МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
"НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной работе
САБЛИНА С.Г.
«__» _____________ 20__ г
ИММУНОЛОГИЯ
Курс 3–й, 6 cеместр
Учебно-методический комплекс
Новосибирск, 2013
1
Учебно-методический комплекс «Иммунология» предназначен для студентов
3 курса факультета естественных наук, специальность «биология». В состав
пособия включены: структура курса, программа курса лекций, содержание
основных разделов лекционного материала, набор вопросов для выполнения
контрольных работ и для самостоятельной работы студентов с использованием учебной литературы и методических пособий кафедры, даны примеры вариантов контрольных работ.
Составитель
к.б.н., профессор Н. А. Попова
УМК подготовлен в рамках реализации Программы развития государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Новосибирский национальный исследовательский государственный университет на 2009-2018 годы.
© Новосибирский государственный университет, 2013
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
АННОТАЦИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ………………………………….5
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ…………………………………6
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ……..………… 7
3. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕ
ЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ………………..…………..8
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ……………….10.
Программа курса лекций…………………………………………. ………..10
Содержание отдельных разделов и тем…………………………………….13
Часть 1. Врожденный иммунитет…………………..……………13
1. Введение……………………………………………………………...……….13
2. Основные характеристики врожденного иммунитета……………………...15
3. Распознавание своего и чужого в системе врожденного иммунитета…. 16
4. Эффекторные механизмы врожденного иммунитета……………………...19
5. Система комплемента как один из главных гуморальных факторов врожденного иммунитета……………………………………………….……………20
6. Механизмы ускользания патогенов от факторов врожденного иммунитета
…………………………………………………………………………………….20
Часть 2. Распознавание своего и чужого в системе приобретенного или
адаптивного иммунитета
1. Эволюционные истоки механизмов иммунологического распознавания
«своего» и «чужого»…………………………………………………………….21
2. Антигены (АГ) как основные распознаваемые субстанции и индукторы
иммунологических реакций……………………………………….………….22
3
3. Антигенраспознающие секретируемые молекулы (иммуноглобулины) и
мембранные рецепторы В- и Т-лимфоцитов ……………………………..….23
4. Антигенраспознающие рецепторы клеток адаптивной иммунной системы
В- и Т-лимфоцитов (ВКР и ТКР, соответственно)…………………………..26
5.Главный комплекс гистосовместимости (МНС- major histocompatibility
сomplex)…………….……………………….......................................................36
Часть 3. Эффекторные функции адаптивного иммунитета
1.Органы и клетки иммунной системы……………………...... …..48
2.Индукция и регуляция иммунного ответа…………….……………..51
3.Типы реакций гиперчувствительности …………….………………51
4.Толерантность и аутоиммунитет………………………..……………53
5. Противоопухолевый иммунитет……………………………………..56
6. Иммунный ответ против инфекций…………………………………57
7.Противоопухолевый иммунитет……………………………………….58
8. Иммунный ответ против инфекций …………………………………59
5.ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ…………………………………..61
6.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЫ СТУДЕНТОВ. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО
КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ………………………………61
Список литературы……………………………..………………………………..62
Перечень примерных вариантов заданий для выполнения контрольных работ………….…………………….……………………………………..……...…63
7.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛНЫ…………………………………………………………..71
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ………………………………………………………………………………72
4
Аннотация рабочей программы
Дисциплина «Иммунология» является частью биологического цикла ООП по
направлению подготовки «020100 БИОЛОГИЯ». Дисциплина реализуется на
Факультете естественных наук Федерального государственного образовательного бюджетного учреждения высшего профессионального образования
Новосибирский государственный университет (НГУ) кафедрой цитологии и
генетики.
Предметом изучения иммунологии является структура и функционирование
системы иммунитета, осуществляющей защитные функции живого организма. Рассматриваются две ветви иммунитета – врожденный и приобретенный
в их взаимосвязи и взаиморегуляции, становление их в эволюции и в процессе индивидуального развития.
Дисциплина нацелена на формирование у выпускника общекультурных компетенций: ОК-3, ОК-4, ОК-5, ОК-8; профессиональных компетенций: ПК-3,
ПК-5, ПК-6, ПК-14
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации
учебного процесса: лекции, контрольные работы, консультации, сдача дифференцированного зачета, самостоятельная работа студентов.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля:
Текущий контроль – выполнение трех контрольных работ, по которым
преподаватель оценивает уровень подготовки студента. Выполнение
контрольных работ с оценкой пять или четыре может привести к получению
студентом итоговой оценки «автоматом» (от «хорошо» до «отлично»). Не
выполнение контрольных работ студентом является причиной недопуска к
зачету, и как следствие, его не аттестации по всему курсу.
Итоговый контроль. Итоговую оценку за семестр студент получает на устном дифференцированном зачете, где он имеет возможность либо повысить
оценку, полученную им «автоматом», либо получить любую положительную
(или не удовлетворительную) оценку в случае отсутствия у него «оценкиавтомата».
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единиц. Всего 72
академических часа. Программой дисциплины предусмотрены 30 часов
лекционных, 42 часа самостоятельной работы студентов.
1.Цели освоения дисциплины:
5
Основной целью освоения дисциплины «Иммунология» является изучение
фундаментальных основ этой науки - изучение двух ветвей защиты организма от внешней и внутренней агрессии, - врожденного и приобретенного иммунитета и их механизмов. По окончании изучения дисциплины студент
должен:
● знать методологические принципы в иммунологии; основы иммунного
распознавания, центральные и периферические органы иммунной системы,
взаимодействие клеток в развитии иммунного ответа, регуляцию иммунного
ответа и формирование иммунологической памяти, иммунологические методы, которые применяются для решения различных задач в области молекулярной биологии, а также в медицине . Особое внимание уделено формированию у студентов представлений об иммунной системе как одной из интегрирующих физиологических систем организма, обеспечивающих гомеостаз.
● уметь использовать эти знания для понимания интегрирующей роли иммунной системы для поддержания гомеостаза организма, роли нарушения
толерантности и иммунопривилегии как причин развития аутоиммунных заболеваний и злокачественных опухолей, уметь применять иммунологические
методы для решения научно-исследовательских задач в области молекулярной генетики и мецицине для постановки диагноза заболевания, характера
его течения и прогноза успехов лечения.
Для достижения поставленной цели выделяются следующие задачи курса.
Первая задача
- обучение пониманию функционирования эффекторных механизмов обеих
ветвей иммунитета, врожденного и приобретенного, усвоение разнообразия
рецепторов, с помощью которых происходит распознавание агентовмишеней иммунной атаки, основ регуляторных механизмов в системе иммунитета, формирования иммунологической памяти, механизмов и премов
для формирования беспрецедентного разнообразия рецепторов В- и Тлимфоцитов.
Вторая задача
- методическая подготовка. Студенты приобретают навыки в оценке иммунного статуса организмов разных видов, и исходя из полученной информации
в оценке общего состояния основных физиологических систем организма и
их нарушения для постановки соответствующего диагноза. Студенты, прошедшие методическую и фундаментальную подготовку могут применять
6
иммунологические методы для решения различных задач в области биологии
и даже в областях знаний, не связанных с биологией (геология, археология и
др.).
Третья задача
- понимание, оценка и рациональный подход к профилактике разного рода
заболеваний – инфекционных, злокачественных опухолей, аутоиммунных и
аллергических болезней; усвоение роли иммунной системы в функциональной активности здорового человека, роли поддержания здорового образа
жизни в нормальном функционировании иммунной системы.
Наряду с другими биологическими науками иммунология является методологическим фундаментом медицины, главным образом, его профилактического направления, а также научной основой оценки состояния здоровья и
прогнозирования функциональной активности организма человека.
Являясь завершающей учебной дисциплиной на этапе базовой фундаментальной подготовки студентов, иммунология органически связана с общей
биологией, биохимией, молекулярной генетикой, физиологией, эмбриологией и анатомией.
Это предусматривает необходимость преемственности преподавания
биологических дисциплин и совершенствование подготовки выпускников. В
этой связи иммунология, опираясь на достижения перечисленных медикобиологических дисциплин, должна использовать аналитический и системный
подходы в оценке функционирования иммунной системы в норме и при
нарушении ее регуляции, как причины патологических процессов в организме.
Представленная программа курса иммунологии учитывает все перечисленные требования и задачи и включает их решения на современном научном
уровне.
2.Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Иммунология» является частью биологического цикла ООП,
базовая часть (общепрофессиональные дисциплины), по направлению подготовки «020100 БИОЛОГИЯ», уровень подготовки – «бакалавр».
Иммунология опирается на следующие дисциплины данной ООП:
- органическая химия (структура и функции органических веществ)
-клеточная биология (структура клетки, способы передачи сигналов в клетку
при взаимодействии рецепторов с лигандами, структура клеток – эффекторов
и регуляторов иммунологических процессов)
7
-генетика ( генетические основы записи и реализации генетических программ
иммуноглобулинов, В- и Т-клеточных рецепторов)
- молекулярная генетика (матричные синтезы биополимеров, регуляция экспрессии генов, генетическая основа наследственных заболеваний, молекулярные механизмы иммунологических процессов - взаимодействия рецепторлиганд, транскрипция и трансляция генов иммуноглобулинов, В- и Тклеточных рецепторов, генная терапия)
- эмбриология (развитие органов и тканей иммунной системы в онтогенезе)
- цитология (механизмы передачи сигнала рецептор-лиганд в ядро клетки и
изменение экспрессии генов)
- анатомия (структура центральных и периферических органов иммунной системы, кроветворной и лимфоидной систем)
- вирусология (структура и особенности взаимодействия вирусов с клетками,
вирусы – возбудители инфекций, поражающих иммунную систему)
Результаты освоения дисциплины «Иммунология» используются в следующих дисциплинах данной ООП: молекулярная биология, биохимия, химические основы жизни, экология, физиология
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины «Иммунология»:
а) общекультурные компетенции (ОК):
 приобретает новые знания и формирует суждения по научным, социальным и другим проблемам, используя полученное базовое образование, а
также современные образовательные и информационные технологии (ОК3);
 выстраивает и реализует перспективные линии интеллектуального,
культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования (ОК-4);
 использует нормативные правовые документы в своей деятельности
(ОК-5);
 использует в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук, применяет методы
математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-6);
б) профессиональные компетенции (ПК):
 демонстрирует знание принципов структурной и функциональной организации биологических объектов и механизмов гомеостатической
8



регуляции; применяет основные физиологические методы анализа и
оценки состояния живых систем (ПК-3);
применяет современные экспериментальные методы работы с биологическими объектами в полевых и лабораторных условиях, навыки работы с современными приборами и оборудованием (ПК-5);
демонстрирует базовые представления об основных закономерностях и
современных достижениях генетики, о геномике, протеомике (ПК-6);
умеет вести дискуссию, способен преподавать основы биологии и экологии (ПК-14);
По окончании изучения курса иммунологии студент должен:
знать
- предмет, цель, задачи иммунологии и ее значение для своей будущей профессиональной научной и научно-практической деятельности;
-основные этапы развития иммунологии и роль отечественных ученых в ее
создании и развитии;
-закономерности функционирования иммунной системы и механизмы регуляции иммунологических реакций;
- структуру клеток, тканей, органов иммунной системы;
- иммуногенные и антигенные свойства вакцин для профилактики инфекционных заболеваний, злокачественных опухолей, а также аллергических заболеваний;
- все о природе антигенов, механизмах их распознавания клетками иммунной
системы, процессинге антигенов в клетках и представлении их иммунокомпетентным клеткам, механизмах генерации беспрецедентного разнообразия
антигенраспознающих рецепторов Т- и В-лимфоцитов, механизмах возникновения аллергических реакций и способах их подавления;
уметь применить полученные иммунологические знания в научных исследованиях, при выполнении дипломных работ, в практической медицине – для
профилактики, диагностики различных заболеваний, оценки прогноза и лечения, пользоваться справочными данными и базами данных, включая базы
данных в сети Интернет
владеть в полной мере иммунологическими знаниями для профессионального применения их в научно-исследовательской работе
4.Структура и содержание дисциплины
9
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, всего
30 часов лекций, 42 часа самостоятельной работы
Итоговый контроль. Для контроля усвоения дисциплины учебным планом
предусмотрен дифференцированный зачет
Текущий контроль. В течение семестра проводится тестирование методом
проведения 3 контрольных работ. Результаты их служат основанием для выставления оценок в ведомость контрольной недели на факультете.
Программа курса лекций
Раздел дисциплины
Виды учебной работы,
включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)
Лекции
1. Введение. Предмет и методы иммунологии.
Врожденный иммунитет
Определение иммунитета. Двойственная структура системы защиты организма от внешней и внутренней агрессии. Приобретенный и
врожденный иммунитет. Их сравнение по ряду критериев.
Анатомические, физиологические барьеры. Воспаление.
Гуморальные и клеточные факторы врожденного иммунитета.
резистентности. Взаимодействие врожденного и
приобретенного иммунитета.
2
Самостоя
тельная
работа
4
2. Антигены Химическая природа. Роль первичной, вторичной
и третичной структур в формировании антигенных свойств белков.
Эпитопы. Гаптены. Конъюгированные антигены. Протоантигены.
Проникновение антигенов в организм. Феномен конкуренции
антигенов. Антигенная мимикрия. Персистенция антигенов
. Аллергены. Чужеродность антигенов. Проблема «своего» и
«чужого» в иммунологии.
2
4
10
Формы текущего контроля успеваемости(по
неделям семестра)
Форма промежуточной
аттестации (по семестрам)
Домашнее задание
Домашнее задание
3. Антитела Специфичность и гетерогенность антител. Иммуноглобулины как
антиген-распознающие рецепторы Вимфоцитов.Тяжелые
и
легкие
цепи
иммуноглобулинов.Вариабельные и константные области. Роль шарнирного участка в функционировании иммуноглобулинов. Изотипы. Аллотипы.
Идиотипы. Моноклональные антитела. Различия в строении и
функциях иммуноглобулинов разных классов (IgG, IgM, IgD, IgA,
IgE). Генетический контроль экспрессии IgE. Динамика иммунного
ответа. Первичный и вторичный иммунный ответ. Иммунологическая память Функции антител..Моноклональные антитела. Методы
полученияя. Применение. Каталитические антитела. Гены иммуноглобулинов, организация и особенности экспрессии. Три семейства генов иммуноглобулинов (H, L и L). V, J, D-сегменты, кодирующие V-домены иммуноглобулинов. Перестройка и эксперессия генов H и L-цепей. Механизм класс-переключения. Аллельное
исключение. Механизмы генерации разнообразия паратопов иммуноглобулинов.
2
4
Домашнее задание
4.Антигенраспознающие рецепторы Т- и В-лимфоцитовСходства и
различия. Структура рецепторов. СD3-комплекс. Сигнальная трансдукция в В- и Т-лимфоцитах. Механизмы генерации репертуара
В- и Т-клеточных антигенраспознающих рецепторов.
2
4
Домашнее задание.
Контрольная работа
5. МНС-комплекс, процессинг и прецентация антигенов Главный
комплекс гистосовместимости (majorhistocompatibilitycomplex MHC). Гены II, II и III классов. Строение и функции молекул разных классов MHC. Особенности полиморфизма генов тканевой
совместимости. Функции МНС. Роль антигенов MHC в иммунном
распознавании. Процессинг и презентация антигенов. MHCрестрикция. Законы трансплантации тканей и исключения из них.
Забарьерные или привилегированные органы и ткани. Реакция
«трансплантат против хозяина». Трансплантация органов и тканей
у человека. Плод как аллогенный трансплантат. Иммунологические аспекты репродукции. Связь гаплотипов MHC с заболеваниями
2
4
Домашнее задание
6. Клетки и органы иммунной системы Организация иммунной
системы. Центральные и периферические органы иммунной системы. Т- и В-клеточные системы иммунитета. Субпопуляции Тлимфоцитов. Функции макрофагов. Филогенез и онтогенез иммунной системы. Доиммунологические формы распознавания «чужого». Система резистентности беспозвоночных. Причины появления
антиген-распознающей системы позвоночных. Эволюционные аспекты иммунитета.
2
4
Домашнее задание
11
7. Индукция и регуляция иммунного ответа. Взаимодействие клеток в развитии. Схемы антителогенеза и цитотоксических реакций.
Субпопуляции Т-лимфоцитов, их цитокиновый профиль, роль в
определении
характера
иммунной
реакции.
Идиотипантиидиотипические взаимодействия как основа иммунной регуляции. Взаимоотношения и взаиморегуляция нейро-эндокринной и
иммунной систем. Патологии, связанные с нарушением регуляции
иммунного ответаСиндром хронической усталости как иммунопатология.
4
4
Домашнее задание.
Контрольная работа
8. Цитокины Семейство цитокинов и их рецепторов. Цитокиновая
сеть. Общие свойства цитокинов. Аутокринный, паракринный и
эндокринный эффекты Синергизм, антагонизм и плейотропизм в
действии цитокинов. Роль цитокинов в воспалении. Использование
цтокинов для коррекции поражений иммунной системы, для лечения инфекционных заболеваний и злокачетвенных опухолей. Хемокины. Роль рецепторов хемокинов в патогенезе СПИДа.
2
4
Домашнее задание
9. Типы гиперчувствительности Классификация. Механизмы развития гиперчувствительности каждого типа. Аллергия. Анафилаксия. История открытия гиперчувствительности. Роль экологических факторов вразвитии аллергических реакций. Медиаторы аллергического воспаления. Методы специфического лечения аллергии.
2
2
Домашнее задание
10. Толерантность История открытия толерантности. Естественная
и искусственная толерантность. Роль тимуса в развитии толерантности. Механизмы центральной и периферической толерантности.
Оральная толерантность, ее применение для лечения аутоиммунных и аллергических заболеваний. Условия индукции и отмены
толерантности. Низкодозовая толерантность и иммунологический
паралич. Механизмы естественной и приобретенной толерантности.
2
2
Домашнее задание
11. Аутоиммунитет и аутоиммунные заболеванияАутоиммунитет
как нормальная составляющая иммунного ответа. Причины возникновения
аутоиммунных
заболеваний
(АИЗ).Органоспецифические и системные АИЗ. Моделирование
АИЗ на животных. Роль вирусных инфекций в патогенезе АИЗ.
Ассоциация АИЗ с гаплотипом МНС. Новейшие иммунологические методы лечения АИЗ
4
2
Домашнее задание
12
12. Противоопухолевый и противоинфекционный иммунитет Эффекторные механизмы противоопухолевого иммунитета. Опухолеспецифические антигены, их иммунологические и биологические
характеристики. Онкогены, белки онкогенов. Иммуногенетические
аспекты инвазии и метастазирования злокачественных опухолей.
Гипотеза иммунологического надзора за опухолевыми клетками,
аргументы «за» и «против».Иммунологическое усиление роста
опухолей.
Иммунотерапия
злокачественных
опухолей.Эффекторные механизмы противовирусного иммунитета.Особенности взаимодействия вирусов с иммунной системой
(вирусы иммунодефицита человека, геморрагических лихорадок
Марбург, Ласса, Эбола, гепатитов). Иммунологические аспекты
СПИДа. Проблемы вакцинации при вирусных заболеваниях. Антиидиотипические вакцины.
4
4
Итого по курсу
30
42
Домашнее задание.
Контрольная работа
СОДЕРЖАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ
ЧАСТЬ I. ВРОЖДЕННЫЙ ИММУНИТЕТ
1.Введение.
Значение иммунологии в ряду естественных наук. Иммунология как наука,
достижения которой спасли миллионы жизней от опустошающих эпидемий
оспы, чумы, холеры, сибирской язвы, бешенства и др.
Краткая история развития иммунологии. Разработка принципов профилактики инфекционных заболеваний в Древнем Китае, Индии, средней Азии. Методы вариоляции – использование для профилактики. Внедрение метода вариоляции в XVIII в. В Европе, распространение вариоляции в России.
Осложнения вариоляции. Развитие методов вакцинации. Э. Дженнер. Открытия Луи Пастера – доказательство причин брожения, болезней вина и пива,
выделение чистых культур ряда микроорганизмов и создание основ микробиологии. 1880 год– работа Л. Пастера с возбудителем куриной холеры.
Формулирование Л. Пастером основополагающего принципа – микробы,
ослабленные после длительного хранения в неблагоприятных условиях, теряют болезнетворность, но приобретают способность вызывать развитие не13
восприимчивости к заболеванию – иммунитет. История создания Пастером
вакцины против сибирской язвы и бешенства.
Развитие иммунологии в России. Работы И. И. Мечникова. Создание клеточной теории иммунитета. Исследования Пауля Эрлиха, свидетельствующие о
гуморальных механизмах иммунитета. Дальнейшее развитие фундаментальной и прикладной иммунологии представлено в виде имен исследователей и
соответствующих дат открытий.
1890 г.- Э. Беринг (Н.П. 1901 г.) показал возможность индукции иммунитета против инактивированных токсинов бактерий и переноса иммунитета
с помощью сыворотки крови (это было доказательством существования антител). На этой основе созданы антитоксические лечебные сыворотки против
дифтерии и столбняка.
1890 г. – Кох описал иммунную реакцию на токсин микобактерий туберкулеза туберкулин, как первый пример иммунной реакции, опосредуемой
лимфоцитами.
1902 г. – Ш. Рише и П. Портье (Н.П. 1913 г.) описали аллергические
реакции.
1902 г. – Ж. Борде открыл систему комплемента (Н.П. 1919 г.)
1908 г. – присуждением Нобелевской премии И.И. Мечникову и П.
Эрлиху за альтернативные, но равные по значимости теории иммунитета,
были примирены сторонники гуморальной и клеточной теории.
Дальнейшее стремительное развитие иммунологии также отмечено
рядом Нобелевских премий:
1930 – К. Ландштейнер
ных антигенов
за открытие групп крови и коньюгирован-
1951 г. – М. Тайлер за создание вакцины против желтой лихорадки
1960 г. – Б. Бенацерраф, Дж. Доссе и Ж. Снелл за открытие поверхностных структур клеток, регулирующих иммунные реакции.
1972 г. – Р. Портер и Ж. Эдельман за установление химической структуры иммуноглобулинов.
1984 г. – Н. Ерне, Ц. Мильстайн, Ж. Келер за открытие идиотипических сетей и создание гибридомной технологии.
14
1987 г. – С. Тонегава за открытие генетических механизмов генерации
разнообразия антигенраспознающих рецепторов Т- и В-лимфоцитов.
1996 г. – Р. Цинкернагель, П. Догерти за открытие механизмов распознавания антигенов Т-лимфоцитами с участием молекул МНС.
2. Основные характеристики врожденного иммунитета
Врожденная форма иммунитета - филогенетически древняя, ей приблизительно 1,5 миллиардов лет. Адаптивная форма иммунитета возникла
скачкообразно приблизительно 500 миллионов лет назад у хордовых животных. Сравнение врожденного и адаптивного иммунитета
Врожденный иммунитет
Приобретенный иммунитет
1. Присущ всем многоклеточным жи- 1. Имеется лишь у 1,5% видов животным.
вотных организмов, начиная с челюстных хрящевых рыб.
2.Распознает чужие и опасные для
организма группы консервативных
молекул, служащих образами патогенности.
2. Распознает отдельные молекулы
(антигены) или отдельные их участки
(эпитопы), независимо от их патогенности.
3. Обладает рецепторами, распознающими образы патогенности - чужеродные субстанции, связанные с возбудителями инфекций. Образраспознающие или патогенраспознающие
рецепторы
3. Обладает разнообразными антигенраспознающими рецепторами, индивидуально распознающимиотдельные
эпитопы антигенов, что придает
адаптивным иммунным процессам
высокую избирательность
4. Эффекторными клетками являются 4. Эффекторами являются лимфоидклетки преимущественно миелодного ные клетки.
ряда и частично лимфоидного (естественные киллеры).
5. Гены рецепторов для распознава- 5. Гены рецепторов не предаются по
ния чужеродного передаются по наследству, а формируются из геннаследству.
ных сегментов в процессе тканеспецифической дифференцировки В- и
15
Т- лимфоцитов.
6. Клональное реагирование отсут- 6. Реакция на антигены клональная.
ствует.
7. Реакции реализуются немедленно 7. Для реализации иммунных реакций
или в течение минут и часов.
требуется длительное время, 3-4 дня
8. Угроза аутоагрессии отсутствует.
8. Есть реальная угроза аутоагрессии.
9. Нет специализированных органов.
9. Органная структура иммунной системы.
10. Обычный для всех белков меха- 10. Сложный механизм генерации аннизм кодирования рецепторов.
тигенспецифических рецепторов Т- и
В- лимфоцитов при использовании
относительно небольшого числа генных сегментов.
11. Иммунологическая память отсут- 11. Наличие иммунологической паствует.
мяти о контакте с антигеном.
3.Распознавание своего и чужого в системе врожденного иммунитета.
Открытие рецепторов на клетках врожденного иммунитета. Работы Ч.
Дженуэя и Р. Меджитова. Распознавание экзогенных факторов - патогенассоциированных молекулярных структур - pathogen-associated molecular
pattern (PAMP). К ним относятся липополисахариды, липиды, пептидогликаны клеточной стенки, микробные нуклеиновые кислоты, формилметиониновые пептиды, флагеллин, профилин и др., свойственные различным патогенам и отсутствующие на клетках организма. Распознавание эндогенных факторов - синтезируемых de novo или изменяющих свою локализацию в ответ
на инфекцию, стресс или любое другое нарушение гомеостаза организма.
Эти факторы называют DAMP –danger associated molecular pattern. Вывод –
система врожденного иммунитета распознает и реагирует на сигналы опасности для организма и инициирует репарацию повреждений, гомеостаз и иммунитет. Для этого в системе врожденного иммунитета существует целый
комплекс образраспознающих рецепторов (ОРР) – мембранных, внутриклеточных и секретируемых.
16
Образ-распознающие рецепторы и их лиганды
Рецептор
Лиганд
Мембранные
Толл-подобные рецепторы (TLR)
Образы патогенности (РАМР)
С-лектины
Углеводные остатки
Scavenger–рецепторы (мусорщики)
Липопротеины, липополисахарид,
липотейхоевая кислота, апоптотические клетки
Внутриклеточные
NOD-подобные (NLR)
Пептидогликаны
RIG-подобные (RLR)
РНК
DAI
ДНК, неметилированные CpG мотивы
Растворимые (секретируемые)
Пентраксины
РАМР, иммуноглобулины, С-1q,
компонент комплемента, белки межклеточного матрикса
Коллектины
Fc-фрагменты иммуноглобулинов
Из всего разнообразия ОРР наиболее изучены в настоящее время TLR
(toll like receptors )
Toll–белки впервые открыты у Drosophila melanogaster. Было показано, что
эти структуры отвечают за регуляцию ранних стадий эмбриогенеза, а именно
за дорзо-вентральную ориентацию тела мух. Позднее выяснилось, что мутации в них могут обусловливать снижение резистентности мух к грибковым
17
заболеваниям. Эти рецепторы запускают в клетке каскад реакций, завершающийся синтезом антимикробных пептидов.
Вскоре после этого Р. Меджитов с соавторами обнаружили гомологи генов
Toll у млекопитающих и назвали их toll like receptors - TLR. В последующих
исследованиях было показано, что TLR представляют класс очень древних
относительно консервативных молекул, характерных для растений и для
многоклеточных животных. Число вариантов разных видов TLR у разных
видов не велико, однако они охватывают большое разнообразие одноклеточных патогенов – бактерий, вирусов и одноклеточных паразитов.
По соответствию лигандов TLR можно разделить на несколько семейств.
Так, TLR- TLR 1,-2,-6,-10 участвуют в распознавании липидов, TLR-5 и -10
распознают белки, а TLR-3,-7,-8,-9 распознают нуклеиновые кислоты. Как
видно из таблицы, есть исключения из этой тенденции.
Таблица 3
Классификация TLR по лигандам и патогенам
Рецепторы
Лиганды
Патогены
Мембранные
TLR 1, 2, 6,10
Тейхоевые, липотейхоеГрамположительные
вые кислоты, триацилбактерии, микобактелипопептиды, зимозан
рии, спирохеты, трипагрибков
носомы, нейссерии, лептоспиры, грибы,
дрожжи, цитомегаловирус
TLR-4
ЛПС
Грамотрицательные
бактерии, хламидии,
флавобактерии
TLR-5
Флагеллин
Сальмонеллы, жгутиковые бактерии
TLR-11
Профилин
Уропатогенная кишечная палочка
Внутриклеточные
18
TLR-3
Двуспиральная РНК,
поли (I : C)
Вирусы
4. Эффекторные механизмы врожденного иммунитета


Классификация механизмов врожденного иммунитета:
Конституциональные факторы (видовой иммунитет).
 Анатомические барьеры (кожа, слизистые), колонизационная резистентность.
 Физиологические барьеры (рН среды, наличие рецепторов к патогенам,
оптимум температуры, микрофлора, фагоцитарный барьер, IgA, регенерация
эпителиоцитов и др.).
 Воспаление.
 Гуморальные факторы: белки острой фазы, лизоцим, интерферон, фактор
некроза опухолей, тромбоцитарный катионный белок, так называемые пептидные антибиотики, система комплемента, IgA и др.
 Клеточные факторы: фагоцитоз (макрофаги, нейтрофилы), натуральные
киллеры.
 Внутриклеточные факторы: рестриктазы бактерий, дифензины лейкоцитов, малые двуспиральные РНК, активные формы кислорода, NO и др.
 Роль факторов врожденного иммунитета в развитии патологии (превращение острого воспаления в хроническое, атеросклероз, септический и токсический шок, и т. п.)
 Роль факторов врожденного иммунитета в противоопухолевой резистентности. Рецепторы и функционирование клеток врожденного иммунитета и
натуральных киллеров.
5. Система комплемента как один из главных гуморальных факторов врожденного иммунитета.
Значение системы комплемента - пограничной между врожденной и
приобретенной ветвями иммунитета. Три пути активации комплемента классический, альтернативный и лектиновый. Механизмы каскадной актива19
ции комплемента. Клетки и органы, в которых происходит синтез факторов
комплемента. Центральное звено активации комплемента – Сз- компонент.
Образование мембраноатакующего комплекса как главного результата всех
путей активации комплемента. Функции комплемента. Роль активации комплемента в развитии воспаления. Методы регуляции комплемента. Значение
нарушения регуляции комплемента для развития патологических процессов.
6. Механизмы ускользания патогенов от факторов врожденного
иммунитета
Несовершенство и неповоротливость факторов врожденного иммунитета, не способных угнаться за быстро изменяющимися, быстро адаптирующимися и приобретающими резистентность патогенными микроорганизмами. Использование патогенами смертельных для организма токсинов, не распознаваемых факторами врожденного иммунитета. Разные способы ускользания патогенов от факторов неспецифической защиты - приобретение бактериям прочной капсулы, надежно защищающей их от действия комплемента и лизоцима и других факторов врожденного иммунитета. Подавление патогенами основного клеточного механизма врожденного иммунитета - фагоцитоза (токсоплазма нарушает слияние фагосомы с лизосомой, выстраивая
митохондрии вокруг фагосомы, трипаносомы выходят в цитоплазму из фагосомы до ее слияния с лизосомой). Золотистый стафилококк вызывает гибель
макрофагов. Кроме того, он обладает белком А, который присоединяет антитела не за Fab-, а за Fc-фрагменты иммуноглобулинов (что, кстати, нашло
замечательное применение для аффинной хроматографии). Бактерии туберкулеза и проказы используют макрофаги для своего существования внутри
этих клеток. Также бактерии могут утрачивать синтез веществ, вызывающих
хемотаксис фагоцитов, либо синтезировать протеазы, срезающие рецепторы
фагоцитов, отвечающие на хемотаксические стимулы. Некоторые патогенные для человека вирусы успешно подавляют активность комплемента.
ЧАСТЬ II. РАСПОЗНАВАНИЕ СВОЕГО И ЧУЖОГО В СИСТЕМЕ
ПРИОБРЕТЕННОГО, ИЛИ АДАПТИВНОГО ИММУНИТЕТА
Определение адаптивной ветви иммунитета, в которой и клоны клеток,
и рецепторы не предобразованы, а формируются в ответ на чужеродный антиген. Эта часть посвящена механизмам распознавания своего и чужого в
системе приобретенного иммунитета, уникальному механизму формирования
беспрецедентного разнообразия антигенраспознающих рецепторов В- и Т20
лимфоцитов, реализации реакций адаптивного иммунитета, формированию
иммунологической памяти и иммунопатологии. В этом разделе также описание генного комплекса МНС (major histocompatibility complex), поскольку
гликопротеины, кодируемые этим генным локусом принимают самое непосредственное участие в распознавании антигенов Т-лимфоцитами
1. Эволюционные истоки механизмов иммунологического распознавания «своего» и «чужого».
Истоки иммунной системы в царстве беспозвоночных организмов.
Трансплантационные реакции у беспозвоночных. Механизмы распознавания
и последующего отторжения чужеродных тканей у губок и червей.Зависимость механизмов поддержания генетического гомеостаза от конкретных условий экологии отдельных групп животных и их жизненной стратегии. Фагоцитоз у беспозвоночных. Бактерицидные и опсонизирующие вещества в гемолимфе беспозвоночных. Фенолоксидазная система беспозвоночных как аналог системы комплемента позвоночных. Вещества, присутствующие в организме беспозвоночных, из суперсемейства иммуноглобулинов. Распознавание клетками друг друга с помощью адгезивных молекул как
основа формирования механизмов взаимодействия клеток при развитии иммунных реакций. Причины и условия скачкообразного возникновения иммунной системы у позвоночных - отсутствие наружного скелета, делающее
этих животных менее защищенными; усовершенствование у них системы
кровообращения, способствующее диссиминации микроорганизмов; увеличение продолжительности жизни позвоночных животных; их относительная
немногочисленность; прессинг микроорганизмов, которых привлекает возможность использования ресурсов сложных существ; большая клеточная
масса позвоночных, позволяющая держать наготове массу специализированных антигенспецифических клонов клеток, большая часть которых данной
особью на протяжении ее жизни не будет использована; наблюдающаяся у
многочисленных беспозвоночных животных, характеризующихся коротким
жизненным циклом, другая жизненная стратегия. Они могут выдержать отбор на резистентность, а позвоночные  нет.
2. Антигены (АГ) как основные распознаваемые субстанции и индукторы иммунологических реакций.
Определение, история введения термина АГ в иммунологию. Химическая
природа АГ, гаптены, конъюгированные АГ. Антигенные детерминанты и
21
эпитопы. Конформационные и линейные эпитопы. Полидетерминантность
АГ.
Свойства АГ:
а) чужеродность как главное свойство АГ. Понятие чужеродности АГ как
свойства «измененного своего». АГ так называемых забарьерных органов, с
которыми клетки иммунной системы не встречаются в процессе ее онтогенеза.Роль таких АГ в развитии патологических процессов (иммунологическое
поражение хрусталика, семенника при травме или воспалении одного из парных органов). Антиидиотипические антитела как структуры, несущие внутренний образ АГ. Использование таких антител в качестве антиидиотипических вакцин. Примеры несоблюдения для АГ свойства генетически детерминированной чужеродности; аутоантигены, толерогены.
б) сравнение свойств антигенности и иммуногенности АГ. Значение этих
свойств для конструирования вакцин;
в) видовая специфичность АГ, использование в криминалистике;
г) групповая специфичность АГ. АГ групп крови АВО и резус фактора.
Структура антигенных детерминант групп крови и резус-фактора. Законы
переливания крови и развития резус-конфликта на основе группоспецифических АГ крови; связь частот аллелей групп крови АВО в популяции человека
с былыми опустошительными эпидемиями опасных инфекционных заболеваний – оспы, чумы, и др.
д) органная, тканевая, стадиоспецифическая и гетероспецифичность АГ; использование стадиоспецифических АГ для ранней диагностики злокачественных заболеваний;
е) феномен мимикрии АГ. Значение для развития аутоиммунных заболеваний
и течения и прогноза инфекционных процессов;
ж) феномен конкуренции АГ. Значение для использования в вакцинах комбинации иммуногенных эпитопов из разных возбудителей инфекционных заболеваний.
3. Антигенраспознающие секретируемые молекулы (иммуноглобулины)
и мембранные рецепторы В- и Т-лимфоцитов
Основой для индукции реакций адаптивного иммунитета является
распознавание АГ. Существует 4 разновидности АГ-распознающих молекул
– иммуноглобулины (ИГ,антитела-АТ), рецепторы В-лимфоцитов и рецепторы двух типов Т-лимфоцитов Тαβ и Тγδ. Все они существуют в виде мембранных рецепторов, а иммуноглобулины – также в виде растворимых молекул.
22
Структура иммуноглобулинов (ИГ)
Начальные методы изучения структуры иммуноглобулинов – электрофорез белков и частичный протеолиз. Результаты электрофореза – антитела сосредоточены в основном в γ-фракции, но есть они и в α- и β-фракциях. Исследования Р. Поттера Дж. Эдельмана. На основании частичного протеолиза
иммуноглобулинов пепсином и папаином получено несколько фрагментов
Fab, F(ab)2, Fc, при обработке меркаптоэтанолом, разрывающим дисульфидные связи, получено 4 полипептидные цепи – две идентичных легких и две
идентичных тяжелых. На основании этих исследований Поттер и Эдельман
создали модель структуры АТ. В дальнейшем было показано, что она полностью соответствует действительности. Для этих исследований использовали
тип злокачественнных опухолей, которые представляют собой клон малигнизированных В-лимфоцитов (миелома) или плазматических клеток (плазмоцитома). Эти опухолевые клетки в большом количестве секретируют однородные АТ (миеломные белки). При этом легкие цепи иммуноглобулинов у пациентов могут выделяться с мочой (белки Бенс-Джонса). Впоследствии для
определения первичной структуры АТ, помимо миеломных белков, с открытием метода получения соматических гибридов между миеломной клеткой и
плазматической (гибридом) стали использовать моноклональные антитела.
Доменная структура иммуноглобулинов
Характерный иммуноглобулиновый фолд. Семейство иммуноглобулинов.Особенности структуры иммуноглобулинов, отличающие их от других
белков. Наличие в одной полипептидной цепи, начиная с NH2 конца, чрезвычайно вариабельной части, вариабельного V-домена, и относительно константной части С-доменов. Вариабельные домены отличаются по аминокислотной последовательности у антител разной антигенной специфичности,
константные домены, напротив, характеризуются гомологией, наблюдающейся у антител разной антигенной специфичности и даже у антител разных
видов. Например, есть гомология между Fc (3 Cдомена) в IgAнорки и человека. В каждой из цепей, легкой и тяжелой по одному вариабельному домену,
включающему приблизительно 110 аминокислотных остатков. Степень вариабельности различается по длине вариабельного домена, наибольшая она в
23
так называемом третьем гипервариабельном районе. Гипервариабельные
районы легкой и тяжелой цепей составляют паратоп –конформационную
структуру антитела, образующую контакт с эпитопом антигена. Таким образом, паратов – это основная антигенсвязывающая часть иммуноглобулинов.
Связь с антигеном при этом не является ковалентной, но обеспечивается
электростатическими, водородными, ионными, Ван-дер-Ваальсовыми связями. Разрушение этой связи достигается изменением рН среды , в которой
находятся комплексы антиген-антитело. Вырожденность структуры паратопа
– паратоп с разной степенью сродства может связываться с разными эпитопами антигена, в том числе, с теми, которые не участвовали в индукции синтеза антител. Структура района талии, ее функции и чувствительность к частичному протеолизу папаином и пепсином. Представление об аффинности,
авидности и перекрестной реактивности антител. Антитела как гликопротеины, роль гликозилирования в функциональной активности АТ. αГалактозный эпитоп как препятствие для использования АТ других видов
для человека.
Изотипы легких и тяжелых цепей АТ.
κ и λ-легкие цепи АТ, µ,γ,δ,α,ε –тяжелые цепи и соответствующие классы
иммуноглобулинов. Сравнение содержания в сыворотке крови и эффекторных функций IgM, IgD, IgG, IgA,IgE. Подклассы АТ. Антитела как антигены
– изотипические, аллотипические и идиотипические детерминанты. Роль
этих детерминант в индукции иммунного ответа на введение в организм аллогенных антител. Антиидиотипические АТ, несущие внутренний образ АГ,
параллельная сеть АГ в организме. Идиотип-антиидиотипическая сеть. Использование антиидиотипических антител для вакцинации. Примеры антиидиотипических вакцин. Сетевая теория иммунитета Нильса Ерне.
Первичные и вторичные функции АТ.
Впервые в 1890 г, когда еще не была известна структура АТ, они (в виде антисыворотки) были применены для лечения дифтерии. Эффект был обусловлен связыванием дифтерийного токсина АТ. За эту работу Эмиль Беринг в
1901 г. был удостоен Нобелевской премии, первой Нобелевской премии по
иммунологии. По сути, он открыл одну из главных эффекторных функций
АТ – связывание АГ для его дальнейшей элиминации. Применение антитоксических сывороток спасло миллионы человеческих жизней. Отражение
двойственности в структуре АТ в двойственности их функции. Вариабельные
24
домены легкой и тяжелой цепи АТ отвечают за непосредственное связывание
с АГ и, следовательно за первичные функции АТ. Константные домены реализуют вторичные функции антител, у которых паратоп связан с эпитопом
АГ. Мембранные формы иммуноглобулинов – антигенраспознающие рецепторы В-лимфоцитов, сравнение их структуры с растворимыми иммуноглобулинами.
Моноклональные АТ
Методы получения гомогенных АТ, характеризующихся идентичностью
структуры – одинаковыми паратопами, изотипами легких цепей и изотипами
(классами) тяжелых цепей. Открытие Георгом Келером и Цезарем Мильштейном метода получения соматических гибридов между антителообразующей и опухолевой клетками – гибридом. Описание гибридомной технологии.
Использование
штаммов
опухолевых
миеломных
клеток,
придающих гибридоме свойство иммортальности. Отбор на селективной
среде ГАТ (гипоксантин, аминоптерин и тимидин) гибридов между плазматической (антителообразующей) клеткой и миеломной клеткой. Отбор клонов, синтезирующих целевые АТ. Далее выбранные клоны нарабатывают
целевые моноклональные АТ либо при трансплантации гибридомы сингенным животным в брюшную полость и последующем выделении АТ из асцитической жидкости, либо при поддержании гибридомы в культуре ткани in
vitro и последующем выделении АТ из культуральной среды.
Трудности и препятствия в получении человеческих гибридом - отсутствие
доноров лимфоцитов, иммунизированных специфическим антигеном, отсутствие стабильных штаммов человеческих миеломных или плазмоцитомных
клеток. Фаговый дисплей как метод получения моноклональных антител человека. Использование нитчатых фагов, экспрессирующих гены легких и тяжелых цепей иммуноглобулинов человека. Получение методом фагового
дисплея одноцепочечных иммуноглобулинов. Применение моноклональных
АТ в научно-исследовательской работе и в медицине.Использование моноклональных АТ для диагностики опухолевых, инфекционных и аутоиммунных заболеваний. Химерные, инженерные АТ, одноцепочечные АТ,
аберрантная эктопическая экспрессия генов мини-АТ (intrabody), специфически связывающихся с мишенями внутри клетки и модулирующих многие
процессы в клетке и в целом организме. Доменные АТ из вариабельных доменов тяжелых цепей (прототипом являются АТ верблюдов).
Абзимы
25
Абзимы – это АТ, обладающие ферментативной активностью.Сходство и
различия АТ и ферментов. Технология получения абзимов invitro. Получение АТ, при иммунизации животных стабильным аналогом переходного
состояния, образующегося в ходе классического катализа. Получение сначала АТ к активному центру фермента, а затем проведение иммунизации животных этими АТ с целью получения антиидиотипических АТ, антигенсвязывающий центр которых имитирует активный центр фермента. Возможность формирования АТ с каталитической активностью invivo при естественном функционировании системы адаптивного иммунитетаи их значение
в регуляции иммунного ответа. Роль в этом процессе формирования идиотип-антиидиотипической сети. Возникновение абзимов при аутоиммунной
патологии и для развития патологических процессов. Использование абзимов для диагностики аутоиммунных заболеваний и определения прогноза течения и лечения заболевания.
4. Антигенраспознающие рецепторы клеток адаптивной иммунной
системы В- и Т-лимфоцитов (ВКР и ТКР, соответственно)
Этот раздел посвящен структуре гликопротеинов , являющихся антигенраспознающими рецепторами В - и Т-лимфоцитов, особенностям их беспрецедентного разнообразия, структуре и матричным процессам в генных комплексах, обеспечивающих это разнообразие.
Структура комплекса ВКР и организация генных кластеров, его кодирующих
Изотипы и структура мембранных иммуноглобулинов в роли ВКР. Роль молекул Igαи Igβ в проведении сигнала с антигенраспознающего рецептора Влимфоцита в клетку. Молекулы-корецепторы, участвующие в восприятии и
проведении сигнала в клетку. Образование петчей и кэпа после взаимодействия ВКР с антигеном. Представление о рафтах и иммунном синапсе. Изменение паттерна экспрессии генов, включающих дифференцировку, пролиферацию, соматическую гипермутабильность, класс-переключение и возникновение клеток иммунологической памяти.
Гены ВКР
Три кластера генов ВКР – для λ-легких цепей, для κ-легких цепей и для тяжелых цепей, их хромосомная локализация у мышей и человека. Мультигенная организация генов иммуноглобулинов. Исследования С. Тонегава, показавшего, что конфигурация генов в кластерах иммуноглобулинов отличается
26
в В-лимфоцитах и в других клетках организма. В В-лимфоцитах генные сегменты (экзоны) сближены, а других клетках находятся в неперестроенной
конфигурации, сильно разобщены. При тканеспецифической дифференцировке В-лимфоцитов происходит перестройка генного материала, в результате которой в разных клетках оказывается разный генетический материал. За
это открытие в 1980 г. С. Тонегава был награжден Нобелевской премией.
Проще всех устроены гены легкой -цепи иммуноглобулинов. Для кодирования V-домена -цепи используется один ген из кластера V-генов в сочетании с одним J-сегментом. В зрелом В-лимфоците эти сегменты сближены, но
все же разделены интронными последовательностями. У человека всего два
V-гена -легкой цепи, четыре J-сегмента и четыре С-сегмента. При этом V1
может объединяться во время созревания В-лимфоцитов с J1 и C1 или J3 и С3,
а V2 соответственно с J2 и С2, и J4 и С4. V ген кодирует первые от N конца 97
аминокислотных остатков, остальные 13, соответствующие гипервариабельным участкам V домена, кодирует J-ген.
Гены для k-легкой цепи содержат 300600 V-сегментов, пять J-сегментов и
один С-ген.
В кодировании Н-цепей ИГ, а именно в формировании зрелого V-гена для
кодирования V-домена принимают участие V-, D-, J-сегменты.; V-ген кодирует 101 аминокислотный остаток H-цепи, D – c 102 по 106, а J – 107–123
аминокислотные остатки. Перед каждым V-геном в кластере тяжелых (и
легких тоже) цепей имеется лидерная последовательность (L). Она кодирует
короткий лидерный пептид, который направляет тяжелую или легкую цепь
иммуноглобулина через эндоплазматический ретикулум. Он отщепляется
сразу после сборки молекулы иммуноглобулина.
Механизм рекомбинации генов в В-лимфоците начинается с кластера тяжелых цепей, затем включается  кластер и последним -кластер. В кластере тяжелых цепей происходит сначала объединение D- и J-сегментов, а затем
V-, D- и J-сегментов, которые образуют зрелый V-ген, содержащий по одному из указанных сегментов (это относится и к генам легких цепей) и кодирующий V-домен тяжелой цепи ИГ. Затем после образования зрелого Vгена к нему присоединяется один из генов, кодирующих С-домен ИГ.
Кластер генов, кодирующих С-домены тяжелых цепей ИГ, организован более сложно, чем соответствующие кластеры генов легких цепей. Специфика организации Сн-генов состоит в том, что в процессе дифференцировки антителообразующей клетки возможно последовательное переключение с
С-гена, на С- и С-гены, а также переключение с мембранных форм ИГ на
секреторные. Как k- и -гены легких цепей, Сн-гены построены из экзонов и
27
интронов. При этом число экзонов соответствует числу Сн-доменов. Каждый
Сн-ген содержит 34 экзона и 23 интрона. В эмбриональных клетках Снгены не сцеплены и располагаются на расстоянии нескольких тысяч пар оснований от Vн-генов.
В эмбриональной конфигурации гены иммуноглобулинов неактивны.
Экспрессия их происходит только после перестройки, которая является тканеспецифической, т.е. происходит только при созревании В-лимфоцитов.
В постэмбриональном периоде в результате реаранжировки генные
сегменты соединяются в геноме зрелого В-лимфоцита. И все же Сн-гены отделены от кластера V-, D- и J-генов интроном в несколько тысяч пар нуклеотидов. После транскрипции ДНК и образования первичного транскрипта РНК
происходит сплайсинг  вырезание интронов и последовательности, кодирующие V-домены (V- и J- для легких цепей и V-, D- и J для тежелых), соединяются с генами С-доменов. Так образуется матричная РНК, на которой в результате трансляции синтезируется цепь ИГ. Для синтеза растворимого IgM
и мембранного IgM используется механизм альтернативного сплайсинга.
Этот же механизм работает и при синтезе мембранного IgM и IgD.
Процесс рекомбинации генов иммуноглобулинов осуществляется при
участии экзонуклеаз, кодируемых генами RAG1 и RAG2 (recombinationactivinggenes). Кроме этого, в реаранжировке задействованы ферменты, участвующие в репарации любых разрывов ДНК. Механизм реаранжировки заключается в следующем.
Каждый из зародышевых V-, D-, J-сегментов фланкирован последовательностями ДНК, которые функционируют как сигналы для рекомбинации. Они
состоят из консервативной последовательности палиндромного гептамера и
консервативного АТ-богатого нонамера. Последовательности гептамера и
нонамера на 3, конце V-экзонов легких цепей инвертированы комплементарно к гепта- и нона-последовательностям на 5, конце J-экзона. Подобные
консервативные последовательности фланкируют и V-, D-, J-сегменты тяжелых цепей. Нонамер и гептамер разделены спейсером. Спейсеры обладают
необычными свойствами – последовательность нуклеотидов в них варьирует
и, по-видимому, не важна для проявления их функции, зато длина их консервативна – 12 п. н. или 23 п. н. Такая длина соответствует одному или двум
виткам спирали ДНК. В сигнальной последовательности V- спейсер состоит из 12 п. н., а в J- из 23 п. н. В - легкой цепи, наоборот, V- имеет
спейсер с 23 п. н., а J - с 12 п. н. В генах тяжелых цепей 23-нуклеотидный
спейсер фланкирует V- и J-сегменты, а 12-нуклеотидный – D-сегменты. Правило соединения такое – сигнальная последовательность с 12 п. н.- спейсером
28
соединяется только с сигнальной последовательностью, обладающей 23–
нуклеотидным спейсером. В результате только разные сегменты (V,D,J), а не
одинаковые, могут соединиться друг с другом. Для описания механизма
сближения генных сегментов предложено две гипотезы: делеционная и инверсионная. По-видимому, могут существовать оба механизма. Сближаемые
участки гептамер с гептамером, нонамер с нонамером застегиваются подобно
застежке молния (между ними оказываются спейсеры – 23 п. н. в одной цепи
и 12 п.н. – в другой. В результате образуется петля, которая и представляет
делетируемый материал. Затем экзонуклеазы катализируют разрыв двух нитей ДНК в гептамерах. Нити ДНК в сближающихся генных сегментах образуют шпильки. После этого эндонуклеазы катализируют разрыв одной нити в
области, прилежащей к шпильке, что приводит к выпрямлению шпильки и
достройке комплементарной нити. В это время активируется терминальная
дезоксирибонуклеотидилтрансфераза (TdT), которая обеспечивает нематричную случайную достройку олигонуклеотидного фрагмента в месте разрыва.
За счет этого вариабельность антигенсвязывающего центра ИГ повышается.
Как любая соматическая клетка, В-лимфоцит содержит диплоидный набор
хромосом. Поэтому каждый кластер генов ИГ присутствует в ней в двух экземплярах  в отцовской и в материнской гомологичных хромосомах. Однако
в В-клетках работает еще не до конца расшифрованный механизм аллельного исключения. Он заключается в следующем. Как только в дифференцирующейся клетке произойдет перестройка V-, D-, J-генных сегментов одного
кластера тяжелых цепей ИГ, в гомологичной хромосоме перестройки не происходят; в ней гены остаются в эмбриональном состоянии. Предполагают,
что присутствие белка – продукта перестроенных генов  предотвращает
дальнейшую перестройку генов гомологичной хромосомы. Аналогичный механизм работает в отношении легких цепей ИГ. Если произошла продуктивная реаранжировка в генах -цепи и синтезировалась соответствующая легкая цепь, она соединяется с тяжелой цепью с образованием полноразмерной
молекулы ИГ. Этот продукт прекращает реаранжировку в генах -цепи. В
случае непродуктивной перестройки генов в одном и другом (гомологичной
хромосоме) кластере -цепи, начинается реаранжировка генов -цепи. Если и
последняя оказалась непродуктивной, клетка погибает апоптозом. Эта гипотеза получила подтверждение в экспериментах на трансгенных мышах. Если
в бластоцисту мышей переносили генетическую структуру – перестроенный
-ген, то реаранжировка эндогенного кластера генов -цепи блокировалась.
Если продуктивная перестройка генных сегментов не произошла ни в одном
из кластеров ИГ, лимфоцит погибает апоптозом. Таким образом, каждый
29
В-лимфоцит оказывается запрограммированным на синтез АТ, а также
В-клеточных рецепторов только одной специфичности.
Второй раз реорганизация генного материала происходит в дифференцированных клетках, синтезирующих АТ. Поскольку в эмбриональных клетках за
кластерами V-, D- и J-сегментов следует С-ген, он и экспрессируется первым. В результате синтезируется IgM, сначала трансмембранный, в качестве
АГ-распознающего рецептора, а затем и растворимый. В процессе дифференцировки происходит класс-переключение, когда тот же V-, D-,
J-сегмент может экспрессироваться с любым СН-генным сегментом - С, С
и С. В настоящее время существует представление, что В-лимфоциты плюрипотентны в отношении синтеза АТ разных изотипов, т. е. один Влимфоцит после стимуляции АГ может дать потомство, синтезирующее АТ
разных изотипов, но обладающих одним и тем же паратопом.
Для объяснения класс-переключения предложено несколько гипотез. Это
может быть негомологичная рекомбинация в локусе Сн-генов между сестринскими хроматидами в митозе, либо специальные спейсеры так изгибают
участок ДНК, что образующаяся петля сближает участок V-,D-, J с соответствующим С-геном. Промотор V-генов расположен сразу после гена лидерной последовательности. После реаранжировки генов энхансер переносится
проксимальнее промотора и обеспечивает транскрипцию. Показано, что в
кластере генов Н-цепей энхансер находится в интроне между последним
J-геном и сайтом класс-переключения для С-гена.
Активность иммуноглобулиновых промоторов и энхансеров регулируется
ДНК связывающими белками, большинство из которых находятся только в
В-лимфоцитах. Доказательством этого служат трансгенные мыши, у которых реаранжированный зрелый V-ген оказался во всех соматических клетках.
Так вот экспрессия этого гена наблюдалась только в клетках селезенки, но не
в клетках печени, почек, сердца и других органов.
После антигенной стимуляции В-лимфоцитов в генах Н-цепей наблюдается дальнейшая реаранжировка, в результате которой зрелый V-ген
(V-, D-, J- сегментов) комбинируется с любым из кластера С-генов. Этот
процесс, называемый класс-переключение, направляется сайтом, который
локализован выше каждого С-гена и отсутствует только перед C-геном.
Кинетика появления изотипов в иммунном ответе зависит от микроокружения, в котором происходит синтез АТ. Например, при введении АГ через
слизистую верхних дыхательных путей или желудочно-кишечного тракта
приводит к интенсивному синтезу IgA. Большое влияние на процесс класс-
30
переключения оказывают цитокины, в частности, выделяемые субпопуляциями Т-лимфоцитов хелперов Тх1 или Тх2.
Большой интерес представляет регуляция синтеза IgE, так как ИГ этого класса играют важную роль в развитии аллергических заболеваний. В
настоящее время выделены и охарактеризованы факторы, синтезируемые
разными клетками, стимулирующие или подавляющие синтез IgE, что может
найти применение при разработке патогенетических методов лечения аллергических заболеваний.
Как и для других генов, первичный транскрипт мРНК подвергается
процессингу  кэпированию 5,- конца и полиаденилированию 3, -конца. После
реаранжировки ДНК иммуноглобулиновых генов еще содержит ненужные
последовательности – интроны и лишние J-сегменты. Они вырезаются и
оставшиеся участки сшиваются сплайсингом. Для первичного транскрипта
генов ИГ известен и альтернативный сплайсинг. Он касается секретируемой
и мембранной форм ИГ, а также совместной экспрессии IgM и IgD. Мембранная и секретируемая формы ИГ отличаются структурой С-доменов. Секретируемая форма имеет гидрофильный участок из приблизительно 20 аминокислотных остатков, а мембранная - гидрофобный сегмент из 40 аминокислотных остатков, заякоривающих ИГ в мембране. Одновременная экспрессия IgM и IgD обусловлена тем, что первичный транскрипт содержит
перестроенный V, D, J, С и С. Альтернативный сплайсинг этого транскрипта обеспечивает экспрессию IgM или IgD, имеющих один и тот же
набов V, D, J и обладающих одной и той же антигенной специфичностью.
Как сказано выше, после трансляции тяжелые и легкие цепи содержат
лидерные последовательности, которые направляют их в цистерны ЭПР и
после этого отщепляются. Объединение цепей за счет образования дисульфидных связей и их гликозилирование происходят по мере прохождения ИГ
их ЭПР в аппарат Гольджи в составе эндоплазматических везикул. В случае
IgM сначала происходит образование ассоциации по одной H и L (полумолекула), а затем 2 HL. Объединение цепей в IgG молекулу происходит по
схеме H2–H2LH2L2. Если ИГ содержит трансмембранный компонент, он
заякоривается в мембране эндоплазматической везикулы и остается в ней после слияния везикулы с цитоплазматической мембраной. Секреторный ИГ в
свободном виде присутствует в везикуле и при слиянии с мембраной клетки
освобождается из нее.
Процесс генной реаранжировки, происходящий в В-лимфоцитах,
обеспечивает большое разнообразие АТ при относительно небольшом числе
зародышевых генов. По подсчетам, один лишь этот механизм обеспечивает
31
кодирование 2,4 х 107 АТ разной антигенной специфичности. Он дополняется еще соматическими мутациями в V-генах при класс-переключении, заменой одного V-гена на другой после завершения V-,D-, J-перестройки, неточностью объединения сегментов V-, D- и J в разных клетках, ошибками
сплайсинга, наличием 3-х рамок считывания в D-генном сегменте, вставки
добавочных нуклеотидов в сформированный V-, D-, J –кластер генных сегментов специальным ферментом терминальной дезоксирибонуклеотидилтрансферазой.
Особого внимание заслуживает процесс всплеска соматических мутаций в V, D-, J генах. По сравнению с другими генами, находящимися в тех же хромосомах, что и гены иммуноглобулинов, степень мутабильности последних в
104 больше. Поскольку мутации – всегда случайный процесс, в результате их
рецепторы В-лимфоцитов могут оказаться совсем не способными реагировать с АГ. Такие лимфоциты погибают апоптозом. Однако, могут возникнуть
таким образом и более высокоаффинные рецепторы, способные активировать
клетку к дальнейшей дифференцировке и пролиферации даже при взаимодействии с малым количеством АГ. Всплеск мутабильности приурочен к
класс-переключению с синтеза IgM на синтез IgG. Поэтому паратоп IgM отличается от паратопа IgG наличием мутаций в V-, D-, J генах.
Механизмы генерации разнообразия ИГ можно суммировать следующим образом:
1. Множественность гаметных генных сегментов для кодирования
Vдоменов ИГ (для легких цепей Vk200, J4, для тяжелых цепей VН500,
D10, J4).
2. Рекомбинация генных V-, D-, J-, С- сегментов, образование зрелого гена
для синтеза легких и тяжелых цепей иммуноглобулинов при тканеспецифической дифференцировке В-лимфоцитов.
Число случайных сочетаний для VL – 200 х 4 = 800. Для VH 500 х 10 х 4 =
20000.
3. Объединение тяжелых и легких цепей иммуноглобулинов для формирования паратопа рецепторов обеспечивает разнообразие рецепторов, оцениваемое  20000 х 800 = 1,6х10 7.
Еще больше увеличивают разнообразие рецепторов следующие механизмы,
которые не встречаются в кодировании других белков
4. Неточность рекомбинации генных сегментов, в результате которой в готовую V-,D-, J- комбинации могут оказаться нуклеотиды из интронных участков генного комплекса или, наоборот, в экзоне будут отсутствовать некоторые нуклеотиды
32
5. Вставки добавочных нуклеотидов в сформированный V-,D-, J –кластер
генных сегментов специальным ферментом – терминальной дезоксинуклеотидил трансферазой
6. Три рамки считывания у D-сегмента.
7. Аллельное исключение тоже добавляет разнообразия в V-домены, поскольку в клетке случайным образом работает только одна из гомологичных
хромосом, содержащая кластер иммуноглобулиновых генов.
8. Соматические мутации при класс-переключении.
9. Ошибки при сплайсинге мРНК.
Структура и гены Т-клеточного антигенраспознающего рецептора (ТКР)
После ознакомления со структурой и способом кодирования иммуноглобулинов и В-клеточных рецепторов, освоение материала по структуре TКР
значительно облегчается. Однако исторически расшифровка структуры ТКР
представляла значительные трудности. Прежде всего это было связано с тем,
что ТКР не бывает в растворимой форме (как растворимые аналоги ВКРиммуноглобулины) и еще потому что распознавание АГ Т-лимфоцитами
сложное. Они распознают отдельные антигенные пептиды, экспонированные
на продуктах генного главного комплекса гистосовместимости тканей (МНС),
т. е. распознается весь комплекс МНС+пептид как единое целое.
TКР представляет собой сложную структуру, состоящую из собственно
АГ-распознающих и CD3-белков. ТКР представлен двумя типами гетеродимеров - / и /. На одном Т-лимфоците экспрессируется только один тип
рецептора. Гетеродимеры / и / это гликопротеиды, входящие в суперсемейство иммуноглобулинов и имеющие с ними гомологию. Каждая полипептидная цепь рецептора устроена однотипно  один V-домен, один С-домен,
трансмембранный и небольшой цитоплазматический участок (512 аминокислотных остатков). Среди тимоцитов 95 % имеют / ТКР, 5 % / ТКР.
Гены ТКР
Принципиально гены, кодирующие ТКР, организованы так же, как гены
ИГ. Аналогичным образом происходит и генная реаранжировка. Кластеры генов для кодирования -, -, - и -цепей находятся в разных хромосомах. В
кодировании V-домена -цепи ТКР принимает участие V- и J-генные сегменты, а в кодировании -цепи V-, D- и J-генные сегменты. Каждая Т-клетка в
результате механизма аллельного исключения экспрессирует только одну - и
одну -цепь, либо по одной - и -цепи. Вариабельные домены этих цепей об33
разуют единственный АГ-связывающий сайт. Нередко бывают случаи одновременной перестройки генных сегментов обеих пар цепей  и . Выбор того или иного рецептора при этом осуществляется на уровне регуляторных
участков этих генов. Так, выбор клеткой ТКР -типа обусловлен активацией
сайленсера гена -цепи.
Т-клеточный АГ-распознающий рецептор начинает экспрессироваться в
незрелых Т-лимфоцитах, имеющих на поверхности лишь маркер Thy-1. В них
происходит реаранжировка генов - и -цепей ТКР и экспрессия соответствующих продуктов. Кроме того, эти клетки синтезируют дифференцировочный
антиген СD3. Маркеры CD4 и CD8 в них отсутствуют. Таких лимфоцитов (их
фенотип TКР / , CD3+,CD4-, CD8-)мало, около 5 %. Они недостаточно эффективно подвергаются селекции в тимусе, поэтому среди них есть аутоагрессивные клоны, играющие роль в аутоиммунных реакциях.
Однако в слизистой желудочно-кишечного тракта в норме повышено число Т-лимфоцитов, несущих -ТКР, до 40 %. Большая часть этих клеток не содержит дифференцировочных маркеров CD4 и CD8. Предполагается, что такие Т-лимфоциты с низкой аффинностью реагируют с широким спектром
микробных АГ, образуя первую линию обороны организма против микробной
и аллергенной атаки.
Другой путь созревания лимфоцитов начинается с экспрессии на одной и
той же клетке CD4 и CD8. В клетках с таким фенотипом начинается перестройка генных сегментов - и -цепей ТКР и экспрессия CD3. Фенотип этих
клеток - CD4+CD8+TKPCD3+. Затем одни из них утрачивают CD4 и превращаются в иммунокомпетентные Т-киллеры, а другие утрачивают CD8,
превращаясь в Т-хелперы.
В результате созревания в тимусе 90 % Тлимфоцитов имеют TKP /  и 10 % - TKP- / .
Особенности распознавания антигенов Т-лимфоцитами таковы, что ТКР
распознает измененное свое, т. е. комплекс пептида с аутологичной молекулой МНС. При этом распознается весь комплекс МНС + АГ, а не каждая из
его составляющих частей. Это убедительно продемонстрировано на соматических гибридах, полученных от слияния двух Т-клеточных линий. В процессе
взаимодействия ТКР с АГ образуется тримолекулярный комплекс, состоящий
из ТКР, МНС и пептида, образовавшегося после процессинга АГ. Эпитоп пептида, непосредственно контактирующий с МНС, называется агретопом, а место контакта его на МНС – дезетопом. Другая часть молекулы МНС, взаимодействующая с ТКР, называется гистотопом. Этот комплекс усложняется также образованием связи молекулы CD4 или CD8на Т-лимфоците с инвариант34
ной частью соответственно МНС-II или МНС-I на клетке, презентирующей
АГ.
До сих пор остается не ясным, как Т-лимфоциты распознают аллогенные
молекулы МНС. Есть представление, что они распознают их напрямую, т. е.
чужеродный МНС как бы имитирует аутологичный МНС+АГ. Другое представление, находящее все больше экспериментальных доказательств, рассматривает непрямое распознавание, т. е. после процессинга и презентации чужеродного МНС, как и всех прочих АГ.
CD3 комплекс включает пять компонентов - ,  и - мономерных цепей,
одного гомодимера  цепи и одного гетеродимера из - и - цепей. Функция
CD3-комплекса заключается в том, что после образования связи ТКР с лигандом он передает сигнал в клетку для ее активации. Все эти цепи CD3 содержат
длинные цитоплазматические части и могут быть фосфорилированы протеинкиназами. Особенность ТКР в том, что помимо CD3, для проявления функции
Т-лимфоцита на его мембране необходимо присутствие дифференцировочных
молекул CD4 и CD8. При распознавании ТКР пептида, презентированного
МНС-II, CD4 связывается с 2 доменом МНС-II, а при распознавании ТКР
пептида, презентированного МНС-I, молекула CD8 связывается с 3-доменом
МНС-I. Это во много раз увеличивает авидность связывания Т-лимфоцита с
клеткой, презентирующей АГ. Экспрессия CD4 определяет принадлежность
Т-лимфоцита к субпопуляции хелперов, а экспрессия CD8 – к субпопуляции
цитотоксических лимфоцитов или киллеров. Гетеродимеры / и / это
гликопротеиды, входящие в суперсемейство иммуноглобулинов и имеющие с
ними гомологию. Для кодирования ТКР используется четыре кластера генов
Принципиально гены, кодирующие ТКР, организованы так же, как гены иммуноглобулинов. Аналогичным образом происходит и генная реаранжировка. Кластеры генов для кодирования -, -, - и -цепей находятся в разных
хромосомах. У мышей для кодирования ТКР используются гены в 3 разных
хромосомах - цепи  и δ – в 14 хромосоме, β-цепь – в 6 хромосоме, γ цепь –
в 13 хромосоме. У человека используется всего две хромосомы – 14- ая –
для кодирования α и δ , 7-ая – для β и γ. В кодировании V-домена - и γ цепей ТКР принимает участие V- и J-генные сегменты, а в кодировании - и δ
цепейV-, D- и J-генные сегменты. Каждая Т-клетка в результате механизма
аллельного исключения экспрессирует только одну - и одну -цепь, либо по
одной - и -цепи. Вариабельные домены этих цепей образуют единственный
АГ-связывающий сайт. Механизмы генерации разнообразия ТКР сходны с
35
таковыми для ВКР, за исключением того, что нет класс-переключения и соматических мутаций, а значит, и аффинного созревания рецептора.
Особенности распознавания антигенов Т-лимфоцитами таковы, что ТКР
распознает измененное свое, т. е. комплекс пептида с аутологичной молекулой МНС. При этом распознается весь комплекс МНС + АГ, а не каждая из
его составляющих частей. Поэтому следующий раздел УМК логично посвятить МНС.
5. Главный комплекс гистосовместимости (МНС-major histocompatibility complex)
Название этой генной системы связано с историей ее открытия. Как следует
из ее названия, она отвечает за совместимость тканей при трансплантации от
донора реципиенту. Впоследствии выяснилось, что роль в отторжении
несовместимого по МНС трансплантату – это побочная (хотя безусловно,
очень важная, особенно в практическом отношении) функция. Главная же
функция гликопротеинов, кодируемых генным комплексом МНС – участие в
иммунном распознавании, а именно распознавании чужеродности АГ Тлимфоцитами. В 80-х годах ХХ в. среди иммунологов даже высказывались
предложения о его переименовании, так как оно отражает только одну из
функций – совместимость тканей при трансплантации – довольно редкой
операции, осуществляемой хирургами-трансплантологами или экспериментаторами. Однако название оставили прежним, как дань истории открытия
генов гистосовместимости.
История трансплантаций
Зарождение генетики трансплантации органов и тканей в недрах экспериментальной онкологии. Получение инбредных линий мышей. Установление
законов трансплантации тканей:

Аутотрансплантации (чаще всего кожи), с одного участка на другой у
одного индивида, не имеют основы для иммунологического конфликта и
успешны в 100 % случаев, при условии отсутствия инфицирования.

Сингенные трансплантации – с одной особи на другую в пределах инбредных линий мышей или монозиготных близнецов у человека, т. е. в том
случае, если донор и реципиент идентичны (сингенны) по генам тканевой
36
совместимости. В этих случаях иммунологический конфликт не развивается,
трансплантаты приживаются в 100% случаев

Трансплантации с одной особи на другую в пределах одного вида или
разных видов ( алло- и ксенотрансплантации) безуспешны, за исключением
ситуаций, когда удается осуществить стойкую иммуносупрессию.
Гибриды первого поколения от скрещивания между мышами инбредных линий, раличающихся по гаплотипу МНС, воспринимают трансплантаты тканей того и другого родителя. Обратные трансплантации от родителей гибридам первого поколения безуспешны в 100 % случаев.

В потомстве аутбредных линий мышей и гетерозиготных по гаплотипам
МНС людей 25 % особей оказываются идентичными по гаплотипам МНС.

На гибридах F1 приживаются трансплантаты от гибридов F2 и всех последующих гибридных поколений, а также трансплантаты от потомков беккроссов.

Трансплантаты родительской линии, пересаженные гибридам F2, приживаются лишь у небольшой части животных.
Из перечисленных законов существуют исключения.

Аллогенные трансплантаты приживаются у реципиентов, у которых в
неонатальный период индуцирована толерантность к АГ донора.

Другое исключение из законов трансплантации – это приживление аллогенных и ксеногенных трансплантатов при трансплантации в так называемые
привилегированные органы. К таким органам относятся передняя камера
глаза, семенники, мозг, а у хомячков еще и защечные мешки. Трансплантаты
в этих местах приживаются, так как они защищены от иммунной системы.
Феномен привилегированности используется онкологами для трансплантации опухолей человека. Однако эта модель имеет существенные недостатки –
опухоль быстро прорастает окружающие ткани и привилегированность данного органа утрачивается, опухоль отторгается. Тем не менее в течение непродолжительного времени на этой модели удается испытать эффективность
противоопухолевых соединений на рост опухолей человека.

У мышей nude приживаются аллогенные и ксеногенные трансплантаты.
Поэтому они также используются для прививки и изучения опухолей человека. Указанный феномен обусловлен тем, что эти мыши имеют мутацию в 9-й
хромосоме, плейотропный эффект которой проявляется в отсутствии волосяного покрова (отсюда и название – nude–голые мыши) и отсутствии центрального органа иммунитета – тимуса. Следовательно, у мышей nude
наблюдается первичный иммунодефицит.
37

Есть штаммы так называемых линейно-неспецифических мышиных и
крысиных опухолей, которые могут быть трансплантированы любой линии
животных. Дело в том, что в результате прогрессии опухоли ее клетки утратили главные гены тканевой совместимости и поэтому при их трансплантации нет основы для иммунологического конфликта и ини не отторгаются.
Несовместимость по слабым генам тканевой совместимости опухоли преодолевают и растут в условиях иммунного ответа. Другими словами, подобные
опухоли иммуногенны и в этом особая ценность таких моделей.

К исключениям из законов трансплантации относится отторжение у самок трансплантатов от самцов той же самой линии. При этом самочьи трансплантаты у самцов приживаются. Объяснение этого феномена в том, что у
самцов в У-хромосоме находится ген, кодирующий слабый трансплантационный АГ, отсутствующий у самок.
Перечисленные исключения из законов трансплантации только подтверждают эти законы. Другими словами, все законы и исключения можно
объединить одним правилом – если есть несовместимость по главным генам
гистосовместимости между донором и реципиентом, трансплантат отторгается. Если же нет основания для иммунологического конфликта (иммунодепрессия реципиента или отсутствие продуктов главного комплекса гистосовместимости на клетках донора) алло- и ксенотрансплантаты приживаются.
Структура генного локуса МНС
Генетический локус МНС у мышей (Н-2-локус) картирован в 17-й
хромосоме, у человека (НLА-локус)  в 6-й. Он занимает 0,5 cМ (сантиморганиды), следовательно, рекомбинации в пределах локуса редки. Между
наиболее удаленными участками они составляют не более 0,5 %. Поэтому,
как правило, локус наследуется как единое целое  дискретный менделевский признак. Тип наследования генов МНС кодоминантный. У родителей,
гомозиготных по разным гаплотипам МНС: А / В и C / Д дети будут иметь
следующую структуру МНС: А / С - 25 %, А / Д – 25 %, В / С - 25 % и В / Д 25 %, то есть среди детей 25 % оказываются идентичными по генам тканевой
совместимости. Поскольку у человека имеется по три разных локуса I и II
классов, у большинства индивидов экспрессируется шесть разных аллелей
класса I и шесть разных аллелей класса II.
38
Классы I, II, III генов МНС. Структура каждого класса, классические
гены и псевдогены. Генные области: A, B, C, Е, F, GМНС-I человека, DP, DR,
DQ - II класса МНС. В III классе МНС картирован ряд генов, обладающих
различными функциями, не относящимися собственно к иммунному распознаванию, но имеющими отношение к развитию реакций адаптивного иммунитета. В этом классе гены С4 и В компонентов комплемента, ген CYP 2,
отвечающий за активность фермента цитохрома Р450, ген G1, кодирующий
белок, подобный кальмодуллину, гены фактора некроза опухолей, гены белков теплового шока и др.
Гаплотип - аллели МНС в одной из гомологичных хромосом. Гаплотипы обозначают цифрами, соответствующими антигенным детерминантам в
гликопротеинам I и II классов. Для генов МНС характерен беспрецедентный
полиморфизм, оцениваемый цифрой более 100 аллелей каждого локуса. Поэтому индивидуальность каждой особи обеспечивается полиморфизмом генов этого комплекса. Предполагают, что в каждом локусе порядка 100 аллелей. Отличие вариабельности генов МНС и их продуктов от вариабельности
рецепторов В- и Т-лимфоцитов. Первая реализуется на уровне популяций организмов, а вторая – на уровне популяции клеток одного индивида. Другими
словами, каждый индивид, если он гетерозигота, может иметь только по два
аллеля каждого гена и МНС и только по две разновидности соответствующих
продуктов. Биологическая основа вариабельности МНС заключается, очевидно, в том, что она обеспечивает иммунную защиту на уровне популяции
данного вида. При этом каждый индивид не обязательно может полноценно
реагировать на весь спектр АГ, но для популяции в целом такая возможность
гарантирована.
Структура белков, кодируемых генами МНС
Структура молекул - мембранных гликопротеиновI и II классов.
МНСI как полипептид из 3 доменов – α 1,α2, α3. Вариабельные и константные домены МНСI. Отличия вариабельности МНС (внутривидовая) от вариабельности иммуноглобулинов (индивидуальная у каждой особи). Значение
экспрессии инвариантной молекулы β2 микроглобулина для экспрессии всего
комплекса МНСI. Характер экспрессии гликопротеинов Iкласса МНС на
клетках. МНСI экспрессируется на всех клетках, кроме клеток трофобласта.
МНС II- гетеродимер из α- β-цепей, вариабельные и константные домены,
образование и особенности пептидсвязывающего центра МНСII. Экспрессия
МНС II ограничена определенным набором клеток, которые принято назы39
вать антигенпредставляющими (АПК). Примеры и результаты нарушения
экспрессии генов МНС. Синдром «голых лимфоцитов».
Функции МНС-гликопротеинов
Функции МНС, соответствующие его названию. Законы трансплантации тканей при совместимости или несовместимости по генам МНС между
донором и реципиентом. Представление об аутогенных, сингенных, аллогенных и ксеногенных трансплантациях. Исключения из законов трансплантации тканей (линейно-неспецифические перевиваемые штаммы опухолей,
трансплантации в привилегированные органы, реципиенты с генетически детерминированными и приобретенными иммунодефицитами). История трансплантаций органов человеку. Развитие отечественной трансплантологии. Работы В. Н. Демихова. Современное состояние науки трансплантологии. Типирование аллелей I и II классов МНС для подбора совместимых пар донор
– реципиент.
Рестрикция иммунного ответа.
Открытие феномена МНСрестрикции иммунного ответа Цинкернагелем и Догерти, показавшими, что главная функция МНС заключается в
его роли в иммунологическом распознавании и межклеточных взаимодействиях в ходе иммунного ответа, а феномен отторжения ткани - это лишь одно из проявлений этой основной функции. Описание феномена рестрикции
иммунного ответа. Если Т-лимфоциты, взятые от животного линии А, пораженного вирусом лимфоцитарного хориоменингита, перенести в культуру
тканей и добавить к ним клетки-мишени от разных животных, пораженных
этим же вирусом, то они будут взаимодействовать и убивать только сингенные клетки-мишени, но не аллогенные, зараженные тем же вирусом. Другими словами, АГ-распознающая функция Т-лимфоцитов рестриктирована генотипом МНС. Из этого следует важный практический вывод: в отличие от
АТ, которые можно взять от другого человека (или даже животного) и использовать для быстрого связывания токсинов, вирусов и любых других АГ
(что применяется, в частности, для лечения дифтерии, клещевого энцефалита
и других заболеваний), Т-лимфоциты для лечебных целей ни у кого не могут
быть взяты «взаймы», за исключением гомозиготных близнецов или особей в
пределах одной инбредной линии. Т-лимфоциты могут распознавать антигенные пептиды только в комплексе с МНС, представленном на клетках тимуса. Более того, как было показано позднее, отдельные субпопуляции Т40
лимфоцитов рестриктированы по определенным продуктам МНС. Так, у Тхелперов (Тх) АГ-распознающая функция рестриктирована по II классу
МНС,
а
у
Т-киллеров (Тк)  по I классу МНС.
Продукты МНС как распознающие структуры
МНСI и МНСII связывают в своем вариабельном центре различные
пептиды. Пептид-связывающие центры имеют различную структуру в зависимости от гаплотипа и, следовательно могут связывать с разной степенью
аффинности множество различных пептидов, образовавшихся после процессинга белковых антигенов. МНСIсвязывают эндогенные пептиды, образовавшиеся из белков данного организма, вирусных, мутировавших и белков,
свойственных злокачественным опухолям. МНСII распознают и связываются
с пептидами чужеродных белковых антигенов. Поэтому гликопротеины МНС
относят к распознающим структурам. Вариабельность пептид-связывающего
центра центра определяет его сродство к разным пептидам и в итоге способность индивида отвечать иммунной реакцией на тот или иной АГ
Продукты МНС  как распознаваемые структуры
Комплексы МНС с пептидами являются лигандами, распознаваемыми антиген-распознающими рецепторами Т-лимфоцитов. При этом Тхелеперы распознают МНСII+пептид, а экспрессируемая ими молекула CD4
связывается с β2 константным доменом МНСII. Т-киллеры распознают МНСI+пептид,
а экспрессируемая ими дифференцировочная молекула CD8 связывается с α 3
константным доменом МНСI. В процессе взаимодействия антигенраспознающего рецептора Т-лимфоцитов с МНС+антигенный пептид образуется тримолекулярный комплекс, состоящий из самого рецептора, МНС и
пептида, образовавшегося после процессинга АГ. Эпитоп пептида, непосредственно контактирующий с МНС, называется агретопом, а место контакта
его на МНС – дезетопом. Другая часть молекулы МНС, взаимодействующая
с рецептором Т-лимфоцита, называется гистотопом. Из такого сложного распознавания антигенов Т-лимфоцитами и вытекает рестрикция Т-клеточного
иммунного ответа.
Участие МНС в процессинге и презентации белковых
41
антигенов
В отличие от В-лимфоцитов, распознающих своими антигенраспознающими рецепторами нативные, чаще всего конформационные эпитопы антигенов, Т-лимфоциты могут распознавать только отдельные пептиды в комплексе с МНС. Процессинг  это гидролиз белковых АГ на отдельные пептиды, а презентация - это появление их в комплексе с МНС-I или
МНС-II на поверхности клетки. При этом Т-лимфоциты киллеры (CD8+)
распознают АГ в комплексе с МНС I, а Т-хелперы (CD4+) – в комплексе с
МНС-II.
Процессинг экзогенных АГ и образование комплекса антигенных пептидов в МНС-II. Участие в этом процессе шаперонов и инвариантной молекулы Ii. Роль компартмента клеткиMIIC и молекулы HLA-DM. Характеристика клеток, осуществляющих процессинг и презентацию экзогенных АГ
(дендритные клетки, макрофаги, В-лимфоциты и др.).
Процессинг и презентация эндогенных АГ и пептидов аутологичных
белков гликопротеинами МНС-I. Структура протеолитического комплекса –
протеасомы.
Суть презентации АГ – размещение пептидов, образовавшихся в результате процессинга, в пептид-связывающем центре МНС и экспонирование на поверхности клеток. В составе молекулы I класса пептидсвязывающий центр замкнут с обеих концов и вмещает около 910 аминокислотных
остатков. Пептид заякорен в двух участках. Один в С-концевой части пептида, а другой –
в 2-й, 3-й, 5-й, или семи позициях. Центр связывания пептидов в МНС-II открыт с обоих концов, поэтому длина связывающихся с ним
пептидов составляет 1225 остатков. Заякоривается он в пяти местах, в позициях 1-й, 4-й, 6-й, 7-й, и 9-й пептида, и концы его выступают за края связывающей щели. У молекул обоих классов пептиды непосредственно связываются с «карманами» в каждом сайте. Вырожденность
пептидсвязывающего центра как основа вырожденности иммунологического распознавания. Связывание пептидов с пептид-связывающими центрами МНСгликопротеинов – суть распознающей функции МНС. Разная способность
индивидов к распознаванию пептидов белков после процессинга. Связь гаплотипов МНС с предрасположенностью к заболеваниям. Кросспрезентация
АГ – презентация пептидов экзогенных белков в комплексе с МНС-I. Значение кросспрезентации для борьбы вирусными инфекциями, не поражающими
АПК.
Презентация небелковых АГ(полисахариды, липиды, липогликаны,
фосфоантигены, мукополисахариды, микобактерий или измененные липиды
42
организма – сфинголипиды, фосфатидилхолины). Структура генного комплекса CD1. Внеклеточный процессинг АГ незрелыми дендритными клетками.
Участие МНС в селекции Т-лимфоцитов в тимусе
Молекулы МНС, экспрессируемые на эпителиальных клетках тимуса, как
главные участники в процессах селекции Т-лимфоцитов и формировании репертуара Т-лимфоцитов, обладающих рецепторами определенной антигенной
специфичности. Поскольку Т-лимфоциты своими АГ-распознающими рецепторами узнают чужеродные пептиды в комплексе с МНС-продуктами, они
должны научиться распознавать свои молекулы МНС. Это так называемая позитивная селекция, т. е. отбор только тех лимфоцитов, которые реагируют со
своими МНС. При этом «свой» означает молекулы МНС, экспрессированные
на эпителиальных клетках тимуса, а не на селектируемых лимфоцитах. Так,
показано, что у радиационных химер с фенотипом МНСА, защищенных
костным мозгом от мышей с фенотипом МНСВ,
Т-лимфоциты
распознают антигены в комплексе с МНСА, но не МНСВ. Еще одно подтверждение получено на гибридах с фенотипами МНС(А х В). Если после
неонатальной тимэктомии им подсаживали тимус от А, их Т-лимфоциты распознавали антигены только в контакте с МНСА. Связывание Т-лимфоцитов с
эпителиальными клетками тимуса спасает их от апоптоза.
Позитивная селекция дополняется этапом негативной селекции, которая
является причиной гибели около 98 % тимоцитов. Еще в 1969 г. М. Бернет высказал мысль о том, что в тимусе происходит делеция аутореактивных клонов.
Это было подтверждено рядом экспериментальных данных. Смысл этого процесса заключается в предотвращении иммунной реакции на собственные ткани. Так, если мышам с синдромом ТКИД (тяжелый комбинированный иммунодефицит), у которых на Т-лимфоцитах нет АГ-распознающих рецепторов,
перенести ген, кодирующий АГ-распознающий рецептор, специфичный к
самцовому АГ Н-у, то лимфоциты с таким рецептором появляются только в
организме самок, не имеющих этого АГ; у самцов трансгенные лимфоциты
подвергаются делеции как вредные.
Таким образом, в тимусе разрушаются опасные аутореактивные Тлимфоциты, игнорируются бесполезные и безвредные, т. е. те, которые не реагируют с МНС. При этом отбираются и допускаются к дальнейшей диффе-
43
ренцировке полезные тимоциты, т.е. те, которые с низкой аффинностью связываются с МНС.
Каким образом осуществляются эти два противоположных процесса  позитивная и негативная селекция при использовании одних и тех же молекул
МНС  остается не совсем ясным. Как положительный сигнал в клетке, реализующийся в дальнейшей дифференцировке во время положительной селекции, превращается в отрицательный сигнал, приводящий к апоптозу. На этот
счет имеется ряд гипотез. Судя по результату, во время положительной селекции апоптоза избегают Т-лимфоциты, которые с низкой аффинностью
связываются с МНС + пептид. Предполагают, что механизм, позволяющий им
избежать элиминации, связан с тем, что в кортикальной зоне тимуса эпителиальные клетки экспрессируют молекулы, которые связываются с низкоаффинными Т-лимфоцитами и делают связь прочной за счет авидности. В медуллярной зоне тимуса макрофаги и дендритные клетки не экспрессируют эти
адгезивные молекулы и, значит, низкоаффинные Т-лимфоциты избегают негативной селекции. Возможно также, что разные тимические клетки в положительной и отрицательной селекции секретируют разные факторы, которые вызывают выживание или гибель
Т-лимфоцитов. Не исключено, что на разных стадиях селекции сигнал в клетку передается через разные пути трансдукции. Так, если сигнал передается через СD3, то он является летальным для
незрелых Т-лимфоцитов. При позитивной селекции CD3 и TCR разобщены и
поэтому сигнал через TCR не вызывает его трансдукцию в клетку через CD3,
и Т-лимфоцит не погибает.
Иммунология репродукции.
Участие МНС на всех этапах репродуктивного процесса – выбор сексуального партнера в соответствии с гаплотипом МНС,как физиологические
запреты, препятствующие появлению МНС-гомозиготного потомства, реализующиеся на уровне невынашивания беременности и другой акушерской
патологии.Плод как полуаллогенный (или полностью аллогенный у суррогатной матери) трансплантат. Беременность - результат сложного взаимодействия между организмом матери и плодом. Относительность трофобластного барьера. Механизмы толерантности матери к АГ плода.Феномен беспорядочной экспресии тканеспецифических белков в медуллярных эпителиальных клетках тимуса. Эффект микрохимеризма – проникновение клеток плода
в циркуляцию матери и заселение органов, в том числе, тимуса. Цитокиновый профиль беременных, способствующий сохранению плода. На клетках
трофобласта не экспрессируются (или слабо экспрессируются) классические
44
молекулы МНСI. Это единственные из ядросодержащих клеток организма,
которые не экспрессируют МНСI. Механизм отсутствия экспрессии МНСI
связан особенностями транспорта цитозольных пептидов, препятствующих
встраиванию их в молекулы МНСI. Без этого МНСI не могут быть экспрессированы на поверхности клеток. В тоже время на клетках трофобласта выявлены неклассические молекулы МНСI – у человека это HLA-E и HLA-G.
Они не участвуют в представлении АГ Т-лимфоцитам, но их распознают рецепторы клеток врожденного иммунитета NK и Тγδ. После распознавания
указанные клетки генерируют ингибирующие сигналы для цитолитической
активности Ткиллеров. Исключительно важной для сохранения плода является роль растворимых изоформ HLA-G, которые блокируют рецепторы NK,
а также подавляют секрецию ИНФγ цитотоксическими Т-лимфоцитами и
усиливают ими секрецию ТФРβ. Показано, что HLA-G синтезируется самой
бластоцистой и что только эмбрионы, секретирующие растворимую изоформу HLA-G, способны к имплантации.
Толерантность матери к АГ плода объясняют два механизма: 1) Недавно открытый феномен беспорядочной экспресии тканеспецифических
белков в медуллярных эпителиальных клетках тимуса безусловно обеспечивает иммунологическую толерантность плода, но только к АГ матери, но не
отца. 2) В последние годы стало известно, что в процессе беременности
наблюдается так называемый эффект микрохимеризма – клетки плода проникают в циркуляцию матери и заселяют органы, в том числе, тимус. При
этом в тимусе на основе иммунного распознавания непрерывно происходит
делеция материнских Т-лимфоцитов, распознающих АГ плода и происходит
генерация Трег, обеспчивающих периферические механизмы толерантности.
После родов происходит освобождение организма матери от клеток плода.
Однако фетальный микрохимеризм может поддерживаться в печени и мозге
матери в органах, в которых клетки плода малодоступны иммунной системе.
В дальнейшем это может быть причиной тяжелых патологических проявлений.
В результате активного действия клеток трофобласта за счет его цитокинов в децидуальной оболочке формируется специфическое иммунное
микроокружение, защищающее плод. Эндометрий в узком временном промежутке (имплантационное окно) чувствителен к адгезивному воздействию
бластоцисты. Здесь многое зависит от благоприятного фона со стороны иммунной системы матери. В первые недели беременности в децидуальной
оболочке в основном накапливаются NK (80 %) и макрофаги (10 %). Показано, что они концентрируются в месте имплантации, и, хотя и секретируют
45
цитокины, но обладают ограниченной цитолитической активностью. Как уже
было сказано, активность их блокируется молекулами HLA-G. При беременности в децидуальной оболочке матки значительно увеличивается количество Тγδ-лимфоцитов, они как известно способны распознавать неклассические МНС антигены плода. Однако эти клетки секретируют ИЛ-10 и ТФРβ,
подавляющие иммунитет. В-лимфоциты в децидуальной оболочке отсутствуют. У беременных, начиная с 1 триместра, увеличивается содержание в
периферической крови Т-регуляторов. На их долю приходится 14% всех
CD4+ лимфоцитов децидуальной оболочки.
Еще одним механизмом, обеспечивающим толерантность матери, является индукция клетками трофобласта апоптоза потенциально опасных для
плода материнских лимфоцитов по Fas зависимому пути.
На границе соприкосновения клеток матери и плода клетками трофобласта секретируются растворимые вещества с иммуносупрессирующей
активностью.
Самые ранние этапы беременности контролируются прогестероном,
хорионическим гонадотропином и другими гормонами, обладающими иммуннодепрессивной активностью. Прогестерон и эстрадиол регулируют в
мукозальной иммунной системе транспорт иммуноглобулинов, уровни цитокинов, распределение клеточных популяций, презентацию антигенов и т. д. в
процессе репродуктивного цикла: оплодотворение, имплантация, беременность, роды.
На процесс имплантации и инвазии трофобласта влияют многие регуляторные и провоспалительные цитокины, муцины, компоненты комплемента, молекулы адгезии, матриксные металлопротеиназы. Все это создает иммунологический фон с преобладанием Тх2, благодаря чему становится возможной продукция блокирующих факторов, скрывающих антигены трофобласта от иммунной системы матери. Большая роль при этом отводится
ТФРβ, обладающему иммунносупрессивной активностью в отношении иммунокомпетентных материнских клеток.
Существенную роль в предотвращении отторжения плода придают
белку ТJ6, который присутствует в высочайших концентрациях при имплантации и сохраняется на высоком уровне в течение всей беременности. У
женщин с нормально протекающей беременностью он постоянно присутствует на поверхности И-лимфоцитов. Напротив, экспрессия NJ6 на циркулирующих NK связана с неблагоприятным исходом беременности. Прогестерон стимулирует выработку ТJ6.
Существенное внимание уделяется также роли апоптоза при бременности как важнейшего механизма инвазии трофобласта и трансформации де46
цидуальной ткани. Ограничение материнского иммунного ответа достигается
связыванием FasL, на поверхности клеток трофобласта с рецепторами Fas на
активированных лимфоцитах матери. Нарушение апоптоза ассоцируется с
патологическими изменениями слизистой оболочки матки и реализацией
аутоиммунных механизмов осложнений беременности.
Локально иммунная привилегия плаценты обеспечивается также иммунносупрессивной молекулой 2,3-дэоксигеназой, уменьшающей содержание триптофана ниже порога нормального функционирования Т-лимфоцитов,
а также Трег. Содержание Трег в достигает максимума в 2-м триместре беременности, в зоне непосредственного децидуальной оболочки с тканями
плада на их долю приходится 14% от числа всех Т-лимфоцитов.
Что касается роли АТ при развитии беременности, то их количество
возрастает до максимума в поздние сроки. Прежде всего – это АТ на эпитопы HLA. Они не только не играют никакой деструктивной роли, но предохраняют плод от повреждения факторами клеточного иммунитета матери.
Единственный пример повреждения плода материнскими антителами – это
гемолитическая болезнь новорожденных, вызываемая антителами против резус фактора – Rh.
Однако говорить о беременности как о иммунодефицитном состоянии
вряд ли возможно, так как у беременных сохранен и гуморальный и клеточный иммунный ответ.
Ведущей системой иммунитета материнского организма, определяющей механизмы иммунной привилегии плода является врожденный иммунитет. Механизмы иммунной привилегии при беременности:
- экспрессирование трофобластами PD-LI
- секреция индолдезоксигеназы (ИДО)
ЧАСТЬ III. ЭФФЕКТОРНЫЕ ФУНКЦИИ АДАПТИВНОГО ИММУНИТЕТА
В этом разделе рассматривается структурная организация системы иммунитета – ее органы и ткани, особенности рециркуляции клеток иммунной системы, а также все реакции адаптивного иммунитета - антителогенез, развитие цитотоксических реакций, реакции гиперчувствительности, иммунологическая толерантность и иммунологическая память. В этой части описаны
механизмы многоступенчатой регуляции иммунологических реакций и последствия ее нарушения.
1.Органы и клетки иммунной системы
47
Центральные и периферические органы иммунитета. Благодаря уникальной способности клеток иммунной системы к миграции и рециркуляции,
все ее ткани и органы функционируют как единое целое.В центральных лимфоидных органах происходит дифференцировка лимфоцитов, а в периферических – контакт лимфоцитов с АГ и развитие иммунного ответа со всеми его
атрибутами. Центральные органы иммунитета млекопитающих - костный
мозг и тимус. Центральные органы иммунитета - компартменты для селекции
В- и Т-лимфоцитовУ птиц к центральным органам иммунитета относится
сумка Фабрициуса, в которой происходит дифференцировка В-лимфоцитов.
Костный мозг - источник всех ростков кроветворения, в т. ч. лимфоидного и частично миелоидного – основы всех клеток иммунной системы. Полипотентные стволовые кроветворные клетки (ПСК), мезенхимальные стволовые
клетки. Метод Тилла и МакКуллоха для подсчета полипотентных кроветворных стволовых клеток. Маркеры стволовых кроветворных клеток. Общая схема гемопоэза и в частности лимфопоэза. Скорость репликации и дифференцировки ПСК поразительна. Каждый час в костном мозге человека образуется от
3 до 10 млрд. клеток, а при необходимости (кровопотеря, стресс, инфекционные заболевания) скорость этого процесса может увеличиваться в десятки раз.
Кроветворная ткань представлена цилиндрическими скоплениями вокруг артериол. Клетки различных типов располагаются в кроветворной ткани островками. Наибольшее их число сосредоточено в периферической части просвета
костномозгового канала. По мере созревания кроветворные клетки костного
мозга перемещаются от периферии к центру, где они проникают в синусоиды
и в кровоток. Помимо костного мозга, ПСК присутствуют в небольших количествах в периферической крови. Богатым их источником является пуповинная кровь и плацента. От ПСК следует отличать мезенхимальные стволовые
клетки – МСК, источником которых тоже является костный мозг. В последние
годы именно они привлекают внимание исследователей, благодаря их способности дифференцироваться в разные типы клеток и возможности длительного
культивирования. В настоящее время разработаны методы аффинного выделения стволовых клеток костного мозга, например, с помощью моноклональных антител к их дифференцировочному маркеру CD34. Культивирование
ПСК возможно и in vitro. Костный мозг служит основным местом дифференцировки В-лимфоцитов у млекопитающих.
Тимус- Эпителиальная часть (строма) является стабильной составляющей тимуса, а лимфоидная – транзиторной. Тимус специализирован исключительно на развитии Т-лимфоцитов. Их предшественники мигрируют в ти48
мус из костного мозга (в эмбриогенезе из печени), созревают, дифференцируются, проходят селекцию и эмигрируют в периферический отдел иммунной
системы, где включаются в рециркулирующий пул Т-лимфоцитов. Тимус является также железой внутренней секреции и осуществляет непосредственную
связь иммунной и нейроэндокринной систем.
Тимус млекопитающих состоит из двух долей, каждая ограничена капсулой. От капсулы отходят пергородки, разделяющие доли на дольки на
уровне наружной части – коры. Внутренняя часть (мозговая) едина для каждой доли. Строма тимуса содержит несколько типов клеток, создающих каркас органа и формирующих специфическое микроокружение для дифференцирующихся Т-лимфоцитов. Основа каркаса – эпителиальные клетки. Основные функции эпителиальных клеток реализуются в виде контактных взаимодействий с другими клетками. Они экспрессируют молекулы Jadded и Delta,
которые являются лигандами для основных дифференцировочных факторов
Т-лимфоцитов – Notch-1 и Notch-3. Кроме этого, они секретируют ряд цитокинов, которые формируют «малую цитокиновую сеть», обладающую некоторой автономией по отношению к общей цитокиновой сети организма. В малой
сети цитокины могуь выполнять функции, которые не выполняют в общей сети. Секретируемый эпителиальными клетками ИЛ-7, необходим для выживаемости и роста дифференцирующих лимфоцитов, ИЛ-1β, ИЛ-6, ИЛ-8, ФНОα
выполняют в тимусе роль не провоспалительных, как обычно, а дифференцировочных факторов. Эпителиальные клетки тимуса находятся в тесном контакте с лимфоидными клетками за счет образования адгезивных взаимодействий.
Особая разновидность клеток тимуса – клетки-няньки. Расположенные в слоях коры тимуса, они образуют агрегаты, обволакивая лимфоциты.
Одна клетка-нянька может окружать несколько сотен лимфоцитов. В настоящее время считают, что внутри клеток-нянек осуществляется апоптоз Тлимфоцитов, не прошедших положительную селекцию. В мозговом веществе
тимуса находятся так называемые тельца Гассаля – это морфологические
структуры, образованные медуллярными эпительальными клетками. Показано, что они секретируют цитокин TSLP, играющий роль в при дифференцировке Трег, посредством действия на них активированных дендритных клеток.
Основная функция эпителиальных клеток тимуса – проведение положительной и отрицательной селекции Т-лимфоцитов. Для этого они экспрессируют
молекулы MHCI и MHCII, а также костимулирующие молекулы CD80,
CD86,CD40. Для эффективной отрицательной селекции, связанной с недопущением на периферию аутореактивных Т-лимфоцитов, в эпителиальных
49
клеткам мозгового вещества происхлдит так называемая беспорядочная экспрессия многих тканеспецифических АГ организма. Считается, что в этих
клетках в общей сложности экспрессируется до 3000 таких генов.
2.Периферические органы иммунной системы
К периферическим органам иммунной системы относятся селезенка, лимфатические узлы, миндалины, пейеровы бляшки, аппендикс. Лимфоидная
ткань слизистых, представляющая собой скопления лимфоцитов, не оформленные капсулой, также относят к периферическим компартментам системы.
К периферическому отделу также относятся лимфоидные скопления в нелимфоидных органах – в Laminapropria (собственная пластинка) кишечника и
матки, солитарные фолликулы слизистых, внутриэпителиальные лимфоциты
слизистых и кожи, так называемые молочные пятна сальника. Общим в
структуре всех периферических лимфоидных органов является то, что в них
имеются определенные зоны для
Т- и В-лимфоцитов; Т-лимфоциты занимают тимус-зависимые зоны, т. е. паракортикальные, а В-лимфоциты сосредотачиваются в фолликулах.
Главной структурной особенностью иммунной системы является рециркуляция клеток между центральными и периферическими органами по сосудам крови и лимфатическим сосудам. В периферических органах происходит взаимодействие В- и Т-лимфоцитов с антигенами и с другими вспомогательными клетками.
3.Клетки иммунной системы
Антигенпредставляющие клетки (АПК)
Разнообразие и свойства АПК. Дендритные клетки как профессиональные
АПК, уникальная клеточная популяция. Типы других АПК. История описания их морфологии и функций. Лимитирующая роль дендритных клеток в
развитии иммунных реакций. Тримолекулярный комплекс при взаимодействии АПК и Т-лимфоцита. Образование иммунного синапса.
В-лимфоциты.
В-лимфоциты - клетки гуморального иммунного ответа. Дифференцировка
В-лимфоцитов происходит в два этапа – антиген-независимый и антигензависимый этапы.
50
АГ-независимая дифференцировка В-лимфоцитов. Экспрессия геновRAG1,
RAG2 и TdT, необходимых для реаранжировки генных сегментов иммуноглобулиновых генов, на поверхности В-лимфоцитов с самыми ранними
маркерами В-лимфоцитов- димерамиIg и Ig и CD19.Этап реаранжировки генных сегментов иммуноглобулиновых генов. Иерархия реаранжировки
и механизм формирования зрелого гена для Vи C доменов тяжелых и легких
цепей иммуноглобулинов.На стадии незрелого В-лимфоцита происходит
негативная селекция в костном мозге. Формирование антигенраспознающего рецептора зрелого В-лимфоцита.
Этапы АГ-зависимой дифференцировки В-лимфоцитов. Распознавание рецептором нативного АГ и последующая экспрессия генов, кодирующих костимулирующие молекулы. Взаимодействие с Т-хелпером.
Дифференцировка в плазматические клетки. Переключение изотипа иммуноглобулинов,
созревание аффинитета рецепторов. Д ве субпопуляции В-лимфоцитов  В-2
и В-1. Различие их поверхностных маркеров и функций. Значение субпопуляции В1 лимфоцитов для развития аутоиммунных заболеваний.
Т-лимфоциты
Дифференцировка и характеристика Т-лимфоцитовДва пути экспрессии
антигенраспознающих рецепторов Т-лимфоцитов. 1. ТCR начинает экспрессироваться в незрелых Т-лимфоцитах, имеющих на поверхности лишь маркер
Thy-1. В них происходит реаранжировка генов - и -цепей ТCR и экспрессия
соответствующих продуктов. Маркеры CD4 и CD8 в них отсутствуют. Таких лимфоцитов (их фенотип  ТCR / , CD3+,CD4-, CD8-)мало, около 5 %.
Они недостаточно эффективно подвергаются селекции в тимусе, поэтому среди них есть аутоагрессивные клоны, играющие роль в аутоиммунных реакциях. Это Т-лимфоциты с низкой аффинностью реагируют с широким спектром
микробных АГ, образуя первую линию обороны организма против микробной
и аллергенной атаки, особенно в слизистой желудочно-кишечного тракта. 2.
Другой путь созревания лимфоцитов начинается с экспрессии на одной и той
же клетке CD4 и CD8. В клетках с таким фенотипом начинается перестройка
генных сегментов - и -цепей ТCR и экспрессия CD3. Фенотип этих клеток CD4+CD8+TKPCD3+. Затем одни из них утрачивают CD4 и превращаются в
иммунокомпетентные Т-киллеры, а другие утрачивают CD8, превращаясь в Тхелперы.
В результате созревания в тимусе 90 % Т-лимфоцитов имеют
ТCR /  и 10 % - ТCR - /. Различия в локализации и функциях αβ- и γδ-Тлимфоцитов. Особенности иммунного распознавания АГ этими субпопуляциями клеток. Субпопуляции Т-лимфоцитов. Тх1, Тх2, Тαβ-киллеры (Тк) Тк,
51
Трег, Тγδ- лимфоциты, спектр АГ, распознаваемых Т-лимфоцитами, NKT особая субпопуляция Т-лимфоцитов. Описание маркеров и функций разных
субпопуляций, их взаимодействие. Позитивная селекция Тлимфоцитов - отбор только тех лимфоцитов, которые реагируют со своими МНС. При этом
«свой» означает молекулы МНС, экспрессированные на эпителиальных клетках тимуса, а не на селектируемых лимфоцитах. Негативная селекции, которая
является причиной гибели около 98 % тимоцитов, которые с высокой степенью аффинности реагируют с МНС+АГ на клетках тимуса. Таким образом, в
тимусе разрушаются опасные аутореактивные Т-лимфоциты, игнорируются
бесполезные и безвредные, т. е. те, которые не реагируют с МНС. При этом
отбираются и допускаются к дальнейшей дифференцировке полезные тимоциты, т.е. те, которые с низкой аффинностью связываются с МНС.
4. Индукция и регуляция иммунного ответа
В этом разделе Первичный и вторичный иммунный ответ, сравнение их динамики и эффективности. Развитие иммунологической памяти при вторичном иммунном ответе.
Антителогенез
Значение реакций врожденного иммунитета (фагоцитоз и др.) в развитии
гуморальной реакции адаптивной иммунной системы - антителогенеза. Распознавание АГ В-лимфоцитами. Образование петчей и кэпа. Интернализация комплекса антиген-антитело. Процессинг антигена в В-лимфоцитах Презентация АГ после процессинга Т-лимфоцитам хелперам (Тх). Необходимость двух сигналов для индукции пролиферации и дифференцировки Влимфоцитов - 1) от АГ и 2) от Тх. Связывание Т-клеточного антигенраспознающего рецептора Тх МНСII+ антигенный пептид на В-лимфоците. Взаимодействие СD4 Тх с β цепью МНСII. Связь CD40 В-лимфоцита с СD 40Lна
Т-х. Связывание CD80/86 В-лимфоцита с CD28 Тх. Взаимодействие адгезивных молекул на взаимодействующих клетках. Дифференцировка и пролиферация В-лимфоцитов в плазматические клетки. Влияние цитокинов. В1 и В2
субпопуляции, различия в их функционировании.
Развитие цитотоксической иммунной реакции.
Роль факторов врожденного иммунитета (натуральные киллеры, дендритные
клетки и др.) Индуктивная фаза цитотоксической реакции. Распознавание Тх
антигенного пептида после процессинга на АПК в комплексе с МНСII. Образование тримолекулярного комплекса. Связь CD 28 на Тх с В7 на АПК. Экс52
прессия гена ИЛ-2 и гена рецептора ИЛ-2. Активация Ткиллеров путем взаимодействия с Тх. Пролиферация Ткиллеров. Распознавание клеток-мишеней
Ткиллерами – взаимодействие их антиген-распознающего рецептора с антигенным пептидом, экспонированным в комплексе МНСIна клетке-мишени.
Два пути уничтожения мишени Ткиллером – секреторный (перфорины, гранзимы) и несекреторный (апоптоз). NKT клетки как особая субпопуляция,
обладающая как свойствами NK, так и свойствами Т-киллеров.
Формирование иммунологической памяти.
В- и Т-клетки памяти, их характеристика. Профили генной экспрессии в
клетках памяти, отличные от таковой в эффекторных клетках. Отличия первичного и вторичного иммунных ответов. Актуализация иммунной системы,
роль в иммунной защите организма. Использование феномена иммунологической памяти для вакцинации.
Иммунитет слизистых.
Роль трансцитоза и М-клеток слизистых для развития иммунных реакций в
слизистых. Роль бактерий-комменсалов.
Использование механизмов мукозального иммунитета для конструирования
съедобных вакцин
Регуляция иммунного ответа.
Регуляция иммунного ответа включает два основных компонента : 1) состояние иммунной системы, т. е. наличие репертуара Т- и В-лимфоцитов, функционирование ее органов и тканей, контроль этого состояния со стороны
нейроэндокринной системы и т. д. Все эти факторы определяют готовность
иммунной системы к ответу и не зависят от специфичности АГ; 2) специфичная по отношению к АГ регуляция, определяющая качество иммунного
ответа и его уровень.
Генетический контроль иммунного ответа. Генетический контроль иммунного ответа также проявляется на двух уровнях. Первый – это контроль иммунного ответа безотносительно к его специфичности, а второй – в зависимости от конкретного АГ.
Поскольку в иммунный ответ включается огромное количество разнообразных клеток и функционирует еще большее количество разных генов, аллельные формы генов, весь генотип в целом задействован в регуляции иммунного ответа. Впервые Биоцци удалось с помощью инбридинга и селекции
вывести линии мышей, оппозитно реагирующие на эритроциты барана и го53
лубя. Оказалось, что альтернативным образом они реагируют на целый ряд
(но не на все) тимумс-зависимых и тимус-независимых АГ. В процесс селекции вовлечено более 10 генов этих мышей. На этих же животных показано,
что высокий уровень иммунного ответа не всегда коррелирует с устойчивостью к инфекции. При иследовании механизмов высокой и низкой отвечаемости мышей Биоцци показано, что, в частности, это коррелирует с интенсивностью пролиферации лимфоцитов.
В подавляющем большинстве случаев иммунный ответ конкретен по
отношению к АГ. Одна и та же особь является высоко реагирующей на один
(или несколько АГ) и низко реагирующей на другие АГ. Установлено, что
определяется это на уровне Ir-генов, локализующихся в МНС-области, а
именно генами II класса МНС. Действие этих генов осуществляется через
презентацию антигенных пептидов Т-хелперам. Очевидно, продукты разных
аллелей этих генов образуют разную конфигурацию пептид-связывающего
центра. Для одних пептидов она оказывается оптимальной для связывания, а
для других – неприемлемой. В первом случае наблюдается высокий, а во
втором низкий иммунный ответ или полное отсутствие иммунного ответа.
Предпочтительная презентация на конкретных аллельных продуктах HLA
пептидных фрагментов некоторых возбудителей инфекционных заболеваний
является предпосылкой к устойчивости носителей данного гаплотипа HLA к
инфекции. Так, пептиды вируса гриппа встраиваются в молекулы В27 и А2,
поэтому люди с гаплотипом В7и А2 относительно устойчивы к заболеванию
гриппом. Наоборот, связывание аутоантигенов щитовидной и поджелудочной железы с молекулами В8 и DR3 обусловливает положительную ассоциацию с заболеванием тиреоидитом Хашимото и ювенильным сахарным диабетом.
Кроме HLA, иммунный ответ могут контролировать также аллельные
варианты генов LMP, участвующие в формировании протеасомы и генов
TAP, ответственных за транспорт пептидов в эндоплазматический ретикулум.
Выше сказанное подтверждается ассоциацией различных патологий у
человека с гаплотипами HLA. В настоящее время проблема «HLA и болезни»
даже выделена в отдельную область исследований HLA-биологию.
Регулирующая роль АГ и АТ. Значение регуляции специфическими клетками
– Трег. Цитокины – специфические индукторы и регуляторы иммунных реакций. Семейство интерферонов. Интерлейкины. Хемокины. Механизмы супрессии иммунного ответа. Пассивная смерть лимфоцитов после элиминации АГ. Гибель лимфоцитов после активации|, индукция на поверхности Т54
лимфоцитов молекул CTLA-4, ограничивающая их пролиферацию и дифференцировку. Патологии, связанные с нарушением регуляции иммунного ответа. Синдром хронической усталости как иммунопатология.
5. Типы реакций гиперчувствительности
Неадекватно высокий или избыточный иммунный ответ – реакции гиперчувствительности. Классификация реакций гиперчувствительности (I–IV типы).
Механизмы развития гиперчувствительности каждого типа. История открытия реакций гиперчувствительности.
I тип – аллергия и анафилаксия.
Аллергены. Классификация аллергенов. Причины аллергических реакций.
Роль генетической предрасположенности к развитию аллергии. Роль экологических факторов в развитии аллергических реакций. Механизмы аллергии
и анафилаксии. Особенности аллергической иммунной реакции. Роль факторов врожденного иммунитета. Медиаторы аллергического воспаления. Методы неспецифического и специфического лечения аллергии. Использование
ДНК-вакцин для лечения аллергии. Антиаллергические лекарственные препараты нового поколения. Профилактика аллергии.
II тип – антителозависимая клеточная цитотоксичность.
Аллергены, вызывающие эти реакции, механизмы развития. Гемотрансфузионные осложнения и гемолитическая болезнь новорожденных
III тип гиперчувствительности. Болезни иммунных комплексов.
Методы их лечения. Растворимые и нерастворимые иммунные комплексы.
Сывороточная болезнь, осложнения при лечении сифилиса и проказы.
Гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ, IV)
Особенности аллергенов, индуцирующих ГЗТ. Значение при туберкулезе и
других инфекциях с продуктивным типом воспаления.
Псевдоаллергические реакции. Механизмы их развития.
6. Толерантность и аутоиммунитет
Стохастическая основа формирования репертуара рецепторов В- и Тлимфоцитов является основой возникновения аутореактивных клонов В- и Т55
лимфоцитов, способных реагировать с нормальными структурами организма,
его клетками. Селекция в костном мозге и тимусе, апоптоз лимфоцитов, реагирующих со «своими» структурами с высокой степенью аффинности. Выход на периферию лимфоцитов, распознающих своими рецепторами с низкой
аффинностью МНС+ антигенные пептиды «своих» белков. Нейроэндокринная регуляция иммунного ответа.
А) История исследования феномена толерантности.
Б) Естественная толерантность как способ обезопасить нормальные ткани организма от атаки иммунной системы.
В) Механизмы естественной толерантности. Селекция В- и Т-лимфоцитов в
центральных органах иммунитета, периферические механизмы поддержания
толерантности.
Г) Механизмы индуцированной толерантности. Высокодозовая и низкодозовая толерантность. Роль распознавания АГ факторами врожденного иммунитета для индукции толерантности. Представление о толерогенах. Редактирование мРНК Т-клеточного антиген-распознающего рецептора и анергия аутоспецифичных клонов Т-лимфоцитов как дополнительные механизмы поддержания толерантности. Блокирование аутореактивных клонов В- и Тлимфоцитов Т-регуляторами.
Д) Иммунная привилегия как одна из форм толерантности. Обособление от
контакта с иммунной системой привилегированных органов – семенников,
глаз, ногтевых пластинок, волосяных фолликулов, мозга. Поддержание привилегированности иммуносупрессорами – ТФР и ИЛ-10, факторами инактивации комплемента, Трег, низким содержанием АПК, ограниченной экспрессией на дендритных клетках молекул МНС-I и МНС-II, и т. д. Конститутивная экспрессия на клетках привилегированных органов иммуносупрессоров – ТФР и ИЛ-10 и FasL. Механизмы оральной толерантности. Индукция оральной толерантности как метод лечения аутоиммунных и аллергических заболеваний.
Е) Срыв толерантности как причина развития аутоиммунных реакций и аутоиммунных заболеваний (АИЗ).
Органоспецифические и системные АИЗ. Аутоантитела и аутоагрессивные цитотоксические Т-лимфоциты как основные индукторы аутоиммунного воспаления. Роль цитокинов в развитии АИЗ. Роль поликлональной активации В- и Т-лимфоцитов в индукции АИЗ. Структурные и функциональные особенности аутоантител при АИЗ. Использование определения аутоан56
тител для диагностики АИЗ. Ассоциация АИЗ предшествующими инфекционными заболеваниями. Роль вирусных и бактериальных суперантигенов и
перекрестно реагирующих антигенов (белки теплового шока и т.п.). Роль
нарушения баланса цитокинов. Феномен идиотипической мимикрии биологических рецепторов антиидиотипическими антителами. Роль наследственных факторов в развитии АИЗ, результаты близнецового анализа. Ассоциация АИЗ с гаплотипами МНС. Современные методы лечения АИЗ.
7. Противоопухолевый иммунитет
А)Злокачественные и доброкачественные опухоли как биологическое явление.Механизмы злокачественной трансформации клеток как нарушение
дифференцировки клеток многоклеточного организма. Первичные опухоли и
метастазы.Основные свойства опухолевых клеток, автономность, способность к инвазии и метастазированию, нерегулируемость роста, нарушение
дифференцировки и др. Модели экспериментальной онкологии.
Б) причины возникновения опухолей. Химические канцерогенные вещества.
Видовая и тканевая специфичность канцерогенов. Так называемые «профессиональные раки». Микроорганизмы как причины развития злокачественных
опухолей. Онкогенные вирусы, особенности их взаимодействия с клеткойхозяином. Роль инфицирования бактериями Helicobacter pylori в развитии
рака желудка. Роль гормонального дисбаланса в развитии гормонозависимых
опухолей. Канцерогенный риск бортов, отсутствия вскармливания грудью.
Курение и рак. Роль лекарственных препаратов и медицинских процедур.
Мутационная и эпигенетическая теории развития злокачественных опухолей.
Роль генетической предрасположенности в возникновении злокачественных
опухолей. Онкогены и антионкогены. Роль в опухолевой прогрессии.
В) антигены опухолевых клеток как основа развития противоопухолевого
иммунитета. Специфические опухолевые АГ и ассоциированные с опухолью
АГ. Экспрессия рецепторов врожденного иммунитета опухолевыми клетками. Особенности опухолевых антигенов.
Д) Парадоксы противоопухолевого иммунитета. Разнонаправленность иммунного ответа на опухоль - иммунная система как враг и друг опухолям.
Концепция иммунологического надзора. 3-Стадийная динамика взаимоотношений иммунной системы и опухоли, три Е: elimination (удаление), eqilibrium (равновесие), escape (ускользание). Эффекты врожденного иммунитета
на опухолевые клетки. Уничтожение натуральными киллерами, макрофагами
и рядом гуморальных факторов. Отрицательная роль факторов врожденного
57
иммунитета – усиление способности к инвазии и метастазированию. Физиологическая супрессиия иммунной системы растущей в организме опухолью.
Развитие патологической привилегии для опухолей.
Е) Иммунотерапия злокачественных опухолей как метод, дополняющий радикальные методы (хирургический, радиационный). Противоопухолевые лечебные вакцины на основе дендритных клеток. Активация клеток иммунной
системы за счет введения в них генов цитокинов. Предохранение кроветворных стволовых клеток пациента от токсического действия химиопрепаратов
(введение в них гена множественной лекарственной устойчивости). Использование для лечения опухолей иммунотоксинов.
Д) Генная терапия опухолей – введение в опухолевые клетки генетических
конструкций, усиливающих иммуногенность опухолевых клеток, включающих в них апоптоз и т.п. Внутриклеточная иммунизация  введение генов,
кодирующих АТ (интрабоди) против продуктов онкогенов, рецепторов для
ростовых факторов. Такие АТ подавляют функцию указанных белков в клетке. Введение соответствующих антисенс ДНК и РНК для избирательного
нокаута генов, играющих главную роль в злокачественной трансформации
клеток, блокирование онкогенов, рецепторов ростовых факторов и гена теломеразы. Ген з53 как мишень генотерапии.
Е) Виротерапия злокачественных опухолей. Использование аденовирусов,ортопоксвирусови вирусов других видов для лечения опухолей человека.
Механизмы влияния вирусов на опухолевые клетки и на противоопухолевый
иммунитет
8. Иммунный ответ против инфекций
Классификация инфекционных агентов. Особенности антигенной
структуры патогенов. Распознавание молекулярных паттернов патогенности
рецепторами клеток врожденного иммунитета. Важная роль факторов врожденного иммунитета в элиминации инфекционных агентов и в определении
стратегии против них механизмов адаптивного иммунитета.
Воспаление как один из главных механизмов врожденного иммунитета. Гуморальные и клеточные факторы, их взаимодействие. Функции натуральных киллеров и NKT в отношении клеток, зараженных вирусами.
Противовирусный иммунитет. Типы взаимодействия вирусов с клетками. Зависимость стратегии противовирусной защиты от типа репликации
58
вируса в клетке. Особенности презентации вирусных АГ и распознавания их
иммунной системой.
Двоякая роль антител при инфекциях – защитная и способствующая
усилению инфекционного процесса.
Цитотоксическая активность Т-лимфоцитов. Распознавание АГ вирусов Т-лимфоцитами. Развитие цитотоксической реакции - индукторная и
эффекторная фазы и их регуляция. Роль цитокинов в реализации функции
цитотоксических Т-лимфоцитов. Роль антителозависимой клеточной цитотоксичности в противовирусной защите.
Механизмы избегания вирусами иммунной защиты – высокая мутабильность распознавемых иммунной системой структур, вмешательство в
презентацию АГ, связывание некоторых компонентов комплемента, подавление экспрессии генов МНС, торможение вирусными белками апоптоза зараженных клеток активно, регуляция в соответствии со своими потребностями
цитокиновой сети, и т. п.
Иммунитет против бактериальных инфекций. Экстарклеточные и
внутриклеточные бактерии. Взаимодействие бактерий с факторами врожденного иммунитета. Развитие иммунного ответа на бактерии. Способы ускользания бактерий от факторов врожденного иммунитета. Болезнь Лайма.
Противопаразитарный иммунитет. Туберкулез, малярия, сенная болезнь, сифилис, проказа как наиболее опасные бактериальные инфекции.
Механизмы иммунной защиты против паразитарных инфекций. Роль IgE и
тучных клеток.
Синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД)
История появления заболевания и история открытия вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Группы риска заболевания ВИЧ-инфекцией. Эпидемиологическая картина ВИЧ-инфекции. Заболеваемость ВИЧ-инфекцией в
мире и в России. Диагностика ВИЧ-инфекции.
Морфология и геном ВИЧ. ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Характер взаимодействия
вируса с клетками. Мишени ВИЧ. Жизненный цикл ВИЧ как типичного
представителя ретровирусов. Значение молекул-корецепторов в присоединении вируса к мембранам клеток-мишеней.
Фазы течения инфекционного процесса при ВИЧ-инфекции, клиническая картина заболевания. Патогенез СПИДа. Прямой и опосредованный механизмы гибели Т-лимфоцитов хелперов. Сопутствующие инфекции.
Особенности развития иммунных реакций при ВИЧ-инфекции. Аутоиммунный компонент при ВИЧ-инфекции.
59
Коллизии вакцинации при ВИЧ-инфекции. Лечебные и профилактические вакцины. Международный проект «Вакцины против СПИДа». Трудности в создании вакцин против ВИЧ. Беспрецедентная мутабильность ВИЧ.
Препятствия с испытанием кандидатных вакцин.
Современные методы лечения СПИДа.
Генетически обусловленные (наследственные, первичные) иммунодефициты. В-клеточные и Т-клеточные иммунодефициты. Дефициты, обусловленные нарушениями в клеточных взаимодействиях и передаче сигналов в
клетки. Дефициты системы комплемента.
5.
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Главной формой обучения является чтение лекционного курса, во
время которого преподаватель отвечает на все возникшие у студентов вопросы. Преподаватель регулярно готовит и издает учебно-методические пособия.
Эти пособия размещаются и в электронном виде на сайте Факультета естественных наук. Всего автором данного УМК издано 6 учебных пособий по
иммунологии. Последнее - «Новая иммунология»- в 2012 году.
На сайте ФЕН НГУ представлены презентации к лекционному материалу.
6.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЫ СТУДЕНТОВ. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО
КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Текущий контроль. Формой текущего контроля при прохождении дисциплины «Иммунология» является контроль посещаемости лекций, сдача заданий
для самостоятельной работы, сдача домашних заданий и написание контрольных работ. Всего в течение семестра студент получает не менее 10 заданий для самостоятельной работы различной сложности.
Для того, чтобы быть допущенным к зачету, студент должен успешно
написать три контрольных работы.
Контрольные работы пишутся строго в установленный срок, который указан в Программе занятий на текущий год. В случае отсутствия на контрольной работе по уважительной причине (наличие медицинской справки) контрольную работу можно переписать в течение недели от окончания срока
действия справки.
В зависимости от работы в течение семестра студент имеет право на полу60
чение оценки без прохождения зачета (оценки-«автомата»). Для этого он
должен написать три контрольных работы на оценку не ниже «удовлетворительно».
Оценка-«автомат» выводится как средняя из полученных студентом по результатам работы в семестре.
Итоговый контроль. Итоговую оценку за семестр студент может получить на
зачете в конце семестра, где студент имеет возможность либо повысить
оценку, полученную им «автоматом», либо получить любую положительную
(или неудовлетворительную) оценку в случае отсутствия у него «оценкиавтомата» по результатам работы в семестре.
Список рекомендованной литературы
Т. И. Ульянкина «Зарождение иммунологии», М. 1994.
Ройт A. Основы иммунологии. М. Мир.1991
А. Ройт, Дж. Бростофф, Д. Мейл. М. Мир. 2000.
Снелл В., Доссе Ж., Нэтенсон С. Совместимость тканей.
М.: Мир, 1979. 501 с..
Иммунология (Под ред. У. Пола). М.: Мир, 1989. тт.13.
Weissman I.L., Cooper M., D. How the immune system develops. Scientific
Amerikan. 1993. Р. 33-39.
8. Cantrell D. T cell antigen receptor signal transduction pathways. Ann. Rev.
Immunol. 1996. 14: 259-274.
9. Monaco J.J. Pathways of antigen processing. Immunology today.1992. Vol.
13, N 5. P. 173184.
10.Germain . R. N., Margulies D. H. The biochemistry and cell biology of antigen processing and presentation. Ann. Rev. Immunol. 1993.Vol. 11. P.
403450.
11.Parijs L. V., Abbas A. K. Homeostasis and self-tolerance in the immune system: turning lymphocytes off. Science. 1998. Vol. 280. P. 243248.
12.Р. М. Хаитов. Физиология иммунной системы. Москва, 2005. 375 с.
13.А. А. Ярилин. Иммунология. ГЭОТАР-Медиа, 2010.752 с.
14.Н. А. Попова. Иммунология. Издательство НГУ, 2006. 255с
15.Н. А. Попова. Новая иммунология. Новосибирск. 2012. 336 с.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
61
Перечень примерных вариантов заданий для выполнения контрольных
работ.
Каждый студент получает свой вариант контрольных вопросов.
Контрольная № 1
1. Что такое врожденный имунитет? Сравните с приобретенным иммунитетом
Назовите лиганды для C1 компонента комплемента
Эпитопы АГ для В-л
2. Перечислите факторы Вр. И
Биологические эффекты комплемента
Видовая специфичность АГ
3. Фагоцитоз
Альтернативный путь активации комплемента
Сравните АГ и гаптены
4. Стадии фагоцитоза
Классический путь активации комплемента
Что такое АГ?
5. Клеточные факторы Вр И
Назовите анафилотоксины, образующиеся при активации комплемента
Почему при травме одного семенника есть угроза повреждения второго?
6. Гуморальные факторы Вр И
Чем образуется мембраноатакующий комплекс?
свойства АГ
7. Роль барьеров в Вр И
Что такое эйкозаноиды? Роль в воспалении и аллергии
Как возникает резус-конфликт?
8. Взаимодействие иммунной системы и врожденного иммунитета
Центральное событие, объединяющее 3 пути активации комплемента
Химическая природа АГ
9. Гаптены
Роль С4а, С5а и С3а-компонентов комплемента
Мимикрия АГ
10. Как патогены ускользают от факторов НР?
Концентрация какого компонента комплемента наибольшая в сыворотке крови?
Структура его
62
Сравните эпитопы для для В- и Т-АГраспознающих рецепторов
11. Опишите барьерные свойства слизистых и кожи
Три пути активации комплемента.
Пути проникновенияАГ в организм
12. Что такое гаптены?
Лектиновый путь активации комплемента
Конъюгированные АГ
13. Функции натуральных киллеров
Регуляция активности комплемента
Полилизин – хороший АГ?
14. Натуральные киллеры, как они распознают мишени?
Биологические эффекты комплемента
Чужеродность как свойство АГ
15. Как натуральные киллеры уничтожают мишени?
Классический путь активации комплемента
Видовая специфичность АГ
16. Что распознают образраспознающие рецепторы?
Что такое анафилотоксины?
Какая система защиты распознает опасность, как?
17. Взаимодействие врожд и приобр иммунитета
Схема каскада активации комплемента
АГ групп крови
18. Фактор некроза опухолей
Как клетки организма защищаются от МАК?
Законы переливания крови. На чем основаны?
19. Сравните механизм РНК-интерференции и интерферона в Вр И
Альтернативный путь активации комплемента
Свойства АГ
20. Сравните механизм РНК-интерференции и интерферона в Вр И
Сравните 3 пути активации комплемента
Линейные и конформационные эпитопы АГ
21. Что такое острофазный ответ?
Что такое комплемент? Назовите общие признаки всех путей активации комплемента
63
Типы антигенной специфичности
22. РНК интерференция как фактор Вр. И. Сравните с интерфероном
Что такое конвертазы в системе комплемента? Назовите.
Различия в распознавании АГ Т- и В-лимфоцитами
23. Что распознают TLR?
Назовите субстраты для С1 компонента комплемента
Что такое идиотипы и антиидиотипы?
24. Лиганды для TLR
Структура С1 компонента комплемента
Типы эпитопов АГ
25. Как клетки врожденного иммунитета распознают АГ?
Что такое С3 конвертаза?. ЕЕ субстрат
Природа антигенных детерминант
26. Механизмы деградации патогенов фагоцитами
Что такое С5 конвертаза?
Что такое АГ привилегированных органов. Значение
27. Что такое опсонизация АГ? Роль в Вр И
Структура С3
Какие группы крови у детей, родители которых имеют 2 и 3 группы крови?
28. Что такое активные формы кислорода и азота? Роль в НР
Образование анафилотоксинов и его регуляция
Гаптены
29. Клеточные факторы врожденного иммунитета
Лектиновый путь активации комплемента
Групповая антигенная специфичность
30. Внутриклеточные факторы Врожд. Иммунитета
Регуляция комплемента
Примеры полисахаридных АГ
31. Врожденный и приобретенный иммунитет. Сходства, различия, связи
Опсонизация компонентами комплемента
Примеры бактериальных АГ. Особенности
32. Связь врожденного и приобретенного иммунитета
Система комплемента.
Натуральные киллеры
64
33. Связь воспаления и иммунитета
Регуляция комплемента
Структура АГ групп крови АВО
34. Функции натуральных киллеров
Классический путь активации комплемента
ДНК – это АГ?
35. Примеры факторов врожденного видового иммунитета
Что такое конвертаза для С3?
Мимикрия АГ
36. Факторы, определяющие устойчивость патогенов к НР
Структура С1 комплемента
Химическая природа Аг
37. Клетки- эффекторы НР
Лектиновый путь активации комплемента
Что такое эпитопы АГ?
38. Толл-лайк рецепторы. Роль в НР
Назовите три пути активации комплемента, чем отличаются?
Суперантигены
39. Толл-лайк рецепторы. Роль в НР
Анафилотоксины. Роль в воспалении
Видовая и групповая специфичность АГ
Контрольная № 2
1. Опишите Fс фрагмент ИГ.Функции.
Законы трансплантации тканей
Гибридома
2. Схема структуры IgG
Селекция Т-л в тимусе
Механизм трансцитоза
IgA
3. Моноклональные АТ
65
Селекция Т-л в тимусе
Абзимы
4. Каталитические АТ
Структура и функции IgE
Рестрикция иммунного ответа
5. Что такое аффинность и авидность АТ
Что такое аллельное исключение для ИГ?
Структура генов ТСР
6. Чем отличаются IgM и IgG, синтезированные одним клоном В-лимфоцитов?
Состав среды ГАТ. Для чего она используется?
Рестрикция иммунного ответа
7. Какие генные сегменты кодируют рамку, какие гипервариабельные районы ИГ?
Изотипы, аллотипы, идиотипы ИГ
Рестрикция иммунного ответа
8. Идиотипы ИГ
Фрагменты ИГ, после воздействия меркаптоэтанолом
Селекция Т-л в тимусе
9. Фрагменты ИГ после протеолиза папаином
Структура ТСР
Функции МНС
10. Основная структурная единица ИГ
Генный комплекс ИГ
Структура МНС-1
11. Структура МНС-2
Моноклональные АТ
Что такое белки Бенс-Джонса?
12. Структура МНС-2
Роль спейсера в реаранжировке генов ИГ
TCR
13. Значение гликозилирования ИГ
Механизмы генерации
разнообразия ИГ
Селекция Т-л в тимусе
14. Чем отличается перестроенный и неперестроенный кластер генов ИГ?
Структура МНС-2
Что такое β2m?
66
15. Аффинность и авидность Ат
Рестрикция иммунного ответа
С чем связаны трудности в получении человеческих МАТ?
15. Схема рекомбинации в генах ИГ
В каких клетках экспрессируется ген TdT?
Рестрикция иммунного ответа
17. Функция RAG-1 и RAG-2
Селекция Т-л в тимусе
Структура и функции IgA
18. Может ли при генной реаранжировке V-сегмент генов ИГ H-цепей объединиться с
J-сегментом? Почему?
Селекция Т-л в тимусе
Антиидиотипы, структура и функции. Применение
19. Чем отличается зародышевая конфигурация генов ИГ от таковой в В-л и клетках
поперечно- полосатых мышц?
МНС -гены
Что такое аллельное исключение для ИГ. Роль
.
20. Почему у разных классов ИГ IgD и IgM одна АГ специфичность?
Рестрикция иммунного ответа
В каких классах ИГ есть J-цепь?
21. Структура МНС-2
Механизмы генерации
разнообразия ИГ
Схема получения гибридомы,
синтезирующей АТ
22. Порядок реаранжировки генов ИГ
Что такое эпитоп и паратоп?Чем связываются?
Законы трансплантации тканей
23. Содержание ИГ в сыворотке крови человека
Законы трансплантации тканей
BCР
67
Контрольная № 3
1. Функциональные различия αβ- и γδ-Т-лимфоцитов
Схема антителогеназа
Гиперчувствительность 1 типа
2. Схема антителогеназа
Толерантность. Механизмы
Классификация реакций гиперчувствительности
3. Ткани и органы ИС
Аллергии, механизм развития, лечение
Схема развития цитотоксической имм. Реакции
4. Субпопуляции В-л
Причины АИЗ
АТ-зависимая клеточная цитотоксичность
5. Механизм убийства мишени Т-киллерами
Искусственная толерантность
Гиперчувствительность 2 типа
6. Схема АГ-независимой дифференцировки В-л
Ответ на вакцинацию убитыми вирусами
Гиперчувствительность 3 типа
7.Механизмы снижения числа Тх при СПИДе
Сравните структуру ВКР и ТКР
Ответ на вакцинацию живыми ослабленными вирусами
8. Назовите костимулирующие молекулы при В-Т взаимодействии
Развитие имм. реакции при иммунизации per os
Трудности в конструировании анти-ВИЧ вакцины
9. Клетки Лангерганса и фолликулярные дендритные клетки
Первичные и вторичные органы ИС
Общая схема гемопоэза
10. Как Т-л распознают АГ?
Механизмы развития толерантности.
Сравните Тх и Тк по паттерну экспрессии и функции
68
11. Механизм развития ГЗТ
АГ-зависимая дифференцировка В-л
Функции тимуса
12. Механизм миграции лимфоцитов из сосудов в ткани
Субпопуляции Т-лимфоцитов
Различия в распознавании клеток мишеней Т-л и НК
13. Чем ограничивается число потенциально возможных ТКР и ВКР
Регуляция синтеза IgE
Структура и функции тимуса
14. Субпопуляции Т-л, их рецепторы
Функции ИС
Механизм развития реакции отторжения ткани
15. Сколько Т-л погибает в тимусе, почему?
Сравните В- и Т-клеточный антигенраспознающие рецепторы
Причины АИЗ
16. Центральные и периферические органы ИС
Схема развития Т-киллерного ответа
Структура и функции костного мозга
17. Селекция Т-лимфоцитов
Законы трансплантации тканей
Субпопуляции Т-лимфоцитов
18. Что такое СD4 и СD8? Функции
Взаимодействие клеток при развитии антителогенеза
Т-хелперы. Маркеры. Функция
20. Чем отличаются плазматические клетки от В-л?
Сколько кластеров генов человека претерпевают соматическую
Процессинг и презентация АГ
21. Что такое М-клетки?
Схема развития Т-киллерного ответа
Назовите костимудирующие молекулы при В-Т взаимодействии
22. Причины АИЗ
Схема дифференцировки Т-лимфоцитов
Схема дифференцировки В69
рекомбинацию и какие?
23.Механизм развития ГЗТ
Субпопуляции Т-лимф.
Сравните В1и В2 лимфоциты
24. Гиперчувствительность замедленного типа. Механизмы.
Сравните Тх и Тк по паттерну экспрессии и функции
СИТ аллергии
25 Аллергия. Механизмы.
Взаимодействие клеток при АТ-генезе
Структура и функции тимуса
26. Как Т-киллеры распознают и уничтожают мишень? Схема
Современные подходы к лечению и профилактике СПИДа
Сравните В-лимфоцит и плазмоцит
27. Взаимодействие клеток при развитии цитотоксической реакции
Толерантность
АГ-неспецифическая дифференцировка В-лимфоцитов
28. АГ-зависимая дифференцировка Т-л
Миграция, дифференцировка и функции клеток Лангерганса.
Схема гемопоэза
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Задания для самостоятельной работы и для контрольных работ студенту выдаются в виде печатных материалов и/или в виде электронных данных. Для подготовки к выполнению самостоятельных и контрольных работ
студент может использовать любую справочную литературу, программное
обеспечение, спектральные библиотеки и базы данных, доступные ему. В качестве рекомендации приводится следующая литература, доступная в библиотеке НГУ, библиотеке Института цитологии и генетики СО РАН, а также
в сети Интернет
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
В качестве технического обеспечения лекционного процесса используется мультимедийный проектор, доска.
70
Для демонстрации иллюстрационного материала используется программа Microsoft Power Point 2003. Проведение самостоятельных работ и
зачета обеспечивается печатным раздаточным материалом.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с
учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению «020100 БИОЛОГИЯ»,
квалификация (степень) «бакалавр», а также в соответствии с Образовательным стандартом высшего профессионального образования принятым в Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего
профессионального образования Новосибирский национальный исследовательский государственный университет.
Автор: Попова Нэлли Александровна, к.б.н. , профессор кафедры цитологии
и генетики НГУ, с. н. с. лаборатории регуляции экспрессии генов Института
цитологии и генетики СО РАН
71