Антиген распознающие рецепторы

Механизмы распознавания антигенов

Классические принципы распознавания антигенов

1. "Чужое" узнается в связи со "своим", т. е. антиген в комплексе с аутологичными молекулами МНС I или II классов.

2. Основными АПК являются дендритные клетки и макрофаги, но могут быть В-лимфоциты и другие, несущие соответствующие молекулы ГКГС.

3. Антигенспецифические рецепторы - ТКР на Т-лимфоцитах и мембранные иммуноглобулины на В-лимфоцитах генетически предопределены и имеются еще до контакта с антигеном. Большое разнообразие этих рецепторов позволяет антигену "находить" связывающий рецептор и активировать несущую его клетку, т. е. антиген осуществляет селекцию антигенспецифических клонов клеток.

Механизмы распознавания антигенов-пептидов

Основные клетки, обеспечивающие развитие иммунного ответа, - различные виды макрофагов, дендритные клетки, Т - и В-лимфоциты. Но в зависимости от вида антигена и конкретных условий в нем активно принимают участие различные гранулоциты (эозинофилы, базофилы - при аллергии, нейтрофилы при ответе на бактерии) и комплемент.

Центральным механизмом развития иммунного ответа является генетическая рестрикция (ограничение), заключающаяся в том, что для естественного взаимодействия клеток СИ в иммунном ответе необходимо наличие на их мембранах антигенов МНС данного генотипа ("своих"). Молекулы МНС I класса образуют комплекс с эндогенными, собственными, опухолевыми и вирусными антигенами, синтезированными своими клетками, а молекулы МНС II класса представляют Т-хелперам экзогенные пептиды-антигены. Этот процесс обозначают как "презентация" (представление) антигена (рис.1). Обычно он осуществляется молекулами МНС II класса - HLA-DR-макрофагов, дендритных и других антиген-представляющих клеток (АПК). Если АПК будет отличаться по генотипу, то она не сможет представить экзогенный антиген-пептид, так как иммунный ответ будет развиваться на антигены МНС данной клетки. Этот феномен генетической рестрикции лежит в основе распознавания "своего и чужого", а в итоге запускает элиминацию чужого.

Из-за сходства в строении некоторых эпитопов антигенов МНС (HLA) и антигенов вирусов и бактерий (антигенная мимикрия) иммунный ответ на них может не развиваться. С другой стороны, при взаимодействии с возбудителями болезней эпитопы молекул HLA могут модифицироваться так, что распознаются как чужие и на них развивается аутоиммунная реакция.

Антигензависимая активация Т - и В-лимфоцитов

Распознавание Т-лимфоцитами комплекса антигенный пептид - молекула ГКГС ведет к их активации. Процесс распознавания включает взаимодействие комплекса Т-клеточный рецептор - СD3, обеспечивающего специфичность и участие вспомогательных костимулирующих молекул: В-лимфоцитов и/или макрофагов. Молекулы Т-лимфоцита СD28 взаимодействуют с В7 (СD80), СD2 с LFA-3 (CD58), LFA-1 (CD11a/CD18) с ICAM - 1, 2, 3, CD40L c CD40 B-лимфоцита (рис.1). К cтимуляции через CD28 особенно чувствительны Тх, которые дифференцируются в Тх2, активирующие В-клетки через СD80. При слабой экспрессии СD28 и в присутствии CTLA формируются Тх1. CD40 рецептор на В-клетках взаимодействует с CD40L (CD154) активированных Т-клеток. Сигнал, получаемый В-клетками через CD40, обеспечивает переключение С-генов иммуноглобулинов, не образующих IgM антитела, дифференцировку и созревание В-клеток памяти. В итоге оба вида взаимодействий стимулируют как T, так и В-клетки. Сигнал о взаимодействии проводится внутрь клетки. Это осуществляется при участии CD3 молекул, ассоциированных с ТКР, которые передают его соседним тирозинкиназам р59fin, р56lck, фосфорилирующим белки, в том числе фи-цепь CD3 комплекса. Поэтому последний приобретает сродство к G-белку, передающему сигнал фосфолипазе С. Она катализирует превращение фосфоинозитидов в диацилглицерол, активирующий протеинкиназу С и инозитол-1,4,5-трифосфат, которые мобилизируют ионы кальция. Эта передача сигналов в цитоплазму и ядро клеток в итоге приводит к активации их метаболизма и трансформации Т-лимфоцитов в лимфобласты, секретирующие цитокины и делящиеся на дочерние клетки, имеющие более специфичные ТКР рецепторы по сравнению с материнскими клетками. Следовательно, в процессе пролиферации увеличивается клон антигенспецифических Т-лимфоцитов, растет аффинность их рецепторов к антигену, секретируются цитокины, активирующие другие клетки. Причем в зависимости от вида антигена и особенностей иммунного ответа могут преобладать его разные специфические продукты: антитела одного из классов иммуноглобулинов, Т-эффекторы, потомки исходных Тх1, Тх2, или Т-супрессоры/киллеры. Образование антител и иммунных Т-лимфоцитов всегда сопровождается неспецифическим участием макрофагов, гранулоцитов, других клеток и синтезом неспецифических иммуноглобулинов.

Механизм двойного распознавания антигенов

Главная система гистосовместимости и контролируемые ею антигены (Iа) являются ключевыми факторами в иммунологическом распознавании и взаимодействии клеток в иммунном ответе.

Продукты генов Iа играют ключевую роль при первичном контакте клеток с чужеродными антигенами, обеспечивая механизм двойного распознавания. Главная система гистосовместимости локализуется в 6 хромосоме человека и подразделена на 3 класса:

Антигены, контролируемые I классом (локусы А, В, С), находятся практически на всех ядерных клетках.

Антигены, контролируемые II классом (HLA–D/DR), находятся только на иммунокомпетентных клетках, с их помощью осуществляется механизм двойного распознавания при взаимодействии иммунных клеток. Идентификация продуктов поверхностных клеточных антигенов D–системы происходит посредством смешанной культуры лимфоцитов, в то время как DR–системы определяется серологическими методами. Локус HLA–D/DR считается эквивалентом гена иммунного ответа, а контролируемые ими молекулы на поверхности клеток названы Ia антигенами.

Значение Ir–гена трудно переоценить, поскольку иммунный ответ может состояться только в том случае, если клетки, участвующие в нем, несут на себе идентичные D/DR антигены. Это означает, что макрофаги одного человека могут представить антиген Т–клеткам только в том случае, если они несут на своей поверхности подобные D/DR антигены. Наличие этих антигенов на резидуальных клетках глаза (пигментный эпителий сетчатки, мюллеровские клетки, эндотелий сосудов) указывает на их потенциальную роль, как иммунологически компетентных клеток.

Антигены, контролируемые III классом, это компоненты каскада комплемента.

При подготовке материала использовалась информация из статьи Д. К. Новикова, Витебский медицинский университет, г. Витебск, Беларусь.

/ Клетки иммунной системы

Молекулы-мишени иммунитета (образы патогенности, антигены) и распознающие их рецепторы

В недавнем прошлом существовало единственное понятие для обозначения чужеродных агентов, против которых может быть направлен иммунитет — антигены. В настоящее время ситуация коренным образом изменилась и возникла необходимость в выделении нескольких групп таких агентов.

Образы патогенности, или патогенассоциированные молекулярные пат-

терны (Ра thogen - associated molecular patterns - PA МР) - группы молекул, как

правило, отсутствующие в организме-хозяине, но характерные для патоге-

в организм не просто чужеродного, но биологически агрессивного агента.

Рецепторы для РАМР (паттернраспознающие рецепторы) позволяют рас-

нов - позднее эволюционное приобретение, связанное с возникновени-

ем адаптивного иммунитета.

Стрессорные молекулы - собственные молекулы организма, экспресси-

руемые на мембране при клеточном стрессе и сигнализирующие преиму-

щественно об опасности эндогенного происхождения. Они распознаются

рецепторами некоторых разновидностей лимфоцитов (например, естест-

венными киллерами). По своей активности эти молекулы и их рецепторы

занимают промежуточное положение между врожденным и адаптивным

иммунитетом. Родственную группу молекул образуют образы опасности (danger - associated molecular patterns , DAMP ) – эндогенные молекулы, сигнализирующие о любом повреждающем воздействии (температурном,

лучевом, инфекционном и т. д.); эти процессы не полностью контролиру-

ются иммунной системой. Некоторые образы опасности (белки теплового

шока) распознаются паттернраспознающими рецепторами и их можно

рассматривать как эндогенные эквиваленты РАМР.

Чужеродность — не обязательное, но очень важное свойство факторов, против которых направлены реакции иммунитета. Именно поэтому должна существовать четкая граница, отделяющая внутреннюю среду организма от внешней — барьерные ткани (кожа и слизистые оболочки). Однако иногда возникает необходимость расширить или сузить границы чужеродности. Так, отнюдь не на все компоненты содержимого кишечника и других трактов развивается иммунный ответ (например, компоненты пищи, микроор-ганизмы-симбионты не рассматриваются иммунной системой как чужеродные), а некоторые участки внутренней среды организма, в силу особого рода изоляции, оказываются в значительной степени исключенными из зоны контроля со стороны адаптивного иммунитета (например, ЦНС, полость глаза) и при нарушении изоляции, становятся объектом иммунной атаки.

Молекулы трех названных выше групп распознаются тремя типами рецепторов клеток иммунной системы.

Рецепторы, распознающие патогены (Ра thogen - recognizing receptors , PRR ),

предназначены для распознавания РАМР. К этой группе относят мемб-

ранные и внутриклеточные толл-подобные рецепторы (Тoll-liке гесерtors - TLR), т. е. рецепторы, подобные первоначально обнаруженным у

Drosophila melanogaster toll-рецепторам; внутриклеточные NOD-рецеп-

торы (от Nucleotide oligomerizing domains ) и ряд других мембранных,

внутриклеточных и растворимых рецепторов. Наибольшее количество

и наиболее широкий спектр патогенраспознающих рецепторов экс-

прессируют миелоидные клетки врожденного иммунитета. Однако в

той или иной степени эти рецепторы присутствуют и на (или в) дру-

гих клетках, включая лимфоидные. Патогенраспознающие рецепторы

обладают сродством к РАМР и некоторым эндогенным образам опас-

ности. Через эти рецепторы в клетку поступают сигналы, включающие

Антигенраспознающие рецепторы представлены только на В - и Т-лимфо-

цитах. Важная особенность этих рецепторов — гигантская вариабель-

ность их антигенраспознающих доменов (миллионы вариантов в преде-

лах одного организма). Все варианты антигенраспознающих рецепторов

не могут быть одновременно представлены на одной клетке. Они распре-

деляются между клетками клонально, т. е. рецепторы, отличающиеся по

специфичности, представлены на разных клонах лимфоцитов. Выделяют

3 разновидности антигенраспознающих рецепторов. На В-клетках

представлены В-клеточные рецепторы (ВСR - В-се ll reseptors ), имеющие

иммуноглобулиновую природу. При дифференцировке В-лимфоцитов в

плазматические клетки в ходе иммунного ответа эти рецепторы секрети-

руются в растворимой форме, называемой антителами. ВСR распознают

свободный и связанный с мембраной антиген, точнее, фрагмент моле-

кулы антигена, называемый эпитопом. Т-клеточные рецепторы (ТСR -

Т- се ll reseptors ) существуют в двух вариантах. По названию входящих в их

состав полипептидных цепей, эти рецепторы обозначают как αβТСR и

γδТСR. Они представлены на мембране двух различных типов Т-клеток

и не секретируются. αβТСК распознает не нативный антиген, а его фраг-

мент (эпитоп), презентируемый в составе специализированныхмолекул

главного комплекса гистосовместимости — МНС (Ма jor histocompatibiliti сотр! ех), которые экспрессируются на поверхности клеток. Существует

2 класса молекул МНС - I и II. МНС-I присутствуют на всех клетках и

связывают эндогенные пептиды, транспортируемые в эндоплазматичес-

кийретикулум — место синтеза МНС — из цитозоля. МНС-II экспрес-

сированы только на специализированных — антигенпрезентирующих

клетках (АПК) и связывают пептиды экзогенного происхож-

дения, попадающие в клетку в результате эндоцитоза. Соответственно

распознавание чужеродных пептидов в составе МНС-1 сигнализирует о

цитозольной локализации патогена или его продуктов, а распознавание таких пептидов в составе МНС - II - о внеклеточной локализации патогена или присутствии его в эндосомах или фагосомах. В распознавании ТСR-комплексов антигенного пептида с молекулами МНС принимают участие корецепторы — СD4 и СD8, обладающие сродством соответственно к молекулам МНС-II и МНС-I (но не к антигенному пептиду). Таким образом, антигенный пептид в составе молекул МНС-I распознают Т-клетки, несущие корецептор СD8, а в составе МНС-II - Т-клетки, несущие СD4. Распознавание липидных эпитопов происходит при участии «неклассических молекул МНС» — СD1. Эти комплексы распознаются αβТСR ограниченной вариабельности, экспрессируемыми Т-клетками популяции NKТ. Условия распознавания антигена γδТСR изучены слабо; известно, что для этого не требуется образования комплекса фрагментов антигена с молекулами МНС.

• Рецепторы, распознающие стрессорные молекулы, представлены преимущественно на естественных киллерах (NК-клетках), однако их выявляют также на γδТ-клетках, реже — на других субпопуляциях Т-лимфоцитов. Выделяют несколько групп этих рецепторов - NКG2D, NСR и др. NК-клетки экспрессируют также группу рецепторов, распознающих молекулы МНС, независимо от связанного с ними антигенного пептида (NКG2, некоторые рецепторы группы К1R и др.). Однако, в отличие от рассмотренных выше, рецепторы, распознающие стрессорные молекулы, нередко генерируют не активирующий, а ингибирующий сигнал.

Иммунная система

Иммунные процессы осуществляются клетками костномозгового происхождения, относящимися к двум кроветворным линиям — миелоидной и лимфоидной. Миелоидные клетки «отвечают» за реакции врожденного, лимфоидные — преимущественно за реакции адаптивного и только частично — врожденного иммунитета.

Врожденный иммунитет реализуется клетками (преимущественно фагоцитами), практически не нуждающимися в межклеточных контактах и коммуникациях. В связи с этим отсутствует необходимость их локализации в специализированных органах иммунной системы: амебоциты беспозвоночных и миелоидные клетки позвоночных широко распределены по организму; особенно богаты ими барьерные ткани. До формирования адаптивного иммунитета (например, у беспозвоночных) специальные органы иммунной системы отсутствовали.

Адаптивный иммунный ответ основан на постоянных межклеточных контактах и кооперации между клетками. Кроме того, в связи с клональной природой ответа возникает необходимость в особых механизмах концентрации (рекрутирования) клеток конкретных клонов в определенном месте. Обеспечение диалога между клетками и их вовлечение в иммунный ответ возможно лишь в условиях органной структуры. Поскольку адаптивный иммунный ответ обеспечивается лимфоидными клетками, органы иммунной системы являются прежде всего лимфоидными органами.

Иммунная система состоит из центрального и периферического отделов. Центральный отдел содержит органы (первичные, или цент ральные, лимфоидные органы), в которых происходят дифференцировка и созревание лимфоцитов: костный мозг и тимус (вилочковая железа). Костный мозг — основной орган лимфо - и гемопоэза. Кроме того, он служит местом сосредоточения эффекторных клеток адаптивного иммунитета (например, плазмоцитов). Таким образом, только тимус является чисто центральным лимфоидным органом. Основная его функция — обеспечение развития Т-лимфоцитов. У птиц, некоторых рептилий, а также у жвачных млекопитающих имеется особый тип центральных лимфоидных органов или лимфоидных структур, в которых развиваются В-лимфоциты (у птиц и рептилий — сумка, или бурса Фабриция). Название центральных лимфоидных органов определило обозначение основных типов лимфоцитов: Т (тимусзави- снмые) и В (бурсазависимые). Название третьего типа лимфоидных клеток — N К-клеток — происходит от выполняемой ими функции (естественные кил леры ).

Периферический отдел иммунной системы образован вторичными (периферическими) лимфоидными органами: неинкапсулироваными лимфоид-ными структурами, связанными со слизистыми оболочками, диффузно распределенными лимфоидными и миелоидными клетками и инкапсулированными (т. е. истинными, морфологически изолированными) лимфоидными органами. Лимфоидные органы взаимосвязаны путями рециркуляции лимфоцитов (лимфатическая и кровеносная системы). Выделяют 3 разновидности инкапсулированных лимфоидных органов — лимфатические узлы, селезенка и пейеровы бляшки. Все лимфоидные органы организованы сходным образом. В качестве примера можно рассмотреть структуру лимфатических узлов. В них выделяют зоны сосредоточения Т-лимфоцитов (паракортикальные зоны), В-лимфоцитов (фолликулы), а также сегменты, в которых В - и Т-клетки соседствуют друг с другом. В селезенке аналогично структурирована белая пульпа. Собственно, именно белая пульпа представляет вторичный лимфоидный орган, тогда как красная пульпа имеет иную структуру и ее функции только частично относятся к иммунитету. Аналог лимфатических узлов — пейеровы бляшки кишечника, содержащие структуры, связанных с транспортом антигенов через эпителиальный барьер; их главным компонентом являются эпителиальные М-клетки. Лимфоидные образования слизистых оболочек (миндалины, шнночные фолликулы, аппендикс) соответствуют отдельным структурным элементам лимфоидных органов, чаще всего лимфоидным фолликулам. Комплекс этих образований вместе с диффузно распределенными лимфоцитами, пейеровыми бляшками и региональными лимфатическими узлами формирует лимфоидную ткань, связанную со слизистыми оболочками (Mucosa - associated lymphoid tissue - MALT ). Стромальные клетки лимфоидных органов и МАLТ способны привлекать клетки соответствующих типов и поддерживать их жизнеспособность, т. е. формируют для них нишу.

Завершив развитие в костном мозгу, миелоидные клетки поступают в кровь и некоторое время (обычно короткое) циркулируют в кровотоке. Из кровотока они мигрируют в ткани, в которых живут от нескольких суток до месяцев или лет. Кроме такого конститутивного пути миграции, существует экстренная миграция клеток (в основном миелоидных) из кровотока в места контакта с патогеном и очаг воспаления. Миелоидные клетки, участвующие в иммунных процессах, представлены моноцитами, нейтрофильными, эозинофильными и базофильными гранулоцитами. Некоторые разновидности миелоидных клеток практически не выявляются в кровотоке (хотя они тоже проходят стадию циркуляции), но присутствуют в тканях: тучные клетки и 2 типа тканевых клеток, образующихся из моноцитов — макрофаги и дендритные клетки. Последние играют роль посредника между врожденным и адаптивным иммунитетом. Миелоидные клетки экспрессируют комплекс рецепторов, распознающих РАМР.

Как уже было упомянуто, выделяют 3 основных типа лимфоцитов — Т-, В - и естественные киллеры. NК-клетки относят к клеткам врожденного иммунитета. Естественные киллеры распознают молекулы (стрессорные молекулы), отличные от распознаваемых миелоидными клетками (РАМР). Как отмечалось, В - и Т-лимфоциты распознают антигены, однако это распознавание происходит по-разному. Иммуноглобулиновый рецептор В-клеток (ВСR) дает им возможность распознавать нативный антиген как в свободной, так и в связанной с мембранами формах. Рецептор Т-клеток (ТСR) распознает только фрагменты антигена, связанные с молекулами МНС. В процессе дифференцировки в Т - и В-лимфоцитах происходит перестройка генов, кодирующих рецепторы для антигенов. В результате каждая клетка экспрессирует рецептор, уникальный по специфичности. Рецепторы такой же специфичности имеют все потомки этой клетки (клон). В процессе селекции погибает большинство опасных аутоспецифических клонов как Т-, так и В-клеток. Популяции Т - и В-лимфоцитов участвуют в иммунных реакциях клонального типа, при которых в ответ вовлекаются только клетки клонов, экспрессирующих рецепторы нужной специфичности (в отличие от естественных киллеров, не отличающихся друг от друга по специфичности).

Популяции лимфоцитов гетерогенны не только по структуре анти-генраспознающего рецептора. К естественным (т. е. формирующимся в процессе нормальной дифференцировки, не связанной с действием чужеродных антигенов) относят 3 субпопуляции В-клеток. В1-клетки локализованы в серозных полостях и барьерных тканях, несут рецептор с низкой специфичностью к антигену, спонтанно вырабатывают низкоаффинные антитела преимущественно IgМ-изотипа, в том числе к аутоантигенам. В-клетки маргинальной зоны - клетки, сходные с В1, но локализующиеся в маргинальной зоне селезенки. В2-клетки, которые мы привыкли называть обычными В-клетками, локализованы в селезенке и лимфатических узлах (в том числе в фолликулах), костном мозгу, лимфоидных тканях кишечника; эти клетки отвечают за образование высокоспецифичных и высокоаффинных антител разных изотипов.

Число естественных субпопуляций Т-лимфоцитов значительно больше. Прежде всего это - γδТ и αβТ-клетки, отличающиеся типом ТСR, а следовательно специфичностью распознавания и спектром функций. Среди αβТ-клеток выделяют NКТ-лимфоциты, совмещающие большинство функций NК клеток и некоторые функции Т-лимфоцитов. От обычных αβТ-клеток они отличаются ограниченностью репертуара специфичностей ТСR и преимущественным участием в распознавании липидных (а не пептидных) эпитопов. Среди «классических» αβТ-клеток выделяют субпопуляции СD4 + и СD8 + Т-клеток, отличающиеся двумя основными особенностями - распознаванием антигенных пептидов в составе разных молекул МНС (соответственно классов II и I) и функцией: после стимуляции антигеном С D 4 + Т-клетки выступают в качестве хелперов, а С D 8 + Т-клетки — в качестве цитотоксических Т-лимфоцитов. Если СD8 + Т-клетки в процессе иммунного ответа функционируют как единая субпопуляция, то среди СD4 + клеток выделяют несколько «адаптивных» субпопуляций, о которых будет сказано ниже. Однако существует одна естественная субпопуляция СD4 + Т-клеток, существенно отличающаяся от остальных Т-хелперов - естественные регуляторные Т-клетки. Их функция состоит в контроле активности аутоспецифических клонов Т-лимфоцитов, не удаленных в процессе отрицательной селекции, мигрировавших в периферический отдел иммунной системы и создающих опасность аутоагрессии.

Лимфоциты, особенно Т-клетки, постоянно рециркулируют - выходят из лимфоидных органов в лимфу, мигрируют с ней в кровоток и возвращаются через посткапиллярные венулы обратно в орган. При этом благодаря экспрессии молекул адгезии и рецепторов для хемокинов (хемотаксических факторов, определяющих направление миграции клеток) рециркулирующие клетки при каждом «витке» рециркуляции с высокой избирательностью попадают в участки лимфоидных органов, специализированные для этого типа клеток. Некоторые миелоидные и лимфоидные клетки (в особенности ранее контактировавшие с антигеном) диффузно распределяются в барьерных и в меньшей степени — в других нелимфоидных тканях.

Клетки иммунной системы существенно различаются по сроку жизни. В соответствии с этим варьирует скорость их обновления. Численность клеток каждого типа строго контролируется гомеостатическими механизмами.

Способы распознавания антигена специфическими рецепторами

Из изложенного следует, что у высших позвоночных существуют два принципиально различных типа специфического иммунного распознавания антигенов. Первый тип характерен для антител и рецепторов В-клеток, второй - для рецепторов Т-клеток.

Распознавание антигена антителами и рецепторами В-клеток. Антитела и рецепторы В-клеток не требуют дополнительных структур для взаимодействия с антигеном. При этом они могут распознавать антигены как растворимые, так и корпускулярные, нативные и денатурированные, свободные и ассоциированные с мембраной клетки или фиксированные на искусственном инертном носителе (пластика, нейлоновой вате и т. п.). Антитела и рецепторы В-клеток потенциально способны взаимодействовать с антигенами любой химической природы. Например, описано моноклональные антитела, которые способны селективное распознавать катионы тяжелых металлов.

Участки молекулы антигена, которым: пецифично связываются рецепторы В-клеток и соответствующие антитела, называют дншшшниш детерминантами или В-эпитопами В-эпитопы состоят примерно из 5-15 аминокислотных остатков, как правило, экспонированные на поверхности молекулы антигена. В-эпитопы белковых антигенов могут быть линейными и конформационными (пространственными, разрывными). Конформационные эпитопы, в отличие от линейных, образованные остатками аминокислот, размещенные не в одной, а в разных частях аминокислотной последовательности белка, но пространственно приближены друг к другу.

Распознавание антигена рецепторами Т-клеток. Рецепторы Т-клеток могут распознавать только белковые антигены, причем ТКР взаимодействует с короткими пептидами, содержащихся в определенных участках полипептидной цепи антигена. Пептиды, которые распознаются рецепторами Т-клеток, называют Т-эпитопами Т-эпитопы являются последовательными (секвенциального) и не зависят от пространственной конфигурации нативного белка. Они образуются вследствие процессинга выходного полипептидной антигена и связывания его фрагментов с соответствующими молекулами МНС.

Антигены, в распознавании которых участвуют Т-клетки, называют Т-зависимыми антигенами. Только такие антигены является иммуногенными, т. е. способными формировать полноценную специфический иммунный ответ и иммунную память. Т-зависимые антигены могут взаимодействовать как с рецепторами В-клеток, распознающих поверхностные эпитопы, так и с рецепторами Т-клеток, распознающих пептидные фрагменты, локализованные внутри молекулы антигена. Представление Т-зависимых антигенов на поверхности В-клеток дает возможность Т-хелперам индуцировать дифференцировку В-клеток в антитилопродуценты. Поскольку Т-эпитопы содержатся только в структуре белковых антигенов, то необходимым условием иммуногенности антигена является наличие в его структуре полипептидной цепи. Итак, среди природных биополимеров иммуногенными могут быть белки, гликопротеины, нуклеопротеиды и липопротеины. Этот феномен был известен иммунологам уже давно и широко использовался на практике. Так, классическим методом для получения иммунного ответа к любому неимуногенного антигена (гаптена) является конъюгация этого антигена с иммуногенными белком-носителем.

Количество Т-эпитопов в молекуле белка меньше, чем количество В-эпитопов. Во-первых, это связано с тем, что репертуар рецепторов Т-клеток более ограничен, чем репертуар рецепторов В-клеток. Во-вторых, не все пептидные фрагменты антигена могут быть представлены с молекулами МНС на поверхности клетки.

В отличие от В-клеточных рецепторов ТКР могут распознавать только антигены, представленные на поверхности живых клеток, способных к предварительного расщепления антигена. Именно поэтому методы, которые были успешно использованы для демонстрации связывания В-рецепторов с антигеном (метод адсорбции растворимых радиоактивно меченых антигенов на поверхности лимфоцитов и метод адсорбции лимфоцитов на нейлоновой вате или латексных шарах с сорбированных антигеном), оказались непригодными для идентификации рецепторов Т - лимфоцитов. Связывание Т-клеток с антигеном впервые было продемонстрировано при использовании метода адсорбции иммунных лимфоцитов на монослое клеток-мишеней. Принцип метода заключается в том, что лимфоциты, взятые от иммунизированных определенным антигеном животных, добавляют к обработанного этим самым антигеном монослоя макрофагов. Лимфоциты, связались с антигеном, снимают с монослоя, изменяя рН или обрабатывая его раствором трипсина. Специфичность связывания рецепторов с антигеном определяют, исследуя функциональную активность снятых с монослоя клеток, например килинговий эффект или продуцирования интерлейкинов. Оказалось, что связывание Т-лимфоцитов с антигеном на монослое клеток не блокируется ни антителами к антигену, ни самим антигеном, но блокируется антителами к антигенам системы МЧС.

Так установлена уникальная особенность Т-рецепторов, которая заключается в том, что объектом их распознавания является не сам изъят в результате процессинга антигенный пептид, а его комплекс с аутологичной молекулами МНС. Рецептор Т-клеток распознает как процесований антиген, так и проксимальные (N-концевые) домены белков гистосовместимости, что его связывают. Поэтому распознавание по такому механизму называют двойным распознаванием.

Как уже отмечалось в предыдущих разделах, рецептор Т-хелперы распознают пептиды в составе комплексов с МНС II, а рецептор Т-киллеров - в составе комплексов с МЧС I. Таким образом, Т-эпитоп, который распознается Т-хелперов, и Т-эпитоп, распознаваемого Т-киллером, как правило, не совпадают по аминокислотной последовательностью. Пептиды, которые связываются с молекулами МНС различных классов, имеют разные размеры и состоят из 12 - 25 аминокислотных остатков для МНС II и с 8 - 10 остатков для МЧС И. Кроме того, МЧС и представляются, как правило, пептиды эндогенных, а с МНС II - пептиды экзогенных антигенов (см. разд. 6).

Итак, ТКР распознает антигенные пептиды белковых антигенов эндо-или экзогенного происхождения и антигены гистосовместимости, которые являются продуктами генов собственных клеток организма. Необходимость ассоциации антигенных пептидов на АПК с молекулами МНС собственного или генетически идентичного организма называют МЧС-рестрикииею (ограничением по МЧС). Этот феномен впервые обнаружили Р. Цинкернагель и П. Догерти (1974-1976 pp.) При изучении цитотоксического действия Т-лимфоцитов животных, зараженных вирусом лимфоцитарного хориоменингита, на инфицированные этим вирусом клетки-мишени разных гаплотипов, а исследованиями Б. Бенацеррафа с невирусные антигенами распространен на большинство самых антигенов.

МЧС-рестрикция формируется вследствие позитивной селекции Т-лимфоцитов в тимусе, при которой отбираются те клетки, несущие рецептор, способный взаимодействовать с представленными на эпителиальных клетках собственными молекулами МНС (см. разд. L2). Феномен МЧС-рестрикции эволюционно возник для распознавания экспрессированных на поверхности инфицированных клеток организма антигенов внутриклеточных инфекционных агентов, таких как вирусы и некоторые бактерии (листерии, микобактерии и др..). Одновременное распознавание чужеродного антигена и собственного МЧС делает невозможной блокаду рецепторов Т-лимфоцитов свободным антигеном, циркулирующего в крови. Кроме того, благодаря МЧС-рестрикции Т-лимфоциты способны различать эндо-и экзогенные антигены, поскольку они представляются в комплексе с молекулами МНС разных классов, и развивать эффективный ответ адекватного типа. А способность многих патогенов к антигенной мимикрии (маскировка под антигены макроорганизма с целью избежания контроля со стороны иммунной системы) не угрожает вида в целом благодаря значительному полиморфизма системы МЧС.

Следует отметить, что способность распознавать антигены в комплексе с МЧС свойственна аßТ-клеткам, которые характеризуются широким спектром специфических рецепторов. Особенности распознавания антигенов уб-Т-клетками окончательно не выяснены. Есть данные, что они могут распознавать нативные антигены или антигены в комплексе с некоторыми другими молекулами, которые не являются ни МЧС И ни МНС II, в частности CD1 у человека и ТИА - у мыши.

Итак, Т-и В-рецепторы, характеризуясь высокой специфичностью к антигену и подобию структуры, значительно отличаются по механизмам распознавания антигена. Однако несмотря на принципиальное различие в распознавании антигенов иммуноглобулинами и рецепторами Т-клеток, молекулярные механизмы, лежащие в основе такого распознавания, одинаковы. Эти механизмы основаны на одних и тех же типах нековалентных взаимодействий: вандерваальсовы, электростатических, гидрофобных, водородных.

Прогресс в изучении молекулярных основ иммунного распознавания связан прежде всего с исследованием пространственной структуры комплексов антиген - антитело и комплексов ТКР-антигенный пептид - МЧС с помощью методов ядерного магнитного резонанса и рентгеноструктурного анализа.

Антигенраспознающие рецепторы B-клеток: общая характеристика

Антигенраспознающие рецепторы В-лимфоцитов представляют собой молекулы иммуноглобулинов. Циркулирующие антитела структурно подобны основной части B-клеточных рецепторов. но лишены их трансмембранных и цитоплазматических сегментов. Основными классами мембранно-связанных иммуноглобулинов ( mIg ), находящихся на поверхности зрелых, нестимулированных В-лимфоцитов, являются IgM и IgD. На одной В-клетке могут одновременно присутствовать оба типа молекул, причем они имеют одинаковую специфичность, и, возможно, что эти антигенные рецепторы могут взаимодействовать между собой, осуществляя контроль за активацией лимфоцитов и супрессией лимфоцитов .

Рецептором B-лимфоцитов, узнающим антиген, является IgM. Мембраносвязанный IgM (mIgМ), как правило, представляет собой мономерный иммуноглобулин, т. е. отдельную единицу из четырех полипептидных цепей. Эта молекула имеет гидрофобную последовательность, расположенную на C-концевом участке тяжелой цепи и предназначенную для фиксации молекулы на клеточной мембране. Число молекул рецептора достигает 10 - 100тыс. на клетку.

mIgМ кодируется тем же набором генов, что и сывороточные аналоги. Единственным их структурным отличием является дополнительный фрагмент на С-конце молекулы, играющий роль мембранного якоря.

В онтогенезе первые мембранные формы IgM появляются на заключительном этапе дифференцировки В-клеток в костном мозге. Зрелые В - клетки экспрессируют достаточно большое количество этого белка: 2*10 5 молекул на одну клетку. Такой рецепторный иммуноглобулин взаимодействует либо с белковым или корпускулярным антигеном ( рис. 3.1 ), либо с антигенными детерминантами на поверхности антигенпрезентирующих клеток ( макрофагов. дендритных клеток и др.).

Антигенраспознающие рецепторы B-клеток были обнаружены достаточно легко, в основном, с помощью антииммуноглобулиновых антител, меченных либо радиоактивными химическими элементами, либо флюоресцеином. При связывании антигена с соответствующим рецептором и под влиянием цитокинов. вырабатываемых моноцитами. макрофагами и Т-лимфоцитами. происходит активация В-лимфоцитов. которые начинают делиться и дифференцироваться в плазматические клетки. Часть активированных В-лимфоцитов превращаются в клетки памяти. которые обеспечивают более быстрый и эффективный иммунный ответ при повторном контакте с антигеном. С основной частью рецептора непосредственно связаны дополнителные компоненты ( Ig-альфа (СВ79a) и Ig-бета (CD79b) ), соединяющие его с путями внутриклеточной передачи сигнала.

Цитоплазматический участок у mIg невелик и не пригоден для взаимодействия с С-белками или тирозинкиназами. Роль CD3 в случае mIgМ, по-видимому, играет ассоциированный с mIgМ гетеродимер, состоящий из двух соединенных дисульфидной связью гликопротеинов с молекулярными массами 32-34кДа (IgM-альфа) и 37-39кДа (IgM-бета, IgM-гамма). Цепи бета и гамма являются продуктами одного гена и получаются в результате альтернативного сплайсинга. Обе цепи являются представителями суперсемейства иммуноглобулинов и содержат во внеклеточной части по одному домену. Цитоплазматические участки этих полипептидов имеют консервативную последовательность, включающую шесть расположенных определенным образом друг относительно друга аминокислот. Такая же последовательность обнаруживается в гамма-, дельта - и дзета-цепях CD3, что предполагает сходные функции CD3 и IgM-альфа-IgM-бета. Цитоплазматические фрагменты содержат потенциальные сайты фосфорилирования.

style="display:inline-block;width:300px;height:250px"
data-ad-client="ca-pub-6667286237319125"
data-ad-slot="5736897066">