Тема: «В-лимфоциты.Рецепторы и маркеры. Участие в иммунном ответе»
Реферат подготовила:
Студент: Левченко Наталья Николаевна
Проверила:
Залевская Ирина Николаевна
Симферополь, 2013
Содержание
Введение
Глава 1. Общая характеристика B-лимфоцитов
Глава 2. Рецепторы и маркеры В-лимфоцитов
2.1 Антигенраспознающие рецепторы B-клеток: общая характеристика
2.2 Маркеры В-лимфоцитов
Глава 3. Субпопуляции В-лимфоцитов
Список использованной литературы
Введение
лимфоцит рецептор антиген
Клетки иммунной системы, на которые возложены ключевые функции по
осуществлению приобретённого иммунитета, относятся к лимфоцитам,
которые являются подтипом лейкоцитов.
Лимфоциты -- это единственные клетки организма, способные специфически
распознавать собственные и чужеродные антигены и отвечать активацией на
контакт с конкретным антигеном. При весьма сходной морфологии малые
лимфоциты делятся на две популяции, имеющие различные функции и
продуцирующие разные белки.
Одна из популяций получила название В-лимфоциты, от названия органа
«бурса Фабрициуса», где было впервые обнаружено созревание этих клеток у
птиц. У человека В-лимфоциты созревают в красном костном мозге.
В-лимфоциты распознают антигены специфическими рецепторами
иммуноглобулиновой природы, которые по мере созревания В-лимфоцитов
появляются на их мембранах. Взаимодействие антигена с такими
рецепторами является сигналом активации В-лимфоцитов и их
дифференцировки в плазматические клетки, продуцирующие и
секретирующие специфические для данного антигена антитела -иммуноглобулины.
Главной функцией В-лимфоцитов также является специфическое
распознавание антигена, которое ведет к их активации, пролиферации и
дифференцировке в плазматические клетки -- продуценты специфических
антител -- иммуноглобулинов, т. е. к гуморальному иммунному ответу. Чаще
всего В-лимфоциты для развития гуморального иммунного ответа
нуждаются в помощи Т-лимфоцитов в виде продукции активирующих
цитокинов.
Глава 1. Общая характеристика B-лимфоцитов
Специфическое иммунологическое распознавание патогенных организмов это всецело функция лимфоцитов, поэтому именно они инициируют реакции
приобретенного иммунитета. Все лимфоциты происходят из стволовых
клеток костного мозга, но Т-лимфоциты затем развиваются в тимусе, тогда
как В-лимфоциты продолжают свое развитие в красном костном мозге (у
взрослых особей млекопитающих). Термин B-лимфоциты образован по
первой букве английского названия органов, в которых эти клетки
формируются: bursa of Fabricius (фабрициева сумка у птиц) и bone marrow
(костный мозг у млекопитающих).
Сумка Фабрициуса - один из центральных органов иммуногенеза птиц,
располагающийся в области клоаки и контролирующий гуморальный
иммунный ответ. Удаление этого органа приводит к отмене синтеза антител.
Аналогом фабрициевой сумки у млекопитающих является красный костный
мозг.
Главная функция B-лимфоцитов (а вернее плазматических клеток, в которые
они дифференцируются) -- это выработка антител. Воздействие антигена
стимулирует образование клона B-лимфоцитов, специфического к данному
антигену. Затем происходит дифференцировка новообразованных Bлимфоцитов в плазматические клетки, вырабатывающие антитела. Эти
процессы проходят в лимфоидных органах, регионарных к месту попадания в
организм чужеродного антигена.
B-лимфоциты составляют около 15-18% всех лимфоцитов, находящихся в
периферической крови. После распознавания специфического антигена эти
клетки размножаются и дифференцируются, трансформируясь в
плазматические клетки. Плазматические клетки вырабатывают большое
количество антител (иммуноглобулины Ig), которые являются собственными
рецепторами B-лимфоцитов в растворенном виде.
B-лимфоциты продуцируют и секретируют в кровоток молекулы антител,
являющиеся измененными формами антигенраспознающих рецепторов этих
лимфоцитов. Возникновение антител в крови после появления любого
чужеродного белка - антигена - независимо от того, вреден он или безвреден
для организма, и представляет собой иммунный ответ. Появление антител не
просто защитная реакция организма против инфекционных заболеваний, но
явление, имеющее широкое биологическое значение: это общий механизм
распознавания "чужого". Например, иммунная реакция распознает как чужой
и постарается удалить из организма любой аномальный и, следовательно,
потенциально опасный вариант клетки, в которой в результате мутации в
хромосомной ДНК образуется мутантная белковая молекула.
B-лимфоциты (B-клетки) млекопитающих дифференцируются сначала в
печени плода, а после рождения - красном костном мозге. В цитоплазме
покоящихся B-клеток отсутствуют гранулы, но имеются расеянные
рибосомы и канальцы шероховатого эндоплазматического ретикулума.
Каждая B-клетка генетически запрограммирована на синтез молекул
иммуноглобулина, встроенных в цитоплазматическую мембрану.
Иммуноглобулины функционируют как антигенраспознающие рецепторы,
специфичные к определенному антигену. На поверхности каждого
лимфоцита экспрессируется около ста тысяч молекул рецепторов. Встретив и
распознав антиген, соответствующий структуре антигенраспознающего
рецептора B-клетки размножаются и дифференцируются в плазматические
клетки, которые образуют и выделяют в растворимой форме большие
количества таких рецепторных молекул - антител. Антитела представляют
собой крупные гликопротеины и содержатся в крови и тканевой жидкости.
Благодаря своей идентичности исходным рецепторным молекулам они
взаимодействуют с тем антигеном, который первоначально активировал Bклетки, проявляя таким образом строгую специфичность.
После связывания антигена с рецепторами B-клетки клетка активируется.
Активация B-клеток состоит из двух фаз: пролиферации и дифференцировки;
все процессы индуцируются контактом с антигеном и T- хелперами. В
результате пролиферации увеличивается число клеток, способных
реагировать с введенным в организм антигеном. Значение пролиферации
велико, поскольку в неиммунизированном организме очень мало B-клеток,
специфичных для определенных антигенов. Часть клеток, пролиферирующих
под действием антигена, созревает и дифференцируется последовательно в
антителообразующие клетки нескольких морфологических типов, в том
числе и плазматические клетки. Промежуточные стадии дифференцировки
B-клеток отмечены меняющейся экспрессией разнообразных белков
клеточной поверхности, необходимых для взаимодействия B-клеток с
другими клетками.
Каждый лимфоцит, относящийся к B-лимфоцитам и дифференцирующийся в
костном мозге, запрограммирован на образование антител только одной
специфичности.
Молекулы антител не синтезируются никакими другими клетками организма,
и все их многообразие обусловлено образованием нескольких миллионов
клонов B-клеток. Они (молекулы антител) экспрессируются на
поверхностной мембране лимфоцита и функционируют как рецепторы. При
этом на поверхности каждого лимфоцита экспрессируется около ста тысяч
молекул антител. Кроме того, B-лимфоциты секретируют в кровоток
продуцированные ими молекулы антител, являющиеся измененными
формами поверхностных рецепторов этих лимфоцитов.
Антитела формируются до появления антигена, и антиген сам отбирает для
себя антитела. Как только антиген проникает в организм человека, он
встречается буквально с войском лимфоцитов, несущих различные антитела,
причем у каждого есть свой индивидуальный распознающий участок.
Антиген соединяется только с теми рецепторами, которые в точности ему
соответствуют. Лимфоциты, связавшие антиген, получают пусковой сигнал и
дифференцируются в плазматические клетки, продуцирующие антитела.
Поскольку лимфоцит запрограммирован на синтез антител только одной
специфичности, антитела, секретируемые плазматической клеткой, будут
идентичны своему оригиналу, т.е. поверхностному рецептору лимфоцита и,
следовательно, будут хорошо связываться с антигеном. Так антиген сам
отбирает антитела, распознающие его с высокой эффективностью.
Весь путь развития В-лимфоцитов от стволовой кроветворной клетки до
плазмоцита включает несколько этапов, каждый из которых характеризуется
своим клеточным типом.
Всего выделено 7 таких типов:
1) стволовая кроветворная (гемопоэтическая) клетка - общий
предшественник для всех ростков дифференцировки лимфомиелопоэза;
2) общий лимфоидный предшественник B-клеток и T-клеток для B- и Tклеточного пути развития - наиболее ранняя лимфоидная клетка, для которой
еще не определилось одно из двух направлений развития;
3А) ранняя про-В-клетка - ближайший потомок предыдущего клеточного
типа и предшественник последующих, продвинутых в дифференцировке
клеточных типов (приставка "про" от англ. progenitor);
3Б) поздняя про-В-клетка;
4) пре-В-клетка - клеточный тип, окончательно вышедший на В-клеточный
путь развития (приставка "пре" от англ. precursor);
5) незрелая В-клетка - завершающая костномозговое развитие клеточная
форма, которая активно экспрессирует поверхностный иммуноглобулин и
находится в стадии отбора на способность взаимодействовать с
собственными антигенами;
6) зрелая В-клетка - клеточный тип периферии, способный
взаимодействовать только с чужеродными антигенами;
7) плазматическая клетка (плазмоцит) - эффекторная,
антителопродуцирующая клеточная форма, которая образуется из зрелой Вклетки после ее контакта с антигеном.
Глава 2. Рецепторы и маркеры В-лимфоцитов
2.1 Антигенраспознающие рецепторы B-клеток: общая характеристика
Антигенраспознающие рецепторы В-лимфоцитов представляют собой
молекулы иммуноглобулинов. Циркулирующие антитела структурно
подобны основной части B-клеточных рецепторов, но лишены их
трансмембранных и цитоплазматических сегментов. Основными классами
мембранно-связанных иммуноглобулинов (mIg), находящихся на
поверхности зрелых, нестимулированных В-лимфоцитов, являются IgM и
IgD. На одной В-клетке могут одновременно присутствовать оба типа
молекул, причем они имеют одинаковую специфичность, и, возможно, что
эти антигенные рецепторы могут взаимодействовать между собой,
осуществляя контроль за активацией лимфоцитов и супрессией лимфоцитов.
Рецептором B-лимфоцитов, узнающим антиген, является IgM.
Мембраносвязанный IgM (mIgМ), как правило, представляет собой
мономерный иммуноглобулин, т.е. отдельную единицу из четырех
полипептидных цепей. Эта молекула имеет гидрофобную
последовательность, расположенную на C-концевом участке тяжелой цепи и
предназначенную для фиксации молекулы на клеточной мембране. Число
молекул рецептора достигает 10 - 100тыс. на клетку.
mIgМ кодируется тем же набором генов, что и сывороточные аналоги.
Единственным их структурным отличием является дополнительный
фрагмент на С-конце молекулы, играющий роль мембранного якоря.
В онтогенезе первые мембранные формы IgM появляются на
заключительном этапе дифференцировки В-клеток в костном мозге. Зрелые
В- клетки экспрессируют достаточно большое количество этого белка: 2*105
молекул на одну клетку. Такой рецепторный иммуноглобулин
взаимодействует либо с белковым или корпускулярным антигеном (рис. 3.1),
либо с антигенными детерминантами на поверхности
антигенпрезентирующих клеток (макрофагов, дендритных клеток и др.).
Рис 1. Структура В-клеточного рецептора
Антигенраспознающие рецепторы B-клеток были обнаружены достаточно
легко, в основном, с помощью антииммуноглобулиновых антител, меченных
либо радиоактивными химическими элементами, либо флюоресцеином. При
связывании антигена с соответствующим рецептором и под влиянием
цитокинов, вырабатываемых моноцитами, макрофагами и Т-лимфоцитами,
происходит активация В-лимфоцитов, которые начинают делиться и
дифференцироваться в плазматические клетки. Часть активированных Влимфоцитов превращаются в клетки памяти, которые обеспечивают более
быстрый и эффективный иммунный ответ при повторном контакте с
антигеном. С основной частью рецептора непосредственно связаны
дополнителные компоненты (Ig-альфа (СВ79a) и Ig-бета (CD79b)),
соединяющие его с путями внутриклеточной передачи сигнала.
Цитоплазматический участок у mIg невелик и не пригоден для
взаимодействия с С-белками или тирозинкиназами. Роль CD3 в случае mIgМ,
по-видимому, играет ассоциированный с mIgМ гетеродимер, состоящий из
двух соединенных дисульфидной связью гликопротеинов с молекулярными
массами 32-34кДа (IgM-альфа) и 37-39кДа (IgM-бета, IgM-гамма). Цепи бета
и гамма являются продуктами одного гена и получаются в результате
альтернативного сплайсинга. Обе цепи являются представителями
суперсемейства иммуноглобулинов и содержат во внеклеточной части по
одному домену. Цитоплазматические участки этих полипептидов имеют
консервативную последовательность, включающую шесть расположенных
определенным образом друг относительно друга аминокислот. Такая же
последовательность обнаруживается в гамма-, дельта- и дзета-цепях CD3, что
предполагает сходные функции CD3 и IgM-альфа-IgM-бета.
Цитоплазматические фрагменты содержат потенциальные сайты
фосфорилирования.
2.2 Маркеры В-лимфоцитов
На периферии (вне костного мозга) В-лимфоциты приобретают характерные
для них поверхностно-клеточные маркёры.
Основные маркёры В-лимфоцитов -- мембранные Ig при этом клетки одного
клона (быстро формирующегося в результате серии последовательных
делений потом-ства одной В-клетки) экспрессируют молекулы Ig,
специфически связывающие только один эпитоп Аг. Такие клетки
синтезируют моноклональные AT, способные распознавать и связывать
только один Аг. Аг-связывающий участок мембранного Ig В-лимфоцита
играет роль клеточного Аг-распознающего рецептора. Помимо мембранных
Ig, В-лимфоцит несёт другие маркёры; рецепторы Fc-фрагмента Ig, CD10 {на
незрелых В-клетках), CD19, CD20, CD21, CD22, CD23 (вероятно, участвуют
в клеточной активации), рецепторы к С3b и C3d, молекулы МНС классов I и
И.
Мембранный иммуноглобулин -- специфический маркер В-клеток, поскольку
он экспрессирован на всех зрелых В-лимфоцитах и отсутствует на других
клетках. Преобладающим классом мембранных иммуноглобулинов на
нативных (не контактировавших с антигеном) В-клетках является IgM. Он
присутствует на поверхности всех нативных В-лимфоцитов, начиная со
стадии незрелых В-клеток (см. раздел 3.3.1.2) (табл. 3.2). На зрелых нативных
В-клетках наряду с IgM присутствует IgD. Число молекул иммуноглобулинов
на поверхности наивной В-клетки составляет около 150 000. В процессе
иммунного ответа происходит переключение классов иммуноглобулинов на
IgG, IgA и IgE. В-клетки крови и вторичных лимфоидных органов несут на
своей поверхности преимущественно IgG, а В-клетки слизистых оболочек -IgA.
В состав BCR помимо иммуноглобулина входит еще несколько молекул. Две
из них -- СD79a и СD79b -- составляют интегральную чаcть BCR, еще три CD19, CD21 и CD81 -- функционально ассоциированы с ним и формируют
физическую связь с BCR только при активации клетки. Варианты молекул
CD79 -- a и b -- называют еще Igб и Igв. При помощи нековалентных связей
они формируют гетеродимеры, связанные с мембранным
иммуноглобулином. Эти молекулы имеют сходные размеры и молекулярную
массу (около 40 кДа). Участие Igб и Igв в передаче сигнала основано на связи
их цитоплазматической части с внутриклеточными тирозинкиназами.
Молекулу CD19 относят к суперсемейству иммуноглобулинов. CD19 играет
важную сигнальную функцию, поскольку эта молекула связана с киназой
PI3K. CD21 -- рецептор для компонентов комплемента (CR2), участвующий в
усилении антигенного сигнала, а также в регуляции активности Влимфоцитов. СD81 относят к тетраспанинам (4 раза пронизывают мембрану);
функция этой молекулы точно не определена.
С цитоплазматическими участками мембранного иммуноглобулина связана
тирозинкиназа Fyn, а с молекулами CD79, CD19 и CD81 -- тирозин-киназы
Blk, Lyn, Lck, а также Syk, участвующие в передаче активационного сигнала.
Кроме того, около цитоплазматической части молекулы CD19 располагается
липидная киназа PI3K. Такое обилие сигнальных ферментов, связанных с
компонентами BCR, обеспечивает запуск и передачу активационных
сигналов при связывании антигена.
Глава 3. Субпопуляции В-лимфоцитов
Все В-лимфоциты обладают рядом общих свойств: они продуцируют
антитела и иммуноглобулин (Ig), экспрессируют антиген-распознающий Igрецептор (B-Cell Receptor -- BCR) и поверхностные маркеры CD 19 и CD45
(В220). Вместе с тем можно выделить несколько субпопуляций В-клеток,
различающихся по происхождению, дифференцировке, фенотипу и
функциональным свойствам.
Выделяют 3 основные субпопуляции В-клеток (табл.1). Одна из них
рассмотрена выше -- В2-клетки (иногда их называют обычными В-клетками),
локализующиеся преимущественно в селезенке, костном мозгу, лимфоузлах,
пейеровых бляшках и отдельных фолликулах лимфоидной ткани кишечника.
Гистологическая единица, являющаяся местом сосредоточения В2-клеток -лимфоидный фолликул. Эти клетки составляют подавляющеебольшинство
циркулирующих В-лимфоцитов и играют основную роль в гуморальном
иммунном ответе. Две другие субпопуляции -- В1- и В-клетки маргинальной
зоны (MZВ-клетки). Большинство данных о различных субпопуляциях Влимфоцитов получено на мышах. Сведения о субпопуляцияхВ-клеток
человека крайне скудны.
В1-клетки локализуются преимущественно в серозных полостях -брюшной и плевральной. Небольшое количество В1-лимфоцитов,
преимущественно клетки, секретирующие антитела, выявляют в селезенке,
где на их долю приходится 1-5% от числа В-клеток. Некоторые В1-клетки
мигрируют (через сальник) в слизистую оболочку кишечника и брыжеечные
лимфоузлы (до 50% IgA-продуцентов в лимфоидной ткани кишечника -- В1клетки). В лимфатических узлах у мыши они отсутствуют. Выделяют2
субпопуляции В1-клеток. Основной дифференциальный признак при этом -экспрессия мембранной молекулы СD5 (известной как один из маркеров Тклеток). В1а-клетки одновременно несут на поверхности молекулы IgM и
CD5. CD5 отсутствует на всех остальных В-лимфоцитах, в том числе на В1bклетках, в остальном очень схожих с В1а-клетками. Для В1-клеток
характерен ?активированный фенотип?, что проявляется в экспрессии на их
поверхности костимулирующих молекул СD80 и СD86. Это свойство
обеспечивает способность В1-лимфоцитов выполнять функции АПК.
B1а- и B1b-клетки экспрессируют BCR, содержащий мембранную форму
IgM. Известны исключения: описано переключение IgM на IgA в lamina
propria кишечника. Перестроенные V-гены мембранного IgM В1а-клеток не
содержат N-вставок (т.е. в их перестройке не участвует фермент TdT).
Разнообразие V-генов В1-клеток существенно ниже, чем у В2-клеток. Это
связано с различиями в условиях развития: В1а-клетки в онтогенезе
появляются раньше других субпопуляций -- еще до рождения. Они
развиваются в печени плода при участии IL-5 и IL-10 из клетокпредшественников, отличных от таковых у обычных В-клеток. Еще в
эмбриональном периоде В1-клетки мигрируют в серозные полости, где они
существуют в течение всей жизни организма.
В1-клетки способны к самоподдержанию путем очень медленной
пролиферации, восполняющей убыль клеток, погибающих по механизму
апоптоза.
В1b-клетки также развиваются в печени эмбрионов, а после рождения -- в
костном мозгу из других клеток-предшественников. B1b-лимфоциты
расселяются на периферии несколько позже В1а-клеток -- непосредственно
перед рождением и сразу после него. При перестройке V-генов в B1b-клетках
формируется некоторое количество N-вставок. B1b-клетки также мигрируют
в серозные полости и сохраняются там путем самоподдержания.
Обе разновидности В1-клеток могут дифференцироваться в
антителообразующие клетки без стимуляции антигеном. При этом они
секретируют преимущественно IgM-антитела (в кишечнике -- также IgA).
Большинство этих антител специфично к собственным белкам организма
(ДНК, гистонам, коллагену, компонентам цитоскелета, антигенам групп
крови и т.д.); многие из них полиспецифичны, т.е. способны
взаимодействовать с несколькими антигенами, в том числе аутологичными.
Эти антитела имеют низкое сродство (аффинность) к антигенам, включая
аутоантигены, и не способны вызвать повреждение тканей. Примерно
половина сывороточного IgM секретируется В1-клетками. Естественные
антитела, продуцируемые В1а-лимфоцитами, часто специфичны к
микробным антигенам и опсонизируют патогены, играя важную роль в
реакциях врожденного иммунитета.
Эти клетки могут принимать участие в адаптивном иммунном ответе, что в
большей степени свойственно В1b-клеткам. Ответ В1-клеток
преимущественно тимуснезависимый. В1-клетки постоянно циркулируют
между селезенкой и брюшной полостью, но не поступают в фолликулы,
поскольку не экспрессируют CXCR5 -- рецептор хемокина BLC (CXCL13). С
этим связано то обстоятельство, что процессы ?усовершенствования?
гуморального иммунного ответа в виде переключения изотипов и повышения
сродства к антигенам, не затрагивают или минимально затрагивают В1клетки.
Еще одна разновидность В-лимфоцитов --B-клетки маргинальной зоны
(MZB). Они локализуются почти исключительно в маргинальной зоне
селезенки, отделяющей белую пульпу от красной. Фенотипически эти клетки
более сходны с В2-, чем с В1-клетками. Они происходят от тех же костномозговых клеток-предшественников. Основной мембранный
иммуноглобулин MZB-клеток --IgM, экспрессируемый сильнее, чем на В2клетках. В то же время IgD присутствует на мембране в очень малом
количестве. Эти клетки сходны по своему фенотипу с активированными Влимфоцитами. На них присутcтвуют молекулы CD69, CD25, CD38, в малом
количестве CD23. Обращает на себя внимание наличие молекулы CD1d,
участвующей в презентации липидных антигенов.
Отделение линии MZB-клеток от общей линии В2-клеток происходит на
переходной стадии транзиторных клеток (Т3), когда будущие MZB-клетки
ослабляют экспрессию не IgM (как В2-клетки), а IgD и утрачивают молекулу
CD23. На MZB-лимфоцитах не экспрессируется хемокиновый рецептор
CXCR5, позволяющий клеткам мигрировать в фолликулы. Ключевой фактор
дифференцировки MZB-клеток -- Notсh-2. Под влиянием сфингозин-1фосфата и при участии молекул адгезии LFA-1 и VLA-4 они мигрируют в
маргинальные зоны селезенки. MZB-клетки не участвуют в рециркуляции, но
осуществляют ?челночные? миграции до лимфоидных фолликулов и
обратно, получая информацию об антигенах, поступающих в селезенку с
кровью. Срок жизни MZB-лимфоцитов сопоставим со сроком жизни
организма. Снижение численности MZB-клеток, вызываемое
повреждающими факторами, достаточно быстро устраняется.
MZB-клетки участвуют в гуморальном иммунном ответе на возбудители,
поступающие в кровоток. Они осуществляют тимуснезависимый иммунный
ответ на инкапсулированные патогены. Благодаря сильной экспрессии
молекул MHC-II и костимулирующих молекул MZB-клетки обладают
выраженной способностью к взаимодействию с Т-хелперами, однако их
участие в тимусзависимом иммунном ответе изучено плохо. При ответе на
антигены MZB-клетки дифференцируются в короткоживущие
антителообразующие клетки. V-гены MZB-клеток редко затрагиваются
мутациями, что характерно для развития плазматических клеток вне
зародышевых центров. В этих клетках не происходит переключения классов
иммуноглобулинов и даже MZB-клетки памяти несут на своей поверхности
IgM, а не IgG. IgM+ клетки памяти преобладают в маргинальной зоне
селезенки человека.
Список использованной литературы
1. А. Ройт, Дж. Брюсстофф, Д. Мейл. Иммунология- М.: Мир, 2000
2. Лебедев К.А. -- Иммунология в клинической практике, 1996
3. Иммунология(в 3 т.) / Под. ред. У. Пола.- М.:Мир, 1988
4. Ярилин А.А - Иммунология, 2010
5. Хаитов P.M., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г., Иммунология: Учебник. -М.: Медицина, 2000. 432 с: ил. (Учеб. лит. Для студ. медвузов).
6. http://medbiol.ru/medbiol/immunology/imm-gal/00005492.htm
7. http://vmede.org
8. http://immuninfo.ru/immunologiya
