки приходится примерно
20% циркулирующих с кровотоком лейкоцитов. Многие зрелые лимфоидные
клетки относятся к долгоживущим и могут многие годы существовать в
качестве клеток иммунологической памяти.
Лимфоциты морфологически разнообразны
В обычном мазке крови лимфоциты различаются как по размерам, так и по
морфологии. Варьирует соотношение величина ядра: величина цитоплазмы, а
также форма самого ядра. В цитоплазме некоторых лимфоцитов могут
содержаться азурофильные гранулы.
При световой микроскопии мазков крови, окрашенных, например,
гематологическим красителем Гимза, можно обнаружить два морфологически
различных типа циркулирующих лимфоцитов: первый — относительно мелкие
клетки, в типичном случае лишенные гранул, с высоким соотношением Я:Ц —
и второй — более крупные клетки с меньшим соотношением Я.Ц, содержащие в
цитоплазме гранулы и известные как большие гранулярные лимфоциты.
Покоящиеся Т-клетки крови
Большая часть их экспрессирует бв-Ф-клеточные рецепторы и может иметь
один из двух описанных выше типов морфологии. Большинство хелперных
Т-клеток и часть цитотоксических Т-лимфоцитов относятся к малым
лимфоцитам, лишенным гранул и имеющим высокое соотношение Я:Ц. Кроме
того, в их цитоплазме присутствуют особая структура, названная тельцем
Голла, — скопление первичных лизосом возле липидной капли. Тельце Голла
легко выявить при электронной микроскопии или цитохимически, методом
определения лизосомных ферментов. Менее 5% Тх-клеток и примерно половина
Тц имеют другой тип морфологии, характерный для БГЛ, с рассеянными по
цитоплазме первичными лизосомами и хорошо развитым комплексом Гольджи.
Интересно, что у мыши нет цитотоксических Т-клеток, сходных по
морфологии с БГЛ.
Признаки больших гранулярных лимфоцитов свойственны также еще одной
субпопуляции Т-лимфоцитов, а именно Т-клеткам с гд-рецепторами. В
лимфоидных тканях эти клетки имеют дендритную морфологию; при
культивировании in vitro они способны прикрепляться к подложке, принимая
в результате разнообразную форму.
Неактивированные В-клетки крови. Эти клетки не содержат тельца Голла и
морфологически не сходны с большими гранулярными лимфоцитами; их
цитоплазма в основном заполнена рассеянными монорибосомами. В кровотоке
иногда можно наблюдать активированные В-клетки с развитым шероховатым
эндоплазматиче-ским ретикулумом.
НК-клетки Нормальные киллерные клетки, подобно гд-Ф-клеткам и одной из
субпопуляций Тц, имеют морфологию БГЛ. Однако при этом в их цитоплазме
больше азурофильных гранул, чем у гранулярных Т-клеток.
Лимфоциты экспрессируют особые у каждой субпопуляции поверхностные
маркеры
На поверхности лимфоцитов присутствует множество разнообразных молекул,
которые могут служить метками различных субпопуляций. Значительная часть
этих клеточных маркеров в настоящее время легко идентифицируется с
помощью специфических моноклональных антител. Разработана
систематизированная номенклатура маркерных молекул; в ней группы
моноклональных антител, каждая из которых специфически связывается с
определенной маркерной молекулой, обозначены символом CD. За основу
CD-номенклатуры принята специфичность прежде всего мышиных
моноклональных антител к лейкоцитарным антигенам человека. В создании
этой классификации участвуют многие специализированные лаборатории
разных стран. Для ее обсуждения проведена серия международных рабочих
встреч, на которых удалось определить характерные наборы образцов
моноклональных антител, связывающихся с различными популяциями
лейкоцитов, а также молекулярные массы выявляемых при этом маркеров.
Моноклональные антитела совпадающей специфичности связывания объединяют
в одну группу, присваивая ей номер в системе CD. Однако в последнее
время принято таким образом обозначать не группы антител, а маркерные
молекулы, распознаваемые данными антителами
В дальнейшем молекулярные маркеры стали классифицировать в соответствии
с информацией, которую они несут об экспрессируюших их клетках,
например:
• популяционные маркеры, которые служат характерным признаком данного
цитопоэтического ряда, или линии; пример — маркер CD3, выявляемый только
на Т-клетках;
• дифференцировочные маркеры, экспрессируемые временно, в процессе
созревания; пример — маркер CD1, который присутствует на развивающихся
тимоцитах, но не на зрелых Т-клетках;
• маркеры активации, такие как CD25 — низкоаффинный Т-клеточный рецептор
для фактора роста, экспрессируемый только на Т-клетках, активированных
антигеном.
Иногда такой подход к классификации маркеров весьма полезен, однако не
всегда он возможен. У некоторых популяций клеток маркер активации и
маркер дифференцировки — это одна и та же молекула. Например, CD 10,
присутствующий на незрелых В-клетках, исчезает при созревании, но
появляется вновь при активации.
Кроме того, маркеры активации могут постоянно присутствовать на клетках
в низкой концентрации, но в более высокой — после активации. Так, под
действием ИФу возрастает экспрессия молекул главного комплекса
гистосовместимости класса II на моноцитах.
Клеточные маркеры образуют несколько семейств
Компоненты клеточной поверхности относятся к различным семействам, гены
которых произошли, вероятно, от нескольких предковых. Маркерные молекулы
из разных семейств различаются по структуре и образуют следующие
основные группы:
• суперсемейство иммуноглобулинов, включающее молекулы, близкие по
строению к антителам; к нему относятся CD2, CD3, CD4, CD8, CD28,
молекулы МНС классов I и II, а также многие другие;
• семейство интегринов — гетеродимерных молекул, образованных а- и
в-цепями; существует несколько подсемейств интегринов; все члены одного
подсемейства имеют общую в-цепь, но разные, уникальные в каждом случае,
б-цепи; в одном из подсемейств ф2-ин-тегрины) в-цепь представляет собой
маркер CDI8. В комбинации с CDI la, CDI lb, CDI Ic или aD он образует
соответственно лимфоци-тарные функциональные антигены LFA-1, Мас-1 и с
150, 95 и молекулы клеточной поверхности быв9, часто выявляемые на
лейкоцитах. У второго подсемейства в-цепь представляет собой маркер
CD29; в сочетании с различными б-цепями он образует маркеры поздней
стадии активации;
• селектины, экспрессируемые на лейкоцитах или на активированных клетках
эндотелия. Они обладают лектиноподобной специфичностью в отношении
Сахаров в составе высокогликозилированных мембранных гликопротеинов; к
селектинам относится, например, CD43;
• протеогликаны, имеющие ряд глюкозаминогликановых участков связывания;
пример — хондроитинсульфат.
Другие семейства клеточных маркеров — это суперсемейство рецепторов для
фактора некроза опухолей и фактора роста нервов, суперсемейство лектинов
С-типа, включающее, например, CD23, а также суперсемейство многодоменных
трансмембранных рецепторных белков, в которое входит рецептор для ИЛ-6.
Следует подчеркнуть, что маркеры, экспрессируемые лимфоцитами, можно
обнаружить и на клетках иных линий. Так, CD44 часто выявляется на
клетках эпителия. Молекулы клеточной поверхности можно выявить с помощью
флуоресцирующих антител, используемых в качестве зондов. На этом подходе
основан метод проточной иммунофлуоресцентной цитометрии, позволяющей
сортировать и подсчитывать клетки в зависимости от их размеров и
параметров флуоресценции. С помощью этого метода удается проводить
детальную сортировку популяций лимфоидных клеток.
Т-клетки
Т-клетки различаются по своим антигенраспознающим рецепторам
Маркером, характеризующим линию Т-клеток, служит Т-клеточный рецептор
для антигена. Имеется два различных типа ТкР, и тот и другой —
гетеродимеры из двух соединенных ди-сульфидными связями полипептидных
цепей. ТкР первого типа образован цепями б и в, второго типа, сходный по
структуре — цепями г и д. Оба рецептора ассоциированы на клеточной
поверхности с пятью полипептидами СОЗ-комплекса, образуя вместе с ним
рецепторный комплекс Т-клетки. Примерно 90—95% Т-клеток в крови
представляют собой бв-Ф-клетки, остальные 5—10% — гд-Ф-клетки.
бв-Ф-клетки различаются в свою очередь по экспрессии CD4 или CD8
бв-Ф-клетки подразделяются на две различные, неперекрывающиеся
субпопуляции: клетки одной из них несут маркер CD4 и в основном
«помогают» в осуществлении иммунного ответа или «индуцируют» его, клетки
другой несут маркер CD8 и обладают преимущественно цитотоксической
активностью. Т-клетки CD4+ распознают антигены, к которым они
специфичны, в ассоциации с молекулами МНС класса II, тогда как Т-клетки
CD8+ способны узнавать антигены в ассоциации с молекулами МНС класса 1.
Таким образом, возможность взаимодействия Т-клетки с клеткой другого
типа зависит от присутствия на первой маркера CD4 или CD8. Небольшая
часть бв-Ф-клеток не экс-прессирует ни CD4, ни CD8. Подобным же образом
«дважды отрицательны» большинство циркулирующих гд-Ф-клеток, хотя
некоторые из них все же несут CD8. Напротив, большая часть гд-Ф-клеток в
тканях экспрессирует этот маркер.
бв-Ф-клетки CD4+ и CD8+ подразделяются на функционально различные
субпопуляции
Как отмечено выше, примерно 95% Т-клеток CD4+ и 50% Т-клеток CD8+
морфологически представляют собой малые негранулярные лимфоциты. Эти
популяции можно дифференцировать дальше по фенотипической экспрессии
CD28 и CTLA-4 на функционально различные субпопуляции. Экспрессируемый
Т-клетками CD4+ маркер CD28 обеспечивает передачу кос-тимулирующего
сигнала активации при распознавании антигена. Лигандами CD28 служат
молекулы В7-1 и В7-2 на АПК. Гомологичную CD28 молекулу CTLA-4 Т-клетки
CD4+ начинают экспрессировать после активации. CTLA-4 связывается с теми
же лигандами, что и CD28, тем самым ограничивая активацию. Кроме того,
бв-Ф-клетки экспрессируют различные изоформы общего лейкоцитарного
антигена, CD45. Считается, что CD45RO, а не CD45RA, связан с клеточной
активацией. Для выделения функционально различных субпопуляций
бв-Ф-клеток используют также другие критерии, в частности экспрессию
клеточных маркеров нормальных киллерных клеток, выявляемых на 5—10%
циркулирующих Т-клеток. Эти клетки образуют ИЛ-4, но не ИЛ-2, и дают
слабый пролиферативный ответ на антигены и митогены.
бв-Ф-лимфоциты можно классифицировать также по профилю цитокинов
Функциональное разнообразие Т-клеток можно продемонстрировать,
анализируя профили секреции цитокинов разными клонами Т-хелперов. У мыши
и человека идентифицировано по две группы Т-клеточных CD4+-ktiohob.
Субпопуляция Txl секретирует ИЛ-2 и ИФу, а субпопуляция Тх2 – ИЛ-4,
ИЛ-5, ИЛ-6 и ИЛ-10. Клетки Txl принимают участие в активации
цитотоксических Т-клеток и в местных воспалительных реакциях.
Следовательно, они важны для противодействия организма внутриклеточной
вирусной, бактериальной или паразитарной инфекции. Клетки же Тх2 более
эффективны в стимуляции В-клеток к пролиферации и образованию антител,
поэтому их функции связаны в первую очередь с защитой организма от
микробов, размножающихся внеклеточно.
ГД-Ф-клетки относительно часто встречаются в эпителии слизистых
оболочек, но представляют лишь минорную субпопуляцию среди циркулирующих
Т-клеток. У мыши почти все внутриэпи-телиальные лимфоциты относятся к
гд-Ф-клеткам, экспрессирующим CD8 – маркер, который отсутствует на
большинстве циркулирующих гд-Ф-клеток. Как установлено, гд-Ф-клетки CD8+
обладают особым репертуаром Т-клеточных рецепторов, специфичных к
определенным бактериальным и вирусным антигенам. Согласно современной
точке зрения, эти клетки могут играть важную роль в защите слизистых
оболочек организма от инфекции.
Т-клетки обладают рядом общих маркеров с клетками других линий
До сих пор описывали клеточные маркеры и антигенспецифичные рецепторы,
характерные для отдельных субпопуляций Т-лимфоцитов. Однако ряд молекул
экспрессируется на поверхности всех Т-клеток, а также на клетках других
линий. Хороший пример — рецепторы для эритроцитов барана. В норме
молекула CD2, связываясь с соответствующими лигандами, принимает участие
в процессе активации Т-клеток вместе с ТкР — CD3-комплексом и другими
гликопротеинами в составе мембран. Вместе с тем CD2 выявляется также у
75% НК-клеток CD3-. Другая участвующая в Т-клеточной активации молекула
— это маркер CD5, экспрессируемый на всех Т-клетках и на одной из
субпопуляций В-клеток. Молекула CD5 может связываться с CD72, но вопрос
о ее роли в качестве физиологического лиганда В-клеток остается
открытым. Маркер CD7 присутствует почти на всех НК- и Т-клетках. Полный
перечень Т-клеточных CD-маркеров, часть которых экспрессируется и на
других клетках гемопоэтического происхождения, приведен в приложении.
Т-клетки мыши экспрессируют маркеры, сходные с обнаруженными на
Т-клетках человека.
Супрессорные Т-клетки
Получены очевидные функциональные доказательства существования
антигенспецифичных супрессорных Т-клеток, однако эти клетки,
по-видимому, не составляют отдельной субпопуляции Т-клеток с
исключительно супрессивной функцией. Доказано также, что Т-клетки. как
CD4+, так и CD8+, способны подавлять иммунный ответ либо путем прямого
цитотоксического действия на антигенпрезентируюшие клетки, либо путем
выделения «супрессивных» цитокинов, либо путем передачи сигнала
отрицательной регуляции, либо посредством идиотип-антиидиотипических
сетевых взаимодействий.
В-клетки
От 5 до 15% циркулирующих с кровью лимфоидных клеток — это В-лимфоциты,
выявляемые по наличию поверхностных иммуноглобулинов. Молекулы Ig
синтезируются конститутивно; они встроены в цитоплазматическую мембрану
клетки и функционируют как антигенспецифичные рецепторы. Такие рецепторы
можно определить на клеточной поверхности, используя меченные
флуорохромом антитела к иммуноглобулину крови экспрессируют IgG, IgA и
lgE, но в определенных областях тела такие клетки встречаются с большей
частотой; например, В-клеток, несущих.
Лектины — это белки растительного и бактериального происхождения,
связывающие углеводы. Некоторые из них способны активировать лимфоциты,
перекрестно взаимодействуя с ВкР или ТкР, и служить митогенами.
Считается, что митогенная стимуляция лимфоцитов in vitro довольно близко
воспроизводит активацию специфическими антигенами. Лектины ФГА и КонА
стимулируют Т-лимфоциты мыши и человека. Бактериальный липополисахарид
стимулирует В-клетки мыши, а митоген лаконоса вызывает пролиферацию и
В-, и Т-клеток человека.
Исследования in vitro с применением этих агентов показали, что активация
Т- и В-клеток вызывает синтез цитокинов и рецепторов для них.
Взаимодействие цитокинов с рецепторами индуцирует вступление клеток в
цикл деления и их последующее созревание с образованием эффекторных
клеток или клеток иммунологической памяти. В условиях in vitro клетки
памяти рециркулируют и в итоге расселяются по Т- и В-зависимым областям
лимфоидных тканей, где они в дальнейшем остаются, сохраняя готовность к
ответу при новой встрече с тем же антигеном.
Сигнал активации передают «вторые посредники»
В результате взаимодействия покоящихся лимфоцитов с антигеном
индуцируется цепь биохимических процессов, приводящих к образованию
внутри В- или Т-клетки «вторых посредников». Эти посредники ответственны
за последующие изменения на уровне генов. Существует несколько основных
механизмов активации лимфоцитов, но до конца они пока не ясны. Как в Т-,
так и в В-клетках в передаче сигнала активации участвует
гуанозинтрифосфат-связывающий белок, который стимулирует метаболизм
фосфатидилинозитола. В результате образуются два вторых посредника —
инозитол-1,4,5-трифосфат и диацилглицерол. Посредник ЙС3 индуцирует
выход ионов Са2+ из внутриклеточных депо, а ДАГ активирует протеинкиназу
С, которая вместе с другими киназами фосфолирует ряд компонентов
плазматической мембраны, что приводит к появлению факторов транскрипции
и последующей экспрессии определенных генов. Таким образом, сразу после
контакта Т-лимфоцитов с антигеном на их поверхности экспрессируется ряд
молекул, в том числе gp39 и рецептор для ИЛ-2. Дальнейшие межклеточные
взаимодействия с участием этих молекул вызывают пролиферацию и
дифференцировку лимфоцитов.
Дифференцировка В-клеток приводит к образованию плазматических клеток и
клеток иммунологической памяти
После активации митогеном или антигеном Т- и В-клетки претерпевают
характерные ультраструктурные изменения, превращаясь в лимфобла-сты.
Впоследствии многие В-лимфобласты созревают в антителообразующие клетки,
которые in vivo развиваются затем в окончательно дифференцированные
плазматические клетки. В некоторых В-лимфобластах не образуется цистерн
шероховатого эндоплазма-тического ретикулума. Такие клетки присутствуют
в центрах размножения внутри лим-фоидных фолликулов; они названы
центральными клетками фолликула, или центроцитами.
Как показывает световая микроскопия, цитоплазма плазматических клеток
базофильна, т. е. обладает сродством к основным красителям. Это свойство
цитоплазмы объясняется присутствием в ней больших количеств РНК,
обеспечивающей синтез антител на рибосомах шероховатого ЭР. С помошью
электронного микроскопа в плазматических клетках можно наблюдать
параллельные ряды шероховатого ЭР. Эти клетки редко появляются в
кровотоке, составляя не больше 0,1% циркулирующих лимфоцитов. В норме
плазматические клетки встречаются только во вторичных лимфоидных органах
и тканях, и, кроме того, их довольно много в красном костном мозге.
Антитела, образуемые одной плазматической клеткой, обладают одной
антигенной специфичностью и принадлежат к одному изотопу
иммуноглобулинов. Их можно выявить в цитоплазме этих клеток с помощью
меченных флуорохромом антиглобулиновых антител. Плазматические клетки
имеют короткую продолжительность жизни; просуществовав лишь несколько
дней, они погибают в процессе апоптоза.
Маркеры активации на лимфоцитах
Активация Т- и В-клеток вызывает синтез de novo ряда поверхностных
маркеров и увеличение экспрессии других.
К этим маркерам активации относятся молекулы межклеточной адгезии,
обеспечивающие более эффективное взаимодействие активированных клеток с
другими, а также рецепторы факторов роста и дифференцировки, необходимые
для постоянной пролиферации и созревания клеток. Один из них — рецептор
для ИЛ-2, экспрессируемый Т-клетками после активации; он состоит из трех
субъединиц. В состоянии покоя Т-клетки постоянно экспрессируют г-цепь
этого рецептора, а некоторые из них образуют также его в-цепь. Активация
вызывает синтез б-субъединицы ИЛ-2Р и образование гетеротримерного
высокоаффинного ИЛ-2Р. Временно активация Т-клеток вызывает также
экспрессию gp39 и рецепторов трансферрина, CD38 и CD69. Эти маркеры
появляются в ранней фазе онтогенеза Т-клеток, но исчезают в ходе
внутритимусного развития. Поздними маркерами активации Т-клеток человека
служат молекулы МНС класса 11. На Т-клетках, в частности Т-клетках
иммунологической памяти, экспрессируется как поздний маркер активации
CD29. Поэтому функцию «памяти» субпопуляции Т-клеток CD4+CD29+ можно
интерпретировать как индуцированное активацией увеличение числа
различных молекул межклеточной адгезии, которые облегчают взаимодействие
этих Т-клеток с другими, если организм встречается с данным антигеном
вновь.
К маркерам активации В-клеток относятся высокоаффинный ИЛ-2Р и другие
рецепторы для факторов роста и дифферецировки, таких как ИЛ-3. ИЛ-4,
ИЛ-5 и ИЛ-6. Все эти рецепторы изучены методами молекулярного
клонирования и секвенирования. Кроме того, на активированных В-клетках
экспрессируются рецепторы трансферрина и в повышенной концентрации
мембранные антигены МНС класса II. Экспрессируемый на активированных
В-клетках человека и мыши маркер CD23 участвует в индукции клеточного
деления. Маркер CD38 отсутствует на зрелых В-клетках человека, но
обнаруживается на конечной стадии дифференцировки плазматических клеток
и клеток центров размножения, а также на В-клетках очень ранних стадий
созревания. Молекулы специфического плазмоцитарного антигена-1 найдены
на В-клетках человека только в плазмоцитарной стадии их дифференцировки.
Клетки иммунологической памяти, выявляемые в центрах размножения внутри
вторичных лимфоидных фоликулов, не экспрессируют ни IgD, ни CD22.
К маркерам активации З К-клеток относятся молекулы МНС класса II.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
