🗊Презентация Иммунология. В и Т-лимфоциты и кооперация клеток в иммунном ответе. (Лекция 3)

Кафедра микробиологии, вирусологии с курсом иммунологии ОмГМУ ТЕМНИКОВА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА К.М.Н., ДОЦЕНТ ЛЕКЦИЯ №3 2019 г

повторяем ….Основные АПК

Общие закономерности развития иммунокомпетентных клеток (ИКК)

Антигензависимая дифференцировка Во вторичных лимфоидных органах - Т- и В-лимфоциты впервые контактируют с чужеродными для организма антигенами. Происходит отбор клеток имеющих рецептор к данному антигену…. После контакта происходит размножение клонов Т- и В-клеток, специфичных к данному антигену, и дифференцировка большей части клеток этих клонов в конечные эффекторные короткоживущие клетки (Т-эффекторы и плазматические клетки из В-лимфоцитов). Часть Т- и В-лимфоцитов образует основу иммунологической памяти. Эти клетки частично мигрируют в другие вторичные лимфоидные органы, в результате чего постоянно рециркулируют лимфоциты-эффекторы и продуценты АТ, специфичных к антигену (вторичный иммуный ответ).

Т-лимфоциты

Т- лимфоциты Т- лимфоциты Функции Т- лимфоцитов : - распознают процессированный и представленный на поверхности антиген-представляющих клеток (АПК) антиген. - отвечают за клеточный иммунитет, иммунные реакции клеточного типа. - отдельные субпопуляции (Th фолликулярные) помогают В- лимфоцитам реагировать на Т- зависимые антигены выработкой антител.

Морфология тимуса В тимусе (thymus) проходит лимфопоэз значительной части T-лимфоцитов В каждой дольке тимуса выделяют 2 зоны: по периферии - корковая (cortex), в центре - мозговая (medulla). Объём органа заполнен эпителиальным каркасом (эпителий), в котором располагаются тимоциты (незрелые Т-лимфоциты тимуса), ДК и макрофаги. ДК расположены преимущественно в зоне, переходной между корковой и мозговой. • Эпителиальные клетки своими отростками обхватывают тимоциты, поэтому их называют «nurse cells»( клетки-«няньки»). Эти клетки не только поддерживают развивающиеся тимоциты, но также продуцируют цитокины и молекулы хоминга.

Роль гуморальных и клеточных факторов тимуса Звездчатые эпителиальные клетки (клетки- няньки): секретируют растворимые тимические (или тимусные) гормоны — тимопоэтин, тимозин и другие, регулирующие процессы роста, созревания и дифференцировки Т-клеток и функциональную активность зрелых клеток иммунной системы. Взаимодействие со стромой тимуса дает возможность клеткам претерпевать клональную селекцию и созревать. Но более 90% тимоцитов погибают так и не выйдя из тимуса!!!!!

Происхождение и созревание Т- лимфоцитов. Родоначальницей всех клеток крови является единая стволовая клетка костного мозга. Образование и созревание иммунокомпетентных клеток осуществляется в центральных органах иммунитета (Т- лимфоциты- в тимусе).

В зависимости от того какую молекулу АГ+МНС1 или МНС2 «узнает» Т-лимфоцит (его TCR) он дифференцируется в хелпер или киллер. Это происходит на этапе АнтигенНЕзависимой дифференцировки.

Рецепторы Т-лимфоцита

Антигенраспознающие участки рецепторов В лимфоцитов (ВCR) и рецепторов Т-лимфоцитов (TCR) Антиген-распознающие участки рецепторов как Т, так и В-лимфоцитов образованы вариабельными (V) –участками: у Т-лимфоцита(TCR) –это Vзоны αβ (реже γδ) цепей, у В-лимфоцита(ВСR) – это V –зоны легких(L) и тяжелых(H) цепей.

Основные рецепторы на примере Т-хелпера Существует два типа TCR- Т- клеточн.рецептор, каждый из которых присуствует на разных типах T-лимфоцитов. TCR1- гамма и дельта цепи характерен для «ранних» клеток в онтогенезе. TCR2 состоит из альфа- и бета-цепей, они совместно обуславливают распознавание специфичности антигена. У всех иммунокомпетентных T-лимф. антигенный рецептор прочно связан в комплекс с адапторной молекулой CD3 . Взаимодействие Т клеточного рецептора (TCR) и CD3 с рецептором МНС класса 1 или 2 определяет характер и реализацию иммунного ответа. 2. CD2 - молекула адгезии присутствует на поверхности практически всех зрелых T-лимфоцитов . Он идентичен рецептору эритроцитов барана и обеспечивает образование розеток с ними (ранее использ. как методика определения Т- клеток) 3. CD28- Костимулирующие молекулы экспрессируются на активированных лимфоцитах . 4. CD4- корецептор (доп. рецептор) дл ясвязи с МНС – 2 на АПК. Является специфическим рецептором обеспечивающим проникновение вируса ВИЧ- 1 (gp120) и ВИЧ- 2.

T-цитотоксические Т-киллеры (CTL или CD8+)

Т-хелперы и их роль в иммунном ответе

T-хелперы CD4+ В зависмости от характера и презентации антигена (кто презентировал - макрофаги , В-клетки и др.) хелперы трансформируются в различные субпопуляции (например ТН1 и ТН2 или ТН фолликулярные) Происходит «направление » наивного хелпера на ОПРЕДЕЛЕННЫЙ путь иммуного ответа с выработкой ОПРЕДЕЛЕННЫХ ЦИТОКИНОВ!!! ЦЕЛЬ: создать оптимальный для данного патогена тип иммунного ответа (целью же!!!!иммунного ответа является элиминация патогена из организма). Сегодня по профилю продуцируемых цитокинов выделяют следующие субпопуляции CD 4+ лимфоцитов: Тh1 – клеточный тип с участием макрофагов и Т-лимфоцитов (гранулема при туберкулезе) Тh2 – аллергический тип ответа с участием гистамина и простагландинов Т h 17 – нейтрофильное воспаление Tfn (фолликулярные Т хелперы)- классический гуморальный иммунный ответ T reg –T h регуляторный (ограничение силы всех типов иммунного ответа и воспаления)

Парадигма о Т-хелперах до 2012 года

Парадигма о Т-хелперах после 2012 года Активация разных эффекторных клеток цитокинами разных субпопуляций Т-хелперов: ЗАЩИТА / ПАТОЛОГИЯ

Т-лимфоциты-участники адаптивного (антигенспецифического) ответа

Дополнительный матерал- вне рамок курса

Другие субпопуляции Т-хелперов (материал не входит в рамки программы курса- дополнительно) Th17

Субпопуляции Т-хелперов: регуляторные клетки - T reg (CD4+CD25+FOXP3 клетки) «Т- реги» или Т-супрессоры Эти клетки способны подавлять активность АПК и практически все типы адаптивного иммунного ответа путем синтеза противовоспалительных цитокинов и с помощью прямого клеточного контакта. Основные цитокины: Противовоспалительные цитокины T reg - ИЛ-10 и ТГФ β(трансформирующий ростовой фактор бета) Их задача: супрессировать функции Th , блокировать аутоиммунную патологию, обеспечивая доминантную иммунологическую толерантность к собственным антигенам. Молекула Foxp3 ингибирует продукцию провоспалительных цитокинов. Нормальная иммунная система эндогенно продуцирует в качестве нормальной субпопуляции CD4+ Тклетки, высоко специализированные на супрессорных функциях. СУЩЕСТВУЮТ естественные Treg��клетк и часть Treg клеток индуцируются из наивных Тклеток после их встречи с антигеном на периферии (адаптивные Tregклетки) Дефицит или дисфункция этих клеток могут стать причинами аутоиммунных заболеваний, однако благоприятствуют выработке противоопухолевого иммунитета и могут препятствовать установлению трансплантационной толерантности.

Развитие натуральной регуляторной Т-клетки в тимусе (Treg:CD4+CD25+FOXP3 )

Окончание дополнительного материала

Иммунологическая память. Субопуляции клеток памяти

Иммунологическая память. Субопуляции клеток памяти Иммунологическая память – феномен более раннего и более сильного иммунного ответа организма -хозяина при повторном контакте с антигеном. Благодаря клеткам памяти вторичный иммунный развивается так быстро и так мощно, что патоген элиминируется практически без клинических проявлений. Биологический смысл иммунологической памяти- обеспечение продуктивной защиты организма при реинфекции, предотвращение развития заболевания в ответ на повторное попадание антигена.

Этапы иммунного ответа распознавание антигена клональная экспансия Т- и В-лимфоцитов. дифференцировка эффекторных клеток продукция антител активация комплемента, активация фагоцитоза цитотоксичность элиминация патогена удаление ставших ненужными эффекторных клеток сохранение клеток иммунологической памяти.

Основные субпопуляции Т-клеток памяти в лимфоидной ткани локализуются Т клетки центральной памяти Т клетки центральной памяти экспрессируют молекулы хемокинов (ССR7) и мигрируют в лимфатические узлы. Т клетки центральной памяти способны к быстрой активации в ответ на повторное проникновение в организм антигена.

Основные субпопуляции Т-клеток памяти: Т-клетки эффекторной памяти (ТЕМ) Т клетки эффекторной памяти ТЕМ- являются терминально дифференцированными клетками, которые постоянно рециркулируют в организме: через селезенку, кровь, в ткани и т.д. в «поисках» антигена.

Миграция Т-клеток памяти в ткани: кожу, легкие, кишечник

Число Т-клеток памяти в организме увеличивается с возрастом

Что способствует формированию долговременной памяти на патоген? Свойства самого антигена (иммуногенность), а также свойства иммунной системы организма. Повторные воздействия патогена (заражение, циркуляция возбудителя в окружающей среде). Латентная инфекция в организме, например, в ЛОР –органах, урогенитальном тракте). Длительное сохранение антигена в составе иммунных комплексов на дендритных клетках в фолликулах ЛУ.

В-лимфоциты (bursa fabricius)

Характеристика В-клеток: функции: способность дифференцироваться в плазматические клетки и продуцировать антитела; выступать в роли антигенпредставляющих клеток (только если Антиген нативный- растворимый ). Растворимые антигены - белки, полисахариды, липополисахариды.

Типы В-клеток В1-лимфоциты отвечают на Т независимые антигены (нативный или растворимый антиген), не нуждаются в помощи Т-клеток при синтезе антител, продуцируют антитела класса Ig M. Не образуют В-клеток памяти. Находятся в МАLT. В2-лимфоциты отвечают только на Т зависимые антигены, продуцируют антитела различных классов только при участии Т-клеток хелперов, образуют В-клетки памяти. В-супрессоры - это категория незрелых В-лимофоцитов (пре-В), которые тормозят выработку антител, функции эффекторных Т-лимфоцитов. Основное местонахождение - костный мозг.

Рецепторы B-лимфоцитов узнающим антиген, является IgM/D рецептор. Это мономерный иммуноглобулин. Число молекул рецептора достигает 10 - 100тыс. на клетку. Рецепторы для Fc-фрагмента АТ, CD19, CD20, CD22 ( участвуют в клеточной активации), рецепторы к компонентам комплемента С3b , молекулы МНС классов I и II

Рецепторы В-лимфоцитов BCR CD19 - самый ранний маркер В-клеток, . CD20 - маркер В-клеток, характеризующий поздние сроки стадии дифференцировки. CD21 – рецептор для С3 компонента комплемента и вируса Эпштейна - Барр CD22 – маркер зрелых В-клеток !!! CD40 – рецептор для взаимодействия В-клеток с Т-лимфоцитами (через лиганд CD40L), следствием чего является активация и дифференцировка в плазматические клетки (костимуляция) Антигены МНС II класса

B-клеточный распознающий рецептор (BCR) Состоит из мембранной формы Ig D или Ig M в комплексе с коререцепторными молекулами CD19 и CD20. BCR обеспечивает: связывание с антигеном, активацию, пролиферацию и созреванию В-лимфоцитов (стимулирующие сигналы) Взаимодействие BCR В-клетки вместе с молекулами МНС II класса для заинтересованных Т-Хелперов.

Онтогенез В-лимфоцитов Предшественники В-лимфоцитов обнаружены в островках гемопоэтической ткани эмбриональной печени на 8-9-й неделе эмбрионального развития плода. Позже образование В-клеток в ней прекращается и далее происходит в костном мозге. Различают: антигеннезависимую дифференцировку В-лимфоцитов (костный мозг) антигензависимую дифференцировку В-лимфоцитов (периферические органы иммунной системы)

Плазмоцит

Плазматические клетки (“МАМы антител”) нет в кровотоке локализация – ЛУ, селезенка и лимфоидные образования в слизистых оболочках ЖКТ, респираторного тракта (МАЛТ И БАЛТ). Высокоспециализированные – 50% матричной РНК кодирует синтез Ig; развит ЭПР, что позволяет им синтезировать и секретировать везикулах несколько тысяч молекул Ig в секунду, короткая продолжительность жизни (в среднем 4-7 недель в ЛУ или седезенке, в экспериментах до 5 дней) Мембранных маркеров мало: CD 138, CXCR4 ( CD 19 нет)

Центр размножения ЛУ(зародышевые центры) Особая область в лимфатических узлах или селезенке, в которой обнаруживается интенсивная пролиферация (деление) и гибель (апоптоз) клеток. Большинство клеток в таком центре - это В-лимфоциты. Центры размножения являются местами соматического гипермутирования и созревания аффинности АТ в В-лимфоцитах , вызываемых антигеном.

Зародышевые центры – ЗЦ (дифференцировка и селекция В-лимфоцитов) ТЕМНАЯ ЗОНА: В-л связавшие АГ и получившие дополнительный сигнал от Т-лимфоцитов хелперов мигрируют в ЗЦ. Превращение в В-бласты (на поверхности только Ig M) СВЕТЛАЯ ЗОНА: Прекращение деления и мутагенеза. В-центроциты. Цель: отобрать В-клетки несущие В-клеточный рецептор с максимальным сродством к АГ каждому АГ соотвествует свой РАСПОЗНАЮЩИЙ рецептор на клетке. Фолликулярные дендритные клетки (фДК) несут на своей поверхности различные фиксированные Ag или иммунные комплексы, количество их ограниченно. Поэтому происходит «здоровая» конкуренция В-л за контакт с ДК- сигнал к выживанию (нет апоптоза). Самые быстрые В-лимфоциты и вырабатывающие «качественные» антитела выживают.

роль Tfh (фолликулярных Т хелперов) На территории лимфоидного фолликула в ЛУ под контролем Tfh происходит : 1) первичное распознавание антигена; 2) селекция и выживание В-клеток зародышевого центра; 3) дифференцировка В-клеток либо в короткоживущие плазматические клетки либо в В-клетки памяти зародышевых центров .

Взаимодействие В-клеток с микроокружением Итог: ОТБОР КЛЕТОК АНТИТЕЛОПРОДУЦЕНТОВ 1. гибель клеток несущих низкоафинный рецептор ИГ или 2. выживание клеток несущих высокоафинный рецептор ИГ. В результате контакта активированных В-лимфоцитов и T-хелперов происходит дальнейшая дифференцировка В клеток в 2-х направлениях- превращение в: короткоживущие плазматические клетки (большинство клеток), или в долгоживущие клетки памяти – зародышевых центров

Первичный иммунный ответ Плазматические клетки при первичном ответе синтезируют антитела с неизмененным, не прошедшим гиперсоматической мутации антигенсвязывающим регионом – то есть низкоаффинные антитела (в основном IgM)

Вторичный иммунный ответ (повторное попадание антигена) Под контролем Т-хелперов фолликулярных происходит: быстрая дифференцировка клеток памяти- В в плазматические клетки при повторном введении антигена. Результатом вторичного ответа является синтез высокоаффинных антител разных классов плазматическими клетками

Цитокины (смотри лекцию №2)

Цитокины – небольшие белки Цитокины – небольшие белки (8-80 кДа), действующие аутокринно или паракринно. Виды: Интерлейкины Интерфероны Колониестимулирующие факторы Факторы некроза опухолей Факторы роста Хемокины

Функции цитокинов регуляция гемопоэза регуляция иммунного ответа и воспалительных процессов участие в ангиогенезе апоптоз хемотаксис эмбриогенез

Взаимодействие клеток иммунной системы в ходе иммунного ответа(общие закономерности) КООПЕРАЦИЯ КЛЕТОК В ИММУННОМ ОТВЕТЕ

Иммунный синапс – основа кооперации клеток Синапс – область соприкосновения клеток, где происходит обмен сигнальными молекулами. В образовании иммунного синапса участвуют белки адгезии. Особенности: В ЛУ (разные зоны в зависимости от ответа) Возникает резкая поляризация рецепторов на клетках участниках Возрастает в тысячи раз количество представленных рецепторов и их аффиность к лигандам Длительность от 6 до 12 часов и чем дольше тем лучше В результате презентации антигена и костимуляционных взаимоотношений происходит активация и пролиферация избранных клонов Т хелперов(рецепторы которых распознали антиген).

СИГНАЛ 1 (антигенное распознавание): группа взаимодействующих молекул на АПК (макрофаг или ДК) и Т лимфоците, обеспечивающих распознавание антигена Т-лимфоцитом: ( Например : для Т лимфоцита-хелпера: это антиген, упакованный в молекулу MHC 2 класса. Для Т-цитотоксического лимфоцита:TСR (T-клеточный рецептор) в комплексе с молекулой CD 3 и корецептором CD 4.) СИГНАЛ 2 (Костимулирующие взаимодействия): Например: CD40L(здесь не покзан) расположенный на Т –хелпере (индуцирует переключение классов ИГ в В-лимфоците, пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов). АПК дополнительно стимулирует (костимулирует) Т-лимфоциты, распознавшие антигенный пептид.

«синапс»: В лимфоцит –T-хелпер

Отсутствие экспрессии костимулирующих молекул антгенпрезетрующими клетками приводит к тому, что иммунный ответ не развивается -это является одним из механизмов формирования периферической толерантности к антигенам или отсуствия выживания клеток имм. системы потенциально могущих продуцировать антитела.

Это интересно… Помимо стимулирующих воздействий в иммунной системе предусмотрены и подавляющие воздействия. Рецептор PD1 и его лиганды PDL1 и PDL2 наряду с CTLA4 рецепторами являются представителями системы «иммунологических контрольных точек», основной функцией которых является регуляция и модуляция иммунного ответа.  PD-1 предотвращает активацию Т-лимфоцитов, что снижает аутоиммунность и повышает аутотолерантность ( запуск апоптоза).  PD-L1− лиганд, экспрессируемый опухолевыми клетками. На поверхности иммунокомпетентных клеток (Т-лимфоцитов) присутствует белок PD-1

Клеточный тип иммунного ответа КООПЕРАЦИЯ КЛЕТОК В ИММУННОМ ОТВЕТЕ

Клеточный тип иммунного ответа ( инициаторы: макрофаги и дендр. клетки) Переход Th 0 в Th 1 Основной цитокин: IFN-,TNF-, IL-2

Клеточный тип иммунного ответа (ИО) Основные цитокины, определяющие тип иммунного ответа производятся АПК (ДК). Основные продуценты цитокинов в адаптивном иммунитете –Т лимфоциты-хелперы (CD4+). Покоящиеся Т лимфоциты-хелперы не производят цитокины. При распознавании антигена TCR (Т-клеточным рецептором) и взаимодействии костимулирующих молекул происходит активация синтеза цитокинов. В запуске ответа цитотоксических Т-лимфоцитов участвуют: Интерферон-гамма . Интерлейкин-2.

Роль Интерлейкина-2:

Этапы клеточного типа иммунного ответа (ИО) Происходит взаимодействие: комплекса MHC I I +антигенный пептид на поверхности дендритной клетки с корецептором CD4 и с комплексом TcR/CD3 на поверхности наивного Т-хелпера (Th 0). ДК активируются и начинают синтезировать цитокины которые вместе с ИФН-γ способствуют дифференцировке наивного Т хелпера в Т хелпер 1 типа (Th 0 превращается в Th 1). Происходит контакт кл. киллера и активированного хелперае Th 1 (выработкаИЛ-2), это приводит к активации CD8+ лимфоцита- киллера (клональная экспансия киллеров). Активированные Th 1 начинают продуцировать интерферон-гамма , способствующий активации цитотоксических свойств CD8+ Т лимфоцитов, их дифференцировке в эффекторные клетки-киллеры.

Общая схема клеточного им ответа

Клеточный тип иммунного ответа(схема)

Гуморальный тип иммунного ответа КООПЕРАЦИЯ КЛЕТОК В ИММУННОМ ОТВЕТЕ

Гуморальный тип иммунного ответа ( инициаторы: В-лимфоциты и дендр. клетки) Переход Th 0 в Th fn, Th-2 Основной Цитокин IL-21,4,6

Основные «участники» синапсов в зависимости от типа и вида распознаваемого Аг это либо : Дуэт :В-лимфоцит и ДК Трио: В-лимфоцит+Т-хелпер и ДК От чего это зависит?

В зависимости от состава антигена выделяю ТИМУСзависимые АГ и Тимус не зависимые

Тимусзависимые АГ Нужна помощь хелперов для В-лимфоцитов для распознавания АГ

Тимусзависимые АГ Антигены, которым необходима помощь со стороны Т-клеток, получили название тимусзависимых антигенов. При адекватном включении в ответ Т- хелперов и формировании в результате двух сигналов для В-клеток: от поверхностного РЕЦЕПТОРА -ВСR про взаимодействовавшего с АГ и костимулирующих молекул, создаются условия для полноценного развития В-клеток в антителопродуценты и формируются клетки памяти.

Взаимодействие между Т и В клетками это двунаправленный процесс (костимуляция) Th продуцирует ИЛ 21, 4, 6 Что приводит к митозу и дифференцировке В-лимфоцитов

Тимусзависимые АГ Зачем такие сложности????? Если В-клетки взаимодействовали с антигеном (АГ), но не получили помощи со стороны хелперных Т-клеток , развивается функциональное подавление клетки – анергия и ее гибель .

Тимусзависимые АГ для распознавания АГ хелпер не нужен В-лимфоцит справится САМ в одиночку!

Распознавание нативных антигенов лимфоцитами:

Тимуснезависимые АГ без участия хелперов Например АГ с митогенным участком (МУ), который формирует второй сигнал для В-клеток и тем самым заменяет помощь со стороны Тh. Это прямая индукция пролиферации В-клеток.

Первичный гуморальный ответ на тимуснезависимые АГ (Тi)немного слабее, чем на Т- зависимые АГ , но достигает пика раньше. В обоих случаях это всегда продукция Ig М. При вторичном иммунном ответе в случае с Тi не проиcходит переключения изотипов АТ ( с Ig М на IgG) и повышения афинности вырабатываемых Это АТ характерно для В1 клеток! Отсуствие ативации со стороны молекулы Практически не формируется пул клеток-памяти (не произошло костимуляции- активация СД40 и ее лиганда ).

Роль цитокинов в гуморальном иммунитете

Этапы гуморального ИО Наивные В- клетки сами распознают растворимый антиген (АГ) (без участия макрофага) или связанный на поверхности макрофага(МНС»+пептид), антиген с помощью своего В-клеточного рецептора (BCR). В-лимфоциты процессируют этот антиген и экспрессируют комплекс АГ –пептид – MHC II на свою мембрану активация В-клеток, повышение экспрессии костимулирующих молекул и перемещение активированных В клеток к границе с Т-зоной лимфоузла- навстречу к фолликулярному Т хелперу (Tfn), распознавшему с помощью ДК этот же антиген. На границе Т- и В-зон лимфоузла происходит контакт активированных В-клеток и активированных Tfh (Т -хелперов фолликулярных). В-клетка активно «ведет за собой» контактирующую с ней Т-клетку в лимфоидный фолликул- для запуска гуморального ответа на этот антиген. В результате контакта активированных В-лимфоцитов и Tfh происходит дальнейшая дифференцировка В клеток в 2-х направлениях- превращение в: короткоживущие плазматические клетки (большинство клеток), или в долгоживущие клетки памяти – Bm(В - memory) зародышевых центров.

Общая схема гуморалного иммунного ответа (Т-независимые АГ)

Общая схема гуморалного иммунного ответа (Т зависимые АГ)

Фазы развития гуморального иммунного ответа

Схема гуморального иммунного ответа

КООПЕРАЦИЯ КЛЕТОК В ИММУННОМ ОТВЕТЕ (общая схема)

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!!!