Свойства врожденного иммунитета: Page not found — КубГМУ

Содержание

Биологи МГУ предложили новый взгляд на роль врожденного иммунитета в жизни и смерти

Убедительные свидетельства в пользу этой гипотезы следуют из основных механизмов работы врожденного иммунитета. Эта система располагает относительно небольшим числом рецепторов, которые распознают общие черты, присущие большим группам патогенов, а также компонентам хозяйских клеток. Предполагалось, что эти компоненты (они получили название «паттернов, связанных с повреждением», damage-associated molecular patterns, DAMPs) выходят в кровь (где встречаются с иммунными клетками) исключительно из поврежденных клеток. Они могут служить для привлечения иммунных клеток и выработка медиаторов воспаления в очагах повреждения тканей (асептическое воспаление), способствуя заживлению ран и восстановлению тканей. Однако постепенно стали накапливаться данные о том, что многие DAMPs активно выбрасываются из неповрежденных клеток при воспалительной активации. Наиболее ярким примером могут служить ядерные белки HMGB1 и CIRP. В норме они участвуют в регуляции репликации и транскрипции, но оказавшись вне клетки, служат мощными активаторами иммунного ответа. Активное высвобождение этих белков, требует их посттрансляционной модификации, что позволяет выйти в цитоплазму, а далее выброс происходит благодаря экзоцитозу секреторных лизосом.

Оказалось, что эти и другие DAMPs критически важны для развития многих патологий. Так, например, мыши с нокаутом гена CIRP выживают при летальном сепсисе. Введение антител, перехватывающих некоторые DAMPs или блокирующих их рецепторы, предотвращает развитие сепсиса, асептическиого системного воспаления, ишемических поражений и т.д. Эти наблюдения очень трудно объяснить с точки зрения защитной функции иммунитета, но они хорошо согласуются с гипотезой запрограммированного самоубийства. Надо сказать, что принципиально сходная стратегия хорошо известна для бактерий, где носит название “abortive infection system“. Такие системы обычно состоят всего из двух белков, которые вызывают самоубийство бактерий при заражении вирусом (фагом). Экспериментально показано, что бактерии, имеющие такую систему, выигрывают конкуренцию у лишенных её мутантов при фаговой инфекции.

Представления об альтруистической запрограммированной смерти отдельных организмов во благо родственного сообщества или популяции были сформулированы Владимиром Петровичем Скулачевым более двух десятилетий назад. Эта закрепленная в эволюции стратегия получила название «феноптоз». Помимо острого феноптоза, который хорошо иллюстрируетcя гибелью больных COVID-19 от «цитокинового шторма» и тромбозов, Владимир Скулачев предположил существование «медленного фенотоза», который эквивалентен запрограммированному старению. В полном согласии с этой гипотезой Борис Черняк и др. приводят убедительные примеры причинно-следственной связи между активацией врожденного иммунитета и старением. Так, многолетние эксперименты по селекции долгоживущих мух дрозофил привели к отбору мух с подавленной иммунной системой. Похожий эксперимент, по-видимому, был поставлен в природе в ходе эволюции летучих мышей. У этих животных, благодаря точечной мутации одного гена, существенно снижен антивирусный иммунитет. Летучие мыши пошли по пути мирного сосуществования с множеством вирусов, что сделало их резервуаром крайне опасных патогенов. Возможно, именно благодаря ослаблению иммунитета, летучие мыши живут значительно дольше (10-20 лет, а некоторые виды до 40 лет) большинства животных сходного размера. Предполагается, что снижение иммунитета в этом случае компенсируется очень высокой температурой тела, которая возникает при полете. Не исключено, что подобная стратегия реализуется также у некоторых птиц (альбатросы, крупные попугаи), которые живут значительно дольше (100 лет и более), чем их нелетающие сородичи.

Заведующий лабораторией биоэнергетике клетки НИИФХБ им. А.Н. Белозерского Борис Черняк рассказал, что «конечно, печально сознавать, что мы несем в себе программу, которая может нас убить и, одновременно, служит драйвером старения. Но есть и хорошие новости! Если мы теперь знаем эту программу в лицо, то можем попытаться разработать средства, которые бы ее ослабляли. В конце концов у нас есть еще и адаптивный иммунитет, антибиотики и антивирусные препараты. Одним из прототипов «лекарства против феноптоза» могут стать митохондриально-направленные антиоксиданты, такие как SkQ1, разработанный в нашем Институте под руководством В.П. Скулачева. Наши эксперименты и опыты наших коллег показали, что это соединение подавляет многие реакции врожденного иммунитета. По-видимому, именно эта активность определяет выраженное терапевтическое действие препарата при самых различных патологиях. В отличие от множества противовоспалительных средств, SkQ1 не имеет выраженных побочных эффектов. Можно предполагать, что именно благодаря подавлению врожденного иммунитета, SkQ1 существенно повышает среднюю продолжительность жизни лабораторных животных. Хочется верить, что разработка и применение подобных препаратов может сделать нашу жизнь длиннее и безопасней».

Работа авторов была поддержана грантом РНФ 2017-2021 гг.

Лечебный факультет. Методические и оценочные материалы по иммунологии

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ

 

практические занятия

Тема: Строение и функции иммунной системы. Понятие иммунитета, его виды

            Цели занятия: Изучить структуру и функции различных звеньев иммунной системы. Изучить общие понятия врождённого и адаптивного иммунитета

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «Строение и функции иммунной системы. Понятие иммунитета, его виды»;
  2. Обсуждение материала по теме «Строение и функции иммунной системы. Понятие иммунитета, его виды»;
  3. Объяснение преподавателем основных отличий систем врожденного и

приобретенного иммунитета.

            Вопросы для подготовки по теме:

  1. Понятие иммунитета, его виды.
  2. Предмет и задачи иммунологии.
  3. Разделы иммунологии. Связь с другими дисциплинами.
  4. Основные исторические этапы развития иммунологии.
  5. Функции иммунной системы.
  6. Особенности клеток иммунной системы.
  7. Центральные органы иммунной системы: красный костный мозг и тимус, их характеристика.
  8. Периферические органы иммуногенеза: селезенка, лимфатические узлы, миндалины, лимфоидные фолликулы, мукозоассоциированная лимфоидная ткань (МАЛТ).
  9. Общая характеристика механизмов врожденного иммунного ответа.
  10. Анатомические барьеры организма: кожа, слизистые оболочки, гистогематические барьеры.
  11. Физиологические барьеры: антиколонизационный, микробоцидный и клеточный. Состав и функции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Тема: Антигены. Строение. Свойства. Биологическая роль

Цели занятия: Изучить строение и функции, свойства антигенов, их биологическую роль

Учебная карта занятия:

1.  Опрос по теме занятия «Антигены. Строение. Свойства. Биологическая роль»;

2.  Обсуждение материала по теме «Антигены. Строение. Свойства. Биологическая роль»;

3.  Объяснение преподавателем особенностей строения и функций антигенов системы МНС.

            Вопросы для подготовки по теме:

  1. Понятие антигена, гаптена.
  2. Схема строения антигена.
  3. Классификации антигенов
  4. Свойства антигенов.
  5. Антигенные детерминанты, валентность антигена.
  6. Антигены бактерий: К-антигены, Н-антигены, О-антигены.
  7. Антигены вирусов.
  8. Перекрестно-реагирующие антигены. Роль в патологии человека.
  9. Антигены человека. Система МНС.
  10. Особенности строения, локализации и функционирования главного комплекса гистосовместимости.
  11. Строение и функции, биологическая роль МНС I класса.
  12. Строение и функции, биологическая роль МНС II и III классов.
  13. Антигены эритроцитов. История открытия антигенов эритроцитов.
  14. Антигены тромбоцитов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Антитела. Строение. Свойства. Биологическая роль

Цели занятия: Изучить строение и функции, свойства антител

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «Антитела. Строение. Свойства. Биологическая роль»;
  2. Обсуждение материала по теме «Антитела. Строение. Свойства. Биологическая роль»;
  3. Объяснение преподавателем особенностей строения иммуноглобулинов разных классов.

            Вопросы для подготовки по теме:

  1. Понятие антитела.
  2. Схема строения антитела.
  3. Классификация антител.
  4. Свойства антител.
  5. Химическая природа антител.
  6. История открытия и изучения антител.
  7. Характеристика основных классов иммуноглобулинов.
  8. Роль антител в формировании приобретенного постинфекционного и поствакцинального иммунитета.
  9. Методы изучения антител.
  10. Биологическая роль антител в реализации защиты от патогенов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Реакции, происходящие с участием антигена и антитела. Реакция агглютинации. Реакция преципитации

Цели занятия: Изучить компоненты, ход, учет реакций, происходящих с участием антигена и антитела, реакции агглютинации, реакции преципитации и их разновидностей

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «Реакции, происходящие с участием антигена и антитела. Реакция агглютинации. Реакция преципитации»;
  2. Обсуждение материала по теме «Реакции, происходящие с участием антигена и антитела. Реакция агглютинации. Реакция преципитации»;
  3. Объяснение преподавателем особенностей проведения реакций с участием антигенов и антител.

            Вопросы для подготовки по теме:

  1. Реакция агглютинации: компоненты, ход, учет.
  2. Реакция латекс-агглютинации компоненты, ход, учет.
  3. Реакции кольцепреципитации: компоненты реакции, ход реакции, учет реакции. Разновидности реакций кольцепреципитации.
  4. Реакция пассивной гемагглютинации: компоненты, ход, учет.
  5. Сероиндикация, сероидентификация, серодиагностика: определение, основные реакции.
  6. Понятие о диагностикуме. Виды диагностикумов.
  7. Понятие о диагностической сыворотке. Виды диагностических сывороток.
  8. Способы получения и очистки диагностических сывороток.
  9. Агглютинирующая сыворотка: способы получения, очистки, области применения.
  10. Преципитирующая сыворотка: способы получения, очистки, области применения.
  11. Люминесцирующая сыворотка: способы получения, очистки, области применения.
  12. Суспензионные антитела: способы получения, очистки, области применения.
  13. Эритроцитарный диагностикум: способы получения, очистки, области применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Реакции, происходящие с участием антигена и антитела. Реакция иммунофлюоресценции. Иммуноблотинг. Иммуноферментный анализ

Цели занятия: Изучить строение и функции, свойства антител и антигенов их роли в реакции иммунофлюоресценции (РИФ), иммуноферментном анализе (ИФА)

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «Реакции, происходящие с участием антигена и антитела. Реакция иммунофлюоресценции. Иммуноблотинг. Иммуноферментный анализ»;
  2. Обсуждение материала по теме «Реакции, происходящие с участием антигена и антитела. Реакция иммунофлюоресценции. Иммуноблотинг. Иммуноферментный анализ»;
  3. Объяснение преподавателем особенностей проведения реакций иммунофлюоресценции, иммуноблотинга и иммуноферментного анализа.

            Вопросы для подготовки по теме:

  1. Реакция иммунофлюоресценции в сероиндикации: компоненты, ход реакции, учёт реакции.
  2. Реакция иммунофлюоресценции в сероидентификации: компоненты, ход реакции, учёт реакции.
  3. Радиоиммунный анализ (РИА): компоненты, ход реакции, учёт реакции.
  4. Иммуноблотинг: компоненты, ход реакции, учёт реакции.
  5. Иммуноферментный анализ (ИФА): компоненты, ход реакции, учёт реакции.
  6. Возможности иммуноферментного анализа в диагностике инфекционных заболеваний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Тема: Система комплемента. Биологическая роль. Реакции, происходящие с участием антигена, антитела и системы комплемента

Цели занятия: Изучить строение, функции и биологическую роль системы комплемента. Разобрать компоненты, ход, учёт иммунологических реакций, происходящих с участием системы комплемента

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «Система комплемента. Биологическая роль. Реакции, происходящие с участием антигена, антитела и системы комплемента»;
  2. Обсуждение материала по теме «Система комплемента. Биологическая роль. Реакции, происходящие с участием антигена, антитела и системы комплемента»;
  3. Объяснение преподавателем особенностей проведения реакций с участием антигенов, антител и системы комплемента.

Вопросы для подготовки по теме:

  1. Понятие системы комплемента.
  2. Биологическая роль системы комплемента.
  3. Пути активации системы комплемента.
  4. Классический путь активации системы комплемента.
  5. Белки системы комплемента их биологическая роль.
  6. Функции С3 компонента комплемента. Биологическая роль.
  7. Функции С5а, С3а компонентов комплемента, биологическая роль.
  8. Функции системы комплемента.
  9. Белки-ингибиторы системы комплемента.
  10. Мембраноатакующий комплекс (МАК), строение, функции.
  11. Состав МАК.
  12. Реакция связывания комплемента: компоненты, ход, учет.
  13. Гемолитическая сыворотка: способы получения, очистки, области применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Обзорное занятие по темам: антигены, антитела, реакции, происходящие с участием антигена и антитела.Система комплемента. Биологическая роль. Реакции, происходящие с участием антигена, антитела и системы комплемента

Цель занятия: Проконтролировать степень усвоения материала по темам: антигены, антитела, реакции, происходящие с участием антигена и антитела. Система комплемента. Биологическая роль. Реакции, происходящие с участием антигена, антитела и системы комплемента

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по вопросам обзорного занятия.

Вопросы для подготовки по теме:

  1. История, предмет и задачи иммунологии.
  2. Врожденный и приобретенный иммунитет. Сравнительный анализ основных реакций, клеток, участвующих в реализации реакций врожденного и адаптивного иммунитета.
    1. Органы и клетки иммунной системы.
    2. Понятие об антигене. Антигены бактерий. Антигены вирусов.
    3. Антигены человека. Система МНС.
    4. Антитела. Строение антител.
    5. Свойства антител.
    6. Иммуноглобулины. Классы иммуноглобулинов. Биологические функции иммуноглобулинов.
    7. Иммунологические реакции с участием антигена и антитела. Условия реализации реакций с участием антигена и антитела.
      1. Реакция агглютинации и ее разновидности.
      2. Реакция преципитации и ее разновидности.
      3. Реакция иммунофлюоресценции и ее разновидности.
        1. Реакция иммуноферментного анализа и ее разновидности.
        2. Радиоиммунный анализ. Использование реакции для диагностических целей.
        3. Система комплемента. Классический путь активации системы комплемента.
        4. Иммунологические реакции с участием комплемента: реакция связывания комплемента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Врожденный иммунитет. Факторы врожденного иммунитета. Оценка врожденного иммунитета

Цели занятия: Изучить функции врожденного иммунитета и клеток, реализующих реакции врожденного иммунитета

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «Врожденный иммунитет. Факторы врожденного иммунитета. Оценка врожденного иммунитета»;
  2. Обсуждение материала по теме «Врожденный иммунитет. Факторы врожденного иммунитета. Оценка врожденного иммунитета»;
  3. Объяснение преподавателем особенностей функционирования механизмов врождённого иммунитета.

            Вопросы для подготовки по теме:

1.  Профессиональные фагоциты. Свойства.

2.  Фагоцитоз. Определение. Стадии фагоцитоза.

3.  Нейтрофильные гранулоциты. Строение. Функции. Кислородзависимые и

кислороднезависимые механизмы киллинга патогенов.

4.  Нейтрофильные внеклеточные ловушки (НВЛ), их строение и функции.

5.  Моноциты и макрофаги. Строение. Функции. Механизмы киллинга патогенов.

6.  НК-клетки. Строение. Функции. Механизмы киллинга патогенов.

7. Лабораторные методы оценки клеточных факторов врождённого иммунитета: определение количества клеток в крови, фагоцитарной, лизосомальной активности и интенсивности внутриклеточного кислородзависимого метаболизма нейтрофилов и моноцитов. Нормативные значения показателей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Т-звено иммунной системы

Цели занятия: Изучить особенности Т-звена иммунной системы

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «Т-звено иммунной системы»;
  2. Обсуждение материала по теме «Т-звено иммунной системы»;
  3. Объяснение преподавателем функциональных особенностей Т-лимфоцитов.

Вопросы для подготовки по теме:

  1. Общая характеристика Т-звена иммунной системы.
  2. Тимус. Строение, функции тимуса.
  3. Клеточное микроокружение в тимусе: состав, функции.
  4. Молекулярное микроокружение в тимусе: состав, функции.
  5. Антиген-независимый этап развития Т-лимфоцитов. Стадии, их характеристика.
  6. Позитивная и негативная селекция Т-лимфоцитов в тимусе.
  7. Антиген-зависимый этап развития Т-лимфоцитов.
  8. Рецепторы зрелых Т-лимфоцитов. Их характеристики и функции.
  9. Классификация Т-лимфоцитов в зависимости от рецепторного пейзажа.
  10. Т-клеточный иммунный ответ: условия развития, стадии.
  11.  Тh2-, Th3-типы иммунного ответа. Стадии.
  12. Механизмы киллинга патогенов в Т-клеточном иммунном ответе.
  13. Молекулярно-генетические механизмы формирования многообразия Т-клеточных рецепторов.
  14. Лабораторная оценка Т-звена иммунитета.
  15. Проточная цитофлюорометрия. Принцип метода. Практическое применение в оценке Т-клеточного звена иммунитета.
  16. РИФ в диагностике Т-клеточного звена иммунитета.
  17. Использование проточной цитофлюорометрии в диагностике гематологических заболеваний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: В-звено иммунной системы

Цели занятия: Изучить особенности В-звена иммунной системы

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «В-звено иммунной системы»;
  2. Обсуждение материала по теме «В-звено иммунной системы»;
  3. Объяснение преподавателем функциональных особенностей В-лимфоцитов.

Вопросы для подготовки по теме:

  1. Общая характеристика В-звена иммунной системы.
  2. Клеточное и молекулярное микроокружение В-лимфоцитов в красном костном мозге.
  3. Этапы развития В-лимфоцитов в красном костном мозге, их характеристика.
  4. Антиген-зависимый этап развития В-лимфоцитов.
  5. Рецепторы зрелых В-лимфоцитов. Их характеристики и функции.
  6. Гуморальный иммунный ответ: условия развития, стадии.
  7. Первичный и вторичный гуморальный иммунный ответ.
  8. Механизмы киллинга патогенов в В-клеточном иммунном ответе.
  9. Молекулярно-генетические механизмы формирования многообразия молекул иммуноглобулинов.
  10. Лабораторная оценка В-звена иммунитета.
  11. Использование люминесцентной микроскопии и проточной цитофлюорометрии для оценки количества В-лимфоцитов в крови.
  12. Методы оценки количества иммуноглобулинов разных классов в сыворотке крови.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Обзорное занятие по темам: Т-звено иммунной системы, В-звено иммунной системы, врожденный иммунитет. Факторы врожденного иммунитета. Оценка врожденного иммунитета

Цель занятия: Проконтролировать степень усвоения материала по темам: Т-звено иммунной системы, В-звено иммунной системы

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по вопросам обзорного занятия.

            Вопросы для подготовки к обзорному занятию:

  1. Профессиональные фагоциты. Свойства.
  2. Фагоцитоз. Определение. Стадии фагоцитоза.
  3. Нейтрофильные гранулоциты. Строение. Функции. Кислородзависимые и

кислороднезависимые механизмы киллинга патогенов.

  1. Нейтрофильные внеклеточные ловушки (НВЛ), их строение и функции.
  2. Моноциты и макрофаги. Строение. Функции. Механизмы киллинга патогенов.
  3. НК-клетки. Строение. Функции. Механизмы киллинга патогенов.
  4. Лабораторные методы оценки клеточных факторов врождённого иммунитета: определение количества клеток в крови, фагоцитарной, лизосомальной активности и интенсивности внутриклеточного кислородзависимого метаболизма нейтрофилов и моноцитов. Нормативные значения показателей.
  5. Общая характеристика Т-звена иммунной системы.
  6. Тимус. Строение, функции тимуса.
  7. Клеточное микроокружение в тимусе: состав, функции.
  8. Молекулярное микроокружение в тимусе: состав, функции.
  9. Антиген-независимый этап развития Т-лимфоцитов. Стадии, их характеристика.
  10. Позитивная и негативная селекция Т-лимфоцитов в тимусе.
  11. Антиген-зависимый этап развития Т-лимфоцитов.
  12. Рецепторы зрелых Т-лимфоцитов. Их характеристики и функции.
  13. Классификация Т-лимфоцитов в зависимости от рецепторного пейзажа.
  14. Т-клеточный иммунный ответ: условия развития, стадии.
  15.  Тh2-, Th3-типы иммунного ответа. Стадии.
  16. Механизмы киллинга патогенов в Т-клеточном иммунном ответе.
  17. Молекулярно-генетические механизмы формирования многообразия Т-клеточных рецепторов.
  18. Лабораторная оценка Т-звена иммунитета.
  19. Проточная цитофлюорометрия. Принцип метода. Практическое применение в оценке Т-клеточного звена иммунитета.
  20. РИФ в диагностике Т-клеточного звена иммунитета.
  21. Использование проточной цитофлюорометрии в диагностике гематологических заболеваний.
  22. Общая характеристика В-звена иммунной системы.
  23. Клеточное и молекулярное микроокружение В-лимфоцитов в красном костном мозге.
  24. Этапы развития В-лимфоцитов в красном костном мозге, их характеристика.
  25. Антиген-зависимый этап развития В-лимфоцитов.
  26. Рецепторы зрелых В-лимфоцитов. Их характеристики и функции.
  27. Гуморальный иммунный ответ: условия развития, стадии.
  28. Первичный и вторичный гуморальный иммунный ответ.
  29. Механизмы киллинга патогенов в В-клеточном иммунном ответе.
  30. Молекулярно-генетические механизмы формирования многообразия молекул иммуноглобулинов.
  31. Лабораторная оценка В-звена иммунитета.
  32. Использование люминесцентной микроскопии и проточной цитофлюорометрии для оценки количества В-лимфоцитов в крови.
  33. Методы оценки количества иммуноглобулинов разных классов в сыворотке крови.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Первичные, вторичные иммунодефицитные состояния. Понятие об иммунограмме

Цели занятия: Изучить особенности первичных, вторичных иммунодефицитных состояний,   параметры иммунограммы

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «Первичные, вторичные иммунодефицитные состояния. Понятие об иммунограмме»;
  2. Обсуждение материала по теме «Первичные, вторичные иммунодефицитные состояния. Понятие об иммунограмме»;
  3. Объяснение преподавателем механизмов развития первичных и вторичных иммунодефицитных состояний, основных показателей иммунограммы и закономерностей их изменения при различных патологических процессах.

            Вопросы для подготовки по теме:

  1. Понятие первичных иммунодефицитов (ПИД). Распространённость ПИД в России и в мире.
  2. Классификация ПИД.
  3. Особенности лабораторной диагностики ПИД.
  4. Комбинированные Т- и В-клеточные иммунодефициты.
  5. Заболевания с иммунной дисрегуляцией. Клинические примеры. Лабораторная диагностика.
  6. Особенности клинического течения и лабораторной диагностики тяжёлой комбинированной иммунной недостаточности.
  7. Особенности клинического течения и лабораторной диагностики общей вариабельной иммунной недостаточности.
  8. ПИД с дефектами антител: агаммаглобулинемия Брутона, селективная недостаточность IgA.
  9. ПИД с дефектами фагоцитов. Хроническая гранулематозная болезнь.
  10. ПИД с дефектами системы комплемента.
  11. Понятие вторичных иммунодефицитов (ВтИД). Этиология. Принципы классификации.
  12. Клинико-лабораторная диагностика ВтИД.
  13. Принципы лечения ВтИД.
  14. Понятие об иммунограмме. Основные показатели иммунограммы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: ВИЧ, СПИД, этиология, патогенез, лабораторная диагностика

            Цели занятия: Изучить особенности этиологии, патогенеза, лабораторной диагностики ВИЧ, СПИД

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «ВИЧ, СПИД, этиология, патогенез, лабораторная диагностика»;
  2. Обсуждение материала по теме «ВИЧ, СПИД, этиология, патогенез, лабораторная диагностика»;
  3. Объяснение преподавателем механизмов взаимодействия ВИЧ с клетками-мишенями.

            Вопросы для подготовки по теме:

  1. ВИЧ: строение вируса, антигены. История открытия. Гипотезы происхождения.
  2. Генетика ВИЧ.
  3. Эпидемиология ВИЧ-инфекции. Эпидемиологические особенности ВИЧ-инфекции на территории Челябинской области.
  4. Патогенез ВИЧ-инфекции.
  5. Взаимодействие ВИЧ с рецепторами иммунокомпетентных клеток.
  6. Хэлпероцентрическая теория патогенеза ВИЧ-инфекции.
  7. Стадии ВИЧ-инфекции (классификация В.И. Покровского). Клинические проявления и состояние факторов иммунной системы человека на разных стадиях.
  8. СПИД. Клинические проявления. СПИД-ассоциированные инфекции.
  9. Лабораторная диагностика ВИЧ-инфекции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Реакции гиперчувствительности I типа

Цели занятия: Изучить особенности реакций гиперчувствительности I типа

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «Реакции гиперчувствительности I типа»;
  2. Обсуждение материала по теме «Реакции гиперчувствительности I типа»;
  3. Объяснение преподавателем механизмов развития анафилактического шока.

            Вопросы для подготовки по теме:

  1. Аллергия. Определение понятия.
  2. Аллергены. Определение, классификации.
  3. Классификации иммунопатологических состояний по Куку, Кумбсу и Джеллу.
  4. Факторы, способствующие развитию иммунопатологических реакций (эндогенные и экзогенные).
  5. I тип гиперчувствительности (IgЕ-зависимый). Причины развития. Стадии.
  6. Особенности строения и биологическая роль IgЕ в развитии аллергических реакций.
  7. Особенности протекания иммунологической, патохимической и патофизиологической стадий иммунопатологических реакций I типа.
  8. Гистамин. Биологическая роль в патогенезе гиперчувствительности I типа.
  9. Роль базофилов и тучных клеток в реализации реакций гиперчувствительности I типа.
  10. Анафилактический шок. Этиология. Патогенез. Принципы профилактики и неотложная помощь.
  11. Методы диагностики иммунопатологических реакций I типа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Реакции гиперчувствительности II, III типов

Цели занятия: Изучить особенности реакций гиперчувствительности II, III типов

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «Реакции гиперчувствительности II, III типов»;
  2. Обсуждение материала по теме «Реакции гиперчувствительности II, III типов»;
  3. Объяснение преподавателем механизмов патогенеза реакций гиперчувствительности II, III типов.

            Вопросы для подготовки по теме:

  1. II тип иммунопатологических реакций. Этиология.
  2. Патогенез II типа иммунопатологических реакций.
  3. Патогенетические варианты II типа иммунопатологических реакций: комплемент-опосредованный цитолиз, антителозависимая клеточная цитотоксичность, фагоцитоз опсонизированных антителами клеток. Особенности патогенеза, клиника, принципы лабораторной диагностики.
  4. Проба Кумбса в диагностике резус-конфликта и аутоиммунных анемий.
  5. III тип иммунопатологических реакций. Этиология.
  6. Патогенез иммунопатологических реакций III типа.
  7. Клинические проявления и принципы лабораторной диагностики иммунопатологических реакций III типа.
  8. Сывороточная болезнь (поздняя и ранняя). Этиология, патогенез.
  9. Экспериментальная модель иммунокомплексных поражений (феномен Артюса). Клинические эквиваленты феномена Артюса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Реакции гиперчувствительности IV, V типа. Кожно-аллергические пробы

Цели занятия: Изучить особенности реакций гиперчувствительности IV, V типа и методов постановки кожно-аллергических проб

Учебная карта занятия:

  1. Опрос по теме занятия «Реакции гиперчувствительности IV, V типа. Кожно-аллергические пробы»;
  2. Обсуждение материала по теме «Реакции гиперчувствительности IV, V типа. Кожно-аллергические пробы»;
  3. Объяснение преподавателем механизмов патогенеза реакций гиперчувствительности IV, V типов.

            Вопросы для подготовки по теме:

  1. IV тип иммунопатологических реакций (гиперчувствительность замедленного типа). Этиология.
  2. CD8-зависимый вариант IV типа иммунопатологических реакций. Контактный дерматит. Реакция отторжения трансплантата. Этиология. Патогенез.
  3. CD4-зависимый вариант IV типа иммунопатологических реакций. Этиология. Патогенез.
  4. Метод кожно-аллергических проб. Практическое применение метода для лабораторной диагностики инфекционных заболеваний.
  5. Гранулематозный вариант IV типа иммунопатологических реакций. Этиология. Патогенез.
  6. V тип иммунопатологических реакций по Кумбсу и Джеллу. Этиология, патогенез, клинические примеры. Механизм действия антирецепторных антител.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ ВНЕАУДИТОРНАЯ РАБОТА

Тема: Система комплемента, компоненты системы, пути активации. Биологические функции комплемента

Вопросы по теме для самостоятельного изучения:

  1. Понятие системы комплемента.
  2. Биологическая роль системы комплемента.
  3. Пути активации системы комплемента.
  4. Классический путь активации системы комплемента.
  5. Белки системы комплемента их биологическая роль.
  6. Функции С3 компонента комплемента. Биологическая роль.
  7. Функции С5а, С3а компонентов комплемента, биологическая роль.
  8. Функции системы комплемента.
  9. Белки ингибиторы системы комплемента.
  10. МАК, строение, функции.

            Темы для докладов с презентацией:

  1. Реакция связывания комплемента: компоненты, ход, учет.
  2. Гемолитическая сыворотка способы получения, очистки, области применения.
  3. Условия выполнения реакции связывания комплемента.
  4. Заболевания, связанные с дефектами системы комплемента.
  5. Лабораторная диагностика заболеваний, связанных с нарушением системы комплемента.

            Список литературы:

  1. Электронное издание на основе: Иммунология [Электронный ресурс] / Р.М. Хаитов — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2016. Режим доступа: http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970438428.html
  2. Иммунология: практикум [Электронный ресурс] : учебное пособие / Под ред. Л.В. Ковальчука, Г.А. Игнатьевой, Л.В. Ганковской. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2015. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970435069.html
  3. Клиническая иммунология [Электронный ресурс] : учебник / Земсков А.М., Земсков В.М., Караулов А.В.; Под ред. А.М. Земскова. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2008. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970407752.html
  4. Долгушин И.И. Иммунопрофилактика инфекционных заболеваний / И.И. Долгушин, О.А.Гизингер, С.В. Лучинина. — Челябинск. 2014. – 83 с.
  5. ВИЧ-инфекция. Этиология, патогенез, лабораторная диагностика (учебно-методическое пособие для студентов / И.И. Долгушин, О.А. Гизингер, Ю.С. Шишкова, А.Ю. Савочкина, О.С. Абрамовских и др. — Челябинск, 2014. – 60 с.

 

Тема: Антиген-независимый этап развития Т-лимфоцитов. Позитивная и негативная селекция. Рецепторы Т-лимфоцитов

Вопросы по теме для самостоятельного изучения:

  1. Роль цитокинов, вырабатываемых Th2, Th3, Th27, в регуляции дифференцировки и репарации в норме и при патологии.
  2. Основные стадии развития Т-лимфоцитов.
  3. Клеточное и молекулярное микроокружение Т-лимфоцитов в тимусе.
  4. Рецепторы зрелых Т-лимфоцитов. Их строение и функции.
  5. Основныесубпопуляции Т-лимфоцитов. Их свойства и функции.
  6. Генетические основы многообразия Т-клеточных рецепторов.
  7. Позитивная и негативная селекция тимоцитов в тимусе.
  8. Методы изучения Т-лимфоцитов.
  9. Проточная цитометрия.
  10. Th2 тип иммунного ответа.
  11. Th3 тип иммунного ответа.

            Темы для докладов с презентацией:

  1. История изучения Т-лимфоцитов.
  2. Антиген-зависимый этап дифференцировки Т-лимфоцитов.
  3. Антиген-независимый этап развития Т-лимфоцитов.
  4. Тимус-строение, функции.
  5. Микроокружение в тимусе, роль клеточного и молекулярного микроокружения.
  6. Роль цитокинов в регуляции Th2, Th3, Th27 типов иммунного ответа.

            Список литературы:

  1. Электронное издание на основе: Иммунология [Электронный ресурс] / Р.М. Хаитов — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2016. Режим доступа: http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970438428.html
    1. Иммунология: практикум [Электронный ресурс] : учебное пособие / Под ред. Л.В. Ковальчука, Г.А. Игнатьевой, Л.В. Ганковской. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2015. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970435069.html
    2. Клиническая иммунология [Электронный ресурс] : учебник / Земсков А.М., Земсков В.М., Караулов А.В.; Под ред. А.М. Земскова. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2008. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970407752.html
    3. Долгушин И.И. Иммунопрофилактика инфекционных заболеваний / И.И. Долгушин, О.А.Гизингер, С.В. Лучинина. — Челябинск. 2014. – 83 с.
    4. ВИЧ-инфекция. Этиология, патогенез, лабораторная диагностика (учебно-методическое пособие для студентов / И.И. Долгушин, О.А. Гизингер, Ю.С. Шишкова, А.Ю. Савочкина, О.С. Абрамовских и др. — Челябинск, 2014. – 60 с.

 

            Тема: Гуморальный иммунный ответ, фазы. Т-зависимый и Т-независимый гуморальный иммунный ответ

            Вопросы по теме для самостоятельного изучения:

  1. Механизмы адаптивного иммунитета. Их роль в функционировании иммунной системы.
  2. Понятие о гуморальном и клеточном звеньях адаптивного иммунитета.
  3. Сравнительная характеристика механизмов врожденного и адаптивного иммунитета.
  4. Относительный характер разделения иммунных механизмов на врожденные и адаптивные.
  5. Функции и свойства антител. Классификация. Классы и субклассы иммуноглобулинов.
  6. Классы иммуноглобулинов: особенности их строения, функций, нормативные
  7. значения их содержания в сыворотке крови.
  8. Т-лимфоцит независимый вариант В-клеточного ответа. Стадии. Их характеристика.
  9. Т-лимфоцит зависимый вариант В-клеточного ответ. Стадии. Их характеристика.

            Темы для докладов с презентацией:

  1. Th2 тип иммунного ответа.
  2. Th3 тип иммунного ответа.
  3. История изучения В-лимфоцитов.
  4. Антиген-зависимый этап дифференцировки В-лимфоцитов.
  5. Антиген-независимый этап развития В-лимфоцитов.

            Список литературы:

  1. Электронное издание на основе: Иммунология [Электронный ресурс] / Р.М. Хаитов — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2016. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970438428.html
    1. Иммунология: практикум [Электронный ресурс] : учебное пособие / Под ред. Л.В. Ковальчука, Г.А. Игнатьевой, Л.В. Ганковской. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2015. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970435069.html
    2. Клиническая иммунология [Электронный ресурс] : учебник / Земсков А.М., Земсков В.М., Караулов А.В.; Под ред. А.М. Земскова. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2008. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970407752.html
    3. Долгушин И.И. Иммунопрофилактика инфекционных заболеваний / И.И. Долгушин, О.А.Гизингер, С.В. Лучинина. — Челябинск. 2014. – 83 с.
    4. ВИЧ-инфекция. Этиология, патогенез, лабораторная диагностика (учебно-методическое пособие для студентов / И.И. Долгушин, О.А. Гизингер, Ю.С. Шишкова, А.Ю. Савочкина, О.С. Абрамовских и др. — Челябинск, 2014. – 60 с.

 

            Тема: Трансплантационный иммунитет, противоопухолевый иммунитет

            Вопросы по теме для самостоятельного изучения:

  1. Трансплантационный иммунитет.
  2. Генетический контроль гистосовместимости тканей (MHC-система).
  3. MHC-I, строение функции.
  4. MHC-II, строение функции.
  5. Подбор донора и реципиента.
  6. Реакции отторжения трансплантата, виды.
  7. Профилактика отторжения. Реакция «трансплантат против хозяина».

            Темы для докладов с презентацией:

  1. Центральные и периферические органы иммунной системы.
  2. Цитокины как медиаторы межклеточной коммуникации.
  3. Концепция иммунного надзора. Иммунитет и толерантность.

            Список литературы:

  1. Электронное издание на основе: Иммунология [Электронный ресурс] / Р.М. Хаитов — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2016. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970438428.html
    1. Иммунология: практикум [Электронный ресурс] : учебное пособие / Под ред. Л.В. Ковальчука, Г.А. Игнатьевой, Л.В. Ганковской. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2015. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970435069.html
    2. Клиническая иммунология [Электронный ресурс] : учебник / Земсков А.М., Земсков В.М., Караулов А.В.; Под ред. А.М. Земскова. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2008. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970407752.html
    3. Долгушин И.И. Иммунопрофилактика инфекционных заболеваний / И.И. Долгушин, О.А.Гизингер, С.В. Лучинина. — Челябинск. 2014. – 83 с.
    4. ВИЧ-инфекция. Этиология, патогенез, лабораторная диагностика (учебно-методическое пособие для студентов / И.И. Долгушин, О.А. Гизингер, Ю.С. Шишкова, А.Ю. Савочкина, О.С. Абрамовских и др. — Челябинск, 2014. – 60 с.

 

Тема: I тип гиперчувствительности (аллергия). Этиология (классификация аллергенов), патогенез (иммунологическая, патохимическая, патофизиологическая стадии). Клинические примеры. Методы диагностики

            Вопросы по теме для самостоятельного изучения:

  1. Аллергия (классификация, терминология).
  2. Классификация аллергенов.
  3. Классификация иммунопатологических реакций по Кумбсу и Джеллу.
  4. I — IgE-зависимый тип иммунопатологии.
  5. Этиология, патогенез I типа иммунопатологии.
  6. Принципы диагностики I типа иммунопатологии.
  7. 7.      Псевдоаллергия, отличие от истинной аллергии.

            Темы для докладов с презентацией:

  1. I тип гиперчувствительности (аллергия).
  2. Этиология (классификация аллергенов).
  3. Патогенез I типа иммунопатологии (иммунологическая, стадия).
  4. Патогенез I типа иммунопатологии (патохимическая, патофизиологическая стадия).
  5. Патогенез I типа иммунопатологии (патофизиологическая стадия).

            Список литературы:

  1. Электронное издание на основе: Иммунология [Электронный ресурс] / Р.М. Хаитов — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2016. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970438428.html
    1. Иммунология: практикум [Электронный ресурс] : учебное пособие / Под ред. Л.В. Ковальчука, Г.А. Игнатьевой, Л.В. Ганковской. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2015. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970435069.html
    2. Клиническая иммунология [Электронный ресурс] : учебник / Земсков А.М., Земсков В.М., Караулов А.В.; Под ред. А.М. Земскова. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2008. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970407752.html
    3. Долгушин И.И. Иммунопрофилактика инфекционных заболеваний / И.И. Долгушин, О.А.Гизингер, С.В. Лучинина. — Челябинск. 2014. – 83 с.
    4. ВИЧ-инфекция. Этиология, патогенез, лабораторная диагностика (учебно-методическое пособие для студентов / И.И. Долгушин, О.А. Гизингер, Ю.С. Шишкова, А.Ю. Савочкина, О.С. Абрамовских и др. — Челябинск, 2014. – 60 с.

 

            Тема: IV тип гиперчувствительности. Варианты: СD8-зависимый (контактный дерматит, отторжение трансплантата), СD4-зависимый тип (проба Манту), гранулематозный тип воспаления. Этиология, патогенез. Клинические примеры. Методы диагностики

            Вопросы по теме для самостоятельного изучения:

  1. IV тип гиперчувствительности.
  2. Варианты: СD8-зависимый (контактный дерматит, отторжение трансплантата).
  3. СD4-зависимый тип (проба Манту).
  4. Гранулематозный тип воспаления. Этиология, патогенез.
  5. Клинические примеры IV тип гиперчувствительности.
  6. Методы диагностики IV тип гиперчувствительности.

            Темы для докладов с презентацией:

  1. IV тип гиперчувствительности.
  2. Варианты: СD8-зависимый (контактный дерматит, отторжение трансплантата),
  3. СD4-зависимый тип (проба Манту), этиология, патогенез.
  4. Гранулематозный тип воспаления. Этиология, патогенез.
  5. Клинические примеры IV тип гиперчувствительности.
  6. Методы диагностики IV тип гиперчувствительности.
  7. Метод кожно-аллергических проб.

            Список литературы:

  1. Электронное издание на основе: Иммунология [Электронный ресурс] / Р.М. Хаитов — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2016. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970438428.html
    1. Иммунология: практикум [Электронный ресурс] : учебное пособие / Под ред. Л.В. Ковальчука, Г.А. Игнатьевой, Л.В. Ганковской. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2015. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970435069.html
    2. Клиническая иммунология [Электронный ресурс] : учебник / Земсков А.М., Земсков В.М., Караулов А.В.; Под ред. А.М. Земскова. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2008. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970407752.html
    3. Долгушин И.И. Иммунопрофилактика инфекционных заболеваний / И.И. Долгушин, О.А.Гизингер, С.В. Лучинина. — Челябинск. 2014. – 83 с.
    4. ВИЧ-инфекция. Этиология, патогенез, лабораторная диагностика (учебно-методическое пособие для студентов / И.И. Долгушин, О.А. Гизингер, Ю.С. Шишкова, А.Ю. Савочкина, О.С. Абрамовских и др. — Челябинск, 2014. – 60 с.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ИЛИ ИНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

         Вопросы к зачёту для оценки результатов освоения дисциплины

1.      Предмет и задачи иммунологии, основные этапы развития дисциплины.

2.      Органы и компоненты иммунной системы.

3.      Мукозоассоциированная лимфоидная ткань (МАЛТ). Структурная организация. Отделы МАЛТ. Секреторный IgA (sIgA), его структура и функции.

4.      Врождённый и приобретённый иммунитет. Сравнительный анализ механизмов врождённого и приобретённого иммунитета.

5.      Понятие антигена. Структура и свойства антигенов.

6.      Классификация антигенов.

7.      Антигены бактерий и вирусов.

8.      Антигены человека. Система МНС. Антигены MHC I, II, III классов, их структура, локализация и функции.

9.      Понятие антитела. История открытия и изучения антител. Функции иммуноглобулинов.

10.    Структура антител. Мономерные и полимерные формы иммуноглобулинов.

11.    Свойства антител.

12.    Классификация иммуноглобулинов.

13.    Характеристика основных классов иммуноглобулинов, их функции.

14.    Методы количественного определения иммуноглобулинов в сыворотке крови человека. Нормы содержания иммуноглобулинов разных классов в сыворотке крови.

15.    Иммунологические реакции, проходящие с участием антигена и антитела (серологические реакции). Определение. Условия реализации реакций, проходящих с участием антигена и антитела. Применение серологических реакций в медицине и биологии.

16.    Диагностические сыворотки. Классификация. Способы получения.

17.    Адсорбированные и неадсорбированные сыворотки, определение.

 Методы адсорбции диагностических сывороток.

18.    Метод гибридомной биотехнологии. Принцип метода.

Моноклональные антитела, их применение в медицине и биологии.

19.    Диагностикумы. Способы получения. Классификация по назначению.

20.    Реакция агглютинации: разновидности. Цели постановки, компоненты, 

 ход, учёт.

21.    Реакция преципитации: разновидности. Цели постановки, компоненты,

 ход, учёт.

22.    Реакция иммунофлуоресценции: разновидности. Цели постановки, 

 компоненты, ход, учёт.

23.    Проточная цитометрия, принцип метода. Применение метода  

 проточной цитометрии в медицине и биологии.

24.    Реакция иммуноферментного анализа: разновидности. Цели постановки, компоненты, ход, учёт.

25.    Радиоиммунный анализ. Цели постановки, компоненты, ход, учёт.

26.    Система комплемента. Классификация белков системы комплемента. Пути активации.

27.    Биологические функции системы комплемента.

28.    Классический путь активации системы комплемента.

29.    Альтернативный и лектиновый пути активации системы комплемента.

30.    Мембраноатакующий комплекс. Состав. Функции.

31.    Белки-ингибиторы системы комплемента. Лабораторные методы  оценки системы комплемента.

32.    Иммунологические реакции, проходящие с участием комплемента: реакция связывания комплемента. Цели постановки, компоненты, ход, учёт.

33.    Клеточные и гуморальные механизмы врождённого иммунитета. Нейтрофильные гранулоциты. Участие нейтрофильных гранулоцитов в реализации реакций врожденного иммунитета.

34.    Моноциты, макрофаги, натуральные киллеры. Их участие в обеспечении реакций врождённого иммунитета.

35.    Фагоцитоз. Определение. Стадии фагоцитоза.

36.    Лабораторные методы оценки клеточного звена врождённого иммунитета: фагоцитарная, лизосомальная активность, интенсивность внутриклеточного кислородзависимого метаболизма (НСТ-тест). Нормативные значения показателей.

37.    Антигенпредставляющие клетки (АПК) иммунной системы. Процессинг, презентация антигена. Биологическая роль процессинга и презентации антигена.

38.    Характеристика Т-звена иммунитета. Основные субпопуляцииТ-лимфоцитов, их количественная характеристика.

39.    Этапы развития Т-лимфоцитов. Антигеннезависимый этап дифференцировки Т-лимфоцитов в тимусе.

40.    Клеточное и молекулярное микроокружение Т-лимфоцитов в тимусе.

41.    Антигензависимый этап дифференцировки Т-лимфоцитов.

42.    Рецепторы Т-лимфоцитов. Их функции. Т-хэлперыиТ-цитотоксические лимфоциты.

43.    Лабораторные методы оценки Т-звена иммунитета. Нормативные значения показателей.

44.    Характеристика В-звена иммунитета. Этапы развития В-лимфоцитов.

45.    Клеточное и молекулярное микроокружение В-лимфоцитов в красном костном мозге.

46.    Рецепторы В-лимфоцитов. Их функции.

47.    Т-лимфоцитзависимый и Т-лимфоцитнезависимый варианты В-клеточного ответа.

48.    Лабораторные методы оценки В-звена иммунитета. Нормативные значения показателей.

49.    Понятие первичных и вторичных иммунодефицитных состояний, их классификация.

50.    Иммунограмма. Основные показатели. Нормативные значения.

51.    Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Классификация вируса, особенности строения.

52.    Эпидемиология и патогенез ВИЧ-инфекции.

53.    Взаимодействие ВИЧ с клетками иммунной системы.

54.    Стадии ВИЧ-инфекции, их характеристика. Особенности иммунного ответа на разных стадиях заболевания.

55.    Лабораторные методы диагностики ВИЧ-инфекции.

56.    Понятие об аллергии. Аллергены, их классификация.

57.    Классификация аллергических реакций по Куку и Кумбсу-Джеллу.

58.    Атопический тип иммунопатологических реакций (I тип). Анафилаксия. Этиология. Патогенез. Принципы диагностики.

59.    Цитотоксический тип иммунопатологических реакций (II тип). Этиология. Патогенез. Принципы диагностики.

60.    Иммунокомплексная патология (III тип иммунопатологических реакций). Этиология. Патогенез. Принципы диагностики.

61.    Гиперчувствительность замедленного типа (IV тип иммунопатологических реакций). Этиология. Патогенез. Принципы диагностики.

62.    Иммунопатологические реакции V типа. Этиология. Патогенез. Принципы диагностики.

63.    Противоопухолевый и трансплантационный иммунитет, иммунологическая толерантность.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПРОЦЕДУРЫ ОЦЕНИВАНИЯ ЗНАНИЙ, УМЕНИЙ, НАВЫКОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЕТЕНЦИЙ

Промежуточная аттестация по дисциплине «Иммунология» согласно учебному плану проводится в форме зачета, учитывая результаты текущего контроля в оценивании формирования компетенций и результаты балльно-рейтинговой системы оценки работы обучающихся.

Зачет проходит в виде собеседования по билетам. В каждом билете по 2 вопроса. Вопросы в билете позволяют оценить формирование у обучающихся всех компонентов компетенций (знать, уметь, владеть).

В качестве методических материалов, определяющих процедуры оценивания знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций в университете, используются положения, определяющие порядок проведения текущего контроля и промежуточной аттестации (СМК П 30 Положение «О текущем контроле успеваемости и промежуточной аттестации», СТО СМК ЧелГМА 06 «Требования к разработке и применению балльно-рейтинговой системы работы студентов»).

 

 

Иммунолог Марк Головизнин о системе иммунитета человека — Реальное время

Марк Головизнин о том, как работает система иммунитета человека и какие вирусы живут в нашем теле

«Может ли иммунная клетка действовать целесообразно — в интересах всего организма или других клеток, которые съедят остатки «пришельца» и поделятся с ней? Эти аспекты поведения иммунных клеток нуждаются в выводе из «научного бессознательного» и моделировании. А то нередко мы сами изобретаем иммунные функции и изучаем не то, что есть на самом деле, а какие-то наши собственные, возможно, иллюзорные представления об иммунитете», — рассуждает кандидат медицинских наук, доцент МГМСУ Марк Головизнин. В интервью «Реальному времени» он рассказал, почему иммунная система похожа на муравейник, какие признаки позволяют считать вирусы живыми организмами и имеет ли иммунитет единое управление.

«Из всех микроорганизмов, которые живут в человеке, совсем немногие оказываются «вредителями»

— Какие вирусы обычно живут в теле человека? Почему они не наносят ему особого вреда?

— Во-первых, действительно, в нашем организме живут вирусы, заселившие его в процессе жизни человека — например, всем известный вирус герпеса или менее известный вирус Эпштейна-Барра. Вообще, человек — это суперорганизм, который населен не только вирусами, но и огромным количеством бактерий. Весь кишечник населен бактериями, которые во многом являются сапрофитами и работают на благо организма. Бактерии и вирусы живут в бронхолегочных структурах, на коже, слизистых оболочках. То есть существует определенный симбиоз человека и бактерий, вирусы также принимают в этом участие.

Второй момент: в течение эволюции много миллионов лет назад в геном млекопитающих встроились гены ретровирусов (аналогичных чем-то современному вирусу СПИДа) и начали продуцировать ряд белков иммунной системы, то есть вирусы стали «антивирусами», если говорить компьютерным языком. Это эволюционная биология действительно вызывает удивление, но это так: мы — суперорганизм.

— Вирусы проникают в ребенка, когда он находится в утробе матери?

— Не только вирус, но и целый ряд даже крупных бактерий могут проникать транспланцентарно. На этом было основано лечение детского туберкулеза. Знаменитая прививка вакциной БЦЖ возникла потому, что заражение младенцев внутриутробно или в момент родов от больных матерей создавало огромную проблему. Младенцы гибли от тяжелых форм туберкулеза. Микробактерия туберкулеза по сравнению с вирусом — это динозавр по сравнению с мышкой. Поэтому, конечно, вирус и подавно проходит через целый ряд биологических барьеров, это нормально.

Фото yandex.ru
Знаменитая прививка вакциной БЦЖ возникла потому, что заражение младенцев внутриутробно или в момент родов от больных матерей создавало огромную проблему

— Почему же вирусы не наносят особого вреда ребенку в утробе?

— Существует специализированная система иммунитета. Это подвижные клетки — лимфоциты и макрофаги, которые взаимодействуют со всеми пришельцами и каким-либо образом ограничивают их активность. Из всех микроорганизмов, которые живут в человеке, совсем немногие оказываются «вредителями». Для этого должны возникнуть какие-то специфические условия, когда иммунная система позволяет развиваться патогенным возбудителям.

Система иммунитета, если упростить наш рассказ о ней, дуалистична. Есть врожденный иммунитет, который имеется у новорожденного и присущ ему вне зависимости от контакта с окружающей средой. А есть приобретенный иммунитет, который развивается уже в процессе контакта организма с окружающей средой. Они оба работают для того, чтобы организм выжил. Часть иммунных клеток относится к врожденному иммунитету, другая часть — к приобретенному.

— Кстати, врожденный иммунитет различается у людей с разных континентов?

— Врожденный иммунитет — это тоже сложная система. Клетки, принадлежащие ей, имеют рецепторы, распознающие так называемые «образы патогенности» — это эволюционно консервативные белки, присущие огромному количеству видов и типов различных микроорганизмов. И врожденный иммунитет реагирует именно на них. То есть это система «ковровых бомбардировок», она не является строго специфичной, действующей против конкретного вируса или конкретной бактерии. Судя по существующим исследованиям, эти «образы патогенности» одинаковы у многих микроорганизмов, где бы они ни существовали.

А приобретенный иммунитет гораздо более специфичная система, которая имеет и расовые, и региональные, и индивидуальные особенности.

«Вне всякого сомнения, вирус — живой организм»

— Вирус можно отнести к живым организмам?

— Есть не всех удовлетворяющее определение Энгельса, что жизнь — это способ существования белковых тел. Вирус является «белковым телом». Помимо этого, он обладает молекулами наследственности — либо ДНК, либо РНК. То есть он может размножаться, он производит себе подобных, иногда в больших количествах, как мы сейчас видим в случае с коронавирусом. Он приспосабливается к окружающей среде, поэтому, вне всякого сомнения, вирус — живой организм. Хотя науке известны живые белковые организмы, не содержащие молекулы нуклеиновых кислот, так называемые прионы, возбудители прогрессирующих нервных заболеваний человека и животных. Но это уже вопрос на стыке иммунологии, медицины и философии.

Возвращаясь к вирусу: он имеет три очень существенных признака живых организмов — это наличие белка, воспроизведение себе подобных с помощью нуклеиновых кислот и обмен информацией с внешней средой.

Фото lentachel.ru
Вирус имеет три очень существенных признака живых организмов — это наличие белка, воспроизведение себе подобных с помощью нуклеиновых кислот и обмен информацией с внешней средой

— Объясните, каким образом наш организм постоянно сканируется на наличие вирусов?

— Иммунология как наука находится в очень интересном двойственном положении. С одной стороны, безусловно, у нас в мозгу есть некая доминанта, наша индивидуальность, которая ставит вопрос — «Я или не Я». И, раз есть наша психическая и биологическая индивидуальность, то должны быть факторы, которые нас защищают. Второй момент: в нашем организме объективно сосуществуют разные вирусы, бактерии-сапрофиты, патогены, и есть подвижные «иммунные» клетки — фагоциты, лимфоциты, которые взаимодействуют с пришельцами, работают в организме. И вопрос, действительно они имеют цель защищать нас или нам просто выгодно так думать?

Лично я думаю, что подвижные иммунные клетки — это определенного рода муравейник. Они живут в нас собственной сложной жизнью, в том числе в ходе этой жизнедеятельности они осуществляют определенную защитную функцию, осознавая или не осознавая это. Другое дело, что наши представления об их роли могут не совпадать с реальностью.

И так как мы суперорганизм, то бактерии и вирусы участвуют в формировании нашей иммунной системы. И если по каким-то причинам кишечник или другие органы человека на ранних сроках жизни не заселяются бактериями, то и иммунная система или не развивается, или развивается очень плохо. Есть такие лабораторные животные, чей кишечник лишен флоры, и их иммунная система, особенно приобретенный иммунитет, имеет признаки тотального недоразвития.

В нашем суперорганизме иммунитет развивается в контакте с внешней средой, начиная с внутриутробного состояния и кончая подростковым периодом. Активируется врожденный иммунитет, затем его догоняет в развитии иммунитет приобретенный. И что особенно важно: в иммунной системе должны развиться и тормозные (супрессорные) механизмы. Так называемый цитокиновый шторм — свойство врожденного иммунитета, который легко разогнать, но трудно остановить. Приобретенный иммунитет гораздо мобильнее. Он имеет «точечную активацию» на конкретный антиген и развитые супрессорные механизмы, тормозящие иммунную реакцию когда нужно. Кроме этого, существует орган иммунитета — вилочковая железа (тимус), где изолируются и гибнут те иммунные клетки, которые могут атаковать не чужие, а свои структуры. Когда есть развитый врожденный иммунитет, а приобретенный иммунитет, и особенно супрессорные механизмы, развиты плохо, цитокиновый шторм не остановить.

Фото vesti.ua
Так называемый цитокиновый шторм — свойство врожденного иммунитета, который легко разогнать, но трудно остановить

«Иммунную реакцию можно сравнить с автомобилем — если он разогнался, а тормоза не работают, понятно, что происходит»

— Что такое цитокины?

— Это небольшие белковые молекулы, которые выделяются одними иммунными клетками, допустим, лимфоцитами, макрофагами, моноцитами, чтобы сигнализировать и взаимодействовать с другими клетками. Есть даже такое понятие — хелперный эффект от английского слова «helper» — помощник. Предположим, чтобы лимфоцит вырабатывал антитела, на него нужно воздействовать этими цитокинами, чтобы он активировался, и делает это другая клетка, то есть возникает своеобразный «диалог». Благодаря цитокинам было доказано, что иммунная система — действительно система, хотя долгое время это было умозрительное понятие. Еще Мечников постулировал наличие иммунной системы, но доказать этого в начале ХХ века он не мог. Когда лет 30—40 назад были открыты цитокины, стало ясно, как иммунные клетки контактируют между собой. И это происходит в любой ситуации. Во время воспаления этот диалог приобретает особую интенсивность, и происходит массовый выброс цитокинов.

Это было известно и до коронавируса. Например, во время сепсиса, когда бактерии попадают в кровь и очень усиленно там размножаются, иммунные клетки отвечают массивным выбросом цитокинов. Такое явление и получило название «цитокиновый шторм». И, как оказалось, это палка о двух концах, потому что этот шторм не только помогает, но и бьет по самому организму. Возникает лихорадка, падение артериального давления, генерализованное повышение проницаемости сосудов, поскольку цитокины действуют не только на иммунные клетки, но и на клетки сосудов. Далее происходит нарушение свертываемости крови, большой выход жидкости в ткани, там развиваются вторичные инфекции, и человек может погибнуть в результате каскада этих гиперреакций.

Еще один пример, когда иммунная система «бьет по своему» — это аллергия. У аллергиков возникает повышенная — неадекватная реакция на те раздражители (пыльцу, например), на которые большинство человечества не реагирует. Это тоже наследственно обусловленный дефект иммунных супрессорных механизмов.

И скорее всего, люди, которые реагируют на вирусную инфекцию цитокиновым штормом, тоже имеют какие-то наследственные дефекты, до конца еще не изученные. Нынешняя пандемия должна стимулировать изучение этих факторов.

То есть цитокиновый шторм — это в какой-то мере дисгармония между врожденным иммунитетом, который типо- или группоспецифичен, который легко активировать и труднее остановить, и приобретенным иммунитетом, который должен ограничивать иммунную реакцию действием против конкретных возбудителей, а также вовремя осуществлять ее торможение. Иммунную реакцию тем самым можно сравнить с автомобилем, если он разогнался, а тормоза не работают, понятно, что происходит.

Фото scientificrussia.ru
Цитокины — небольшие белковые молекулы, которые выделяются одними иммунными клетками, допустим, лимфоцитами, макрофагами, моноцитами, чтобы сигнализировать и взаимодействовать с другими клетками

«Есть ли у иммунной системы единое управление? Это пока дискуссионный вопрос»

— Может ли иммунная клетка осознавать свои действия?

— Такой вопрос был поставлен еще перед Мечниковым. Современная иммунология началась немногим более ста лет назад, когда был открыт фагоцитоз. Известно поэтическое описание фагоцитоза, когда Мечников воткнул шип в тело морской звезды и увидел собравшиеся вокруг раны клетки. Но тогда все было не так просто, как нам кажется теперь. В то время борьбы с религией перед ним был поставлен вопрос: «Защита — это прерогатива высших организмов. Мы можем защищать потомство, животные тоже. То есть вы хотите сказать, что клетки обладают функцией разума, могут действовать целесообразно?». И на этот вопрос Мечников смог ответить не прямо, а лишь косвенно. Как биолог-эволюционист, он показал, что фагоцитоз не «дар божий», он появился на определенных этапах эволюции живых организмов. А во-вторых, пришло на помощь внутриклеточное пищеварение: фагоцит — это заглатывающая клетка. Это помогло Мечникову обойти сложный вопрос о «целеполагании» в иммунологии.

Но многие категории иммунологии до сих пор существуют в «научном бессознательном». Есть, например, понятие «лимфоцит-киллер». До недавнего времени оно было известно только иммунологам, сейчас все могут понять, что это лимфоцит, который убивает внедрившийся микроорганизм, но при этом его не съедает. Зачем же он это делает? Может ли иммунная клетка действовать целесообразно — в интересах всего организма или других клеток, которые съедят остатки «пришельца» и поделятся с ней? Эти аспекты поведения иммунных клеток нуждаются в выводе из «научного бессознательного» и моделировании. А то нередко мы сами изобретаем иммунные функции и изучаем не то, что есть на самом деле, а какие-то наши собственные, возможно, иллюзорные представления об иммунитете.

— У иммунной системы есть единое управление?

— Это вопрос, о котором ученые до сих пор спорят. В иммунной системе есть своя иерархия, но не такая строгая, как в нервной системе, где имеется головной мозг, спинной мозг, периферический нервный аппарат. С нервной системой все понятно, и во многом иммунологи, изучая иммунитет, принимали ее в расчет. Что касается иммунной системы, ясно одно: есть подвижные клетки, которые мигрируют по всему организму, в результате выделения цитокинов могут собираться в одном или другом месте, а есть иммунные органы, где эти клетки созревают — костный мозг, где созревают лимфоциты, продуцирующие антитела, и есть вилочковая железа, где созревают Т-лимфоциты (тимусные) — «контролирующие» клетки приобретенного иммунитета. Прохождение через тимус — это «обучение», чтобы иммунная система вела себя прилично и не убивала собственные клетки, не развивала гипериммунный ответ, от которого человек может погибнуть.

Но существует ли такое постоянное управление иммунитетом из единого центра, каковым для нервной системы является головной мозг, пока еще вопрос дискуссионный. По крайней мере иммунная система из всех регуляторных систем наиболее подвижна. То есть, видимо, ее управление диктуется конкретной ситуацией.

Матвей Антропов

Справка

Марк Головизнин — кандидат медицинских наук, доцент кафедры внутренних болезней стоматологического факультета МГМСУ им. А.И. Евдокимова, член Совета ассоциации медицинских антропологов. Сфера научных интересов: иммунология, интердисциплинарные исследования, медицинская антропология.

ОбществоМедицина

Врожденный иммунитет. Свойства врожденного иммунитета — Мегаобучалка

Одним из наиболее важных обобщений в иммунологии конца XX и начала XXI в. стало создание научно обоснованного учения о врожденном (от англ. innate immunity), или естественном, природном, и адаптивном (от англ. adaptive immunity), или приспособительном, приобретенном (от англ. acquired immunity), иммунитете. В иммунологической практике чаще используют термины «врожденный» и «адаптивный» иммунитет, врожденные и адаптивные компоненты иммунной системы, врожденный и адаптивный иммунный ответ. Оба варианта иммунитета реализуются через клеточные и гуморальные факторы. Ушли в прошлое такие термины, как «неспецифический иммунитет», «неспецифическая иммунологическая реактивность» и им подобные. Врожденный и приобретенный иммунитет представляет собой две взаимодействующие части одной системы, обеспечивающей развитие иммунного ответа на генетически чужеродные субстанции. Врожденный иммунитет — наследственно закрепленная система защиты многоклеточных организмов от любых патогенных и непатогенных микроорганизмов, а также эндогенных продуктов тканевой деструкции. Как самая ранняя форма иммунной защиты организма, врожденный иммунитет сформировался на начальных этапах эволюции многоклеточных организмов, до появления способности к перегруппировке генов иммуноглобулинов и TCR, а также возможности узнавания «своего» и полноценной иммунной памяти. Доказательством этому служит наличие разнообразных генов врожденной защиты у беспозвоночных животных и растений. Известно, что у беспозвоночных (например, у членистоногих) существуют клеточные элементы, обладающие фагоцитарной функцией, и гуморальные факторы типа противомикробных пептидов, лектинов и др., успешно распознающих и поражающих патогенные микроорганизмы. Все эти компоненты консервативны, наследуются и не подвергаются генетической модификации в течение жизни. Охарактеризованы основные отличительные признаки системы врожденного иммунитета. • Врожденный иммунитет обеспечивает распознавание и элиминацию патогенов в первые несколько минут или часов после их проникновения в организм, когда механизмы адаптивного иммунитета еще отсутствуют. • Функция системы врожденного иммунитета осуществляется через разнообразные клеточные элементы (макрофаги, ДК, нейтрофилы, тучные клетки, эозинофилы, базофилы, NK-клетки, NKT-клетки, некоторые негемопоэтические клетки) и гуморальные факторы (естественные антитела, цитокины, комплемент, белки острой фазы, катионные противомикробные пептиды, лизоцим и др.). Клетки врожденной иммунной системы: • не образуют клонов. Отсутствие клональности в организации врожденной иммунной системы — одно из ее основных отличий от адаптивной иммунной системы. В этом смысле каждая клетка врожденного иммунитета действует индивидуально, тогда как при адаптивном иммунном ответе все клетки в пределах клона (сообщества) подчинены единой генетически детерминированной программе; • не подвергаются негативной и позитивной селекции; • участвуют в реакциях фагоцитоза, цитолиза, в том числе бактериолиза, нейтрализации, выработки цитокинов и др. Распознавание патогенов клетками врожденного иммунитета реализуется через многочисленные рецепторные структуры, такие, как рецепторы-мусорщики (scavenger-рецепторы), маннозные рецепторы, рецепторы комплемента (CRl, CR3, CR4), лектиновые рецепторы и др. Особую группу рецепторов врожденного иммунитета составляют так называемые паттерн-распознающие рецепторы (англ. Pattern-Recognition Receptor — PRR). Они распознают консервативные, общие для многих типов микроорганизмов структуры, так называемые патогенассоциированные молекулярные паттерны (англ. Pathogen-Associated Molecular Patterns — PAMP). В настоящее время интенсивно изучают структуру и функции рецепторов врожденного иммунитета, таких, как Toll-подобные рецепторы (TLR), NOD-1, NOD-2, RIG и др. Рецепторы врожденной иммунной системы эволюционно законсервированы. Toll-рецепторы впервые обнаружены у дрозофил. Toll-подобные (TLR) рецепторы у млекопитающих имеют сходную с ними структуру и функцию. Рецепторы этого семейства широко представлены на различных клетках иммунной системы (моноциты, ДК, лейкоциты и др.), а также на многих клетках организма (фибробласты, эндотелий, эпителий, кардиомиоциты и др.). Система TLR более подробно рассмотрена ниже. Факторы врожденного иммунитета не изменяются в процессе жизни организма, контролируются генами зародышевой линии и наследуются. Активация врожденного иммунитета не формирует продолжительной иммунной памяти, но служит обязательным условием развития адаптивного иммунного ответа. Все перечисленные функции крайне важны для защиты от патогенных микроорганизмов, но недостаточны для жизнедеятельности высокоорганизованных многоклеточных организмов, таких, как позвоночные. Именно у них в процессе эволюции возникли новые иммунные компоненты и сформировалась иммунная система, главной функцией которой стал контроль над генетическим постоянством внутренней среды многоклеточного организма. Перед иммунной системой возникла задача распознать и запомнить «свое». Всё, что антигенно «свое», должно сохраниться, а всё, что антигенно «чужое», подлежит удалению из организма. В условиях многомиллионного разнообразия чужеродных антигенных структур невозможно обойтись небольшим набором генов, передаваемых по наследству (так называемых зародышевых генов — англ. germ line).

Врожденный иммунитет Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

МАЙ ИЮНЬ 2004

3

том ЬХХХУ

ИЗДАНИЕ МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ ТАТАРСТАНА И КАЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО МЕДИЦИНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА

УДК 612. 017. 1

ВРОЖДЕННЫЙ иммунитет

Руслан Меджитое, Чарльз Джанееей Отдел иммунобиологии Иельского униеерситета, США

Иммунная система традиционно разделена на врожденный и адаптивный компоненты — каждый с различной функцией и ролью. Адаптивный компонент организован вокруг двух классов специализированных клеток— Т- и В-лим-фоцитов. Каждый лимфоцит экспонирует отдельный вид структурно уникального рецептора, поэтому набор рецепторов антигенов в общей совокупности лимфоцитов — весьма большой и чрезвычайно разнообразный. Размер и разнообразие этого набора повышают вероятность того, что для каждого антигена найдется лимфоцит со специфическим рецептором, который связавшись с антигеном вызовет активацию и быстрое размножение клетки. Этот процесс, названный клональной селекцией, объясняет большинство основных свойств адаптивной иммунной системы.

В ответ на инфекцию развитие клона лимфоцитов абсолютно необходимо для эффективной иммунной реакции. Однако требуется от трех до пяти дней для образования нужного числа клонов, которые будут дифференцироваться в эф-фекторные клетки, а это более чем достаточное время для большинства болезнетворных организмов, позволяющее им повредить хозяина. Напротив, эффекторные механизмы врожденного иммунитета, включающие антимикробные пептиды, фагоциты, альтернатив-

ный путь комплемента, активизируются немедленно после инфицирования и начинают контролировать репликацию болезнетворного агента. По этой причине сдерживание инфекции до момента включения лимфоцитов долго рассматривалось в качестве основной функции врожденного иммунитета. Становится все более очевидным, что врожденная иммунная система имеет намного более важную, фундаментальную роль в защите хозяина.

В этой статье мы рассмотрим пути взаимодействия и управления адаптивным иммунным ответом со стороны врожденной иммунной системы. Клиническое значение этих открытий еще только начинает определяться. Мы ожидаем, что они дополнят наши представления о предохранении организма от бактерий путем развития адаптивной иммунной системой длительной антимикробной защиты, а также механизмов, используемых для предотвращения аутоиммунных реакций.

Стратегии врожденного и адаптивного

иммунологического распознавания

Основное различие между адаптивной и врожденной иммунными системами состоит в механизмах и рецепторах, используемых для иммунологического распознавания. В адаптивной

© 11. «Казанский мед. ж.», № 3

161

иммунной системе рецепторы Т- и В-клеток возникают соматически в ходе их развития путем, обеспечивающим каждый лимфоцит структурно уникальным рецептором. Эти рецепторы не закодированы в зародышевых клетках, поэтому они не запрограммированы распознавать заданный набор антигенов. Напротив, чрезвычайно разнообразный набор рецепторов формируется беспорядочно, и лимфоциты, несущие «полезные» рецепторы (например, рецепторы для патогенов), отбираются для последующей клональной экспансии, сталкиваясь со специфическими антигенами. Более того, эти полезные рецепторы не могут быть переданы последующим поколениям, несмотря на то что они могли бы давать потомку преимущества выживания. Независимо от того, насколько они могут быть выгодны, рецепторы антигенов рутинных патогенов окружающей среды должны быть повторно изобретены каждым поколением. Поскольку участки связывания рецепторов антигенов возникают в результате случайного генетического механизма, набор рецепторов включает в себя рецепторы, связывающиеся не только с микроорганизмами, но и с безвредными природными агентами и собственными антигенами. Активация адаптивного иммунного ответа может быть вредна для хозяина, когда антигеном являются либо собственные, либо чужеродные антигены, которые не связаны с инфекционными микроорганизмами, поскольку иммунный ответ в этих случаях приводит к аутоиммунным и аллергическим заболеваниям. Как же иммунная система определяет происхождение антигена и необходимость развивать иммунный ответ? Недавние исследования продемонстрировали, что именно врожденная иммунная система играет значительную роль при принятии этих решений.

В ходе эволюции врожденная иммунная система возникла раньше адаптивной, и определенная форма врожденного иммунитета, вероятно, существует у всех многоклеточных организмов. В отличие от адаптивного иммунитета, врожденное иммунное распознавание опосре-довано наследственно закодированными рецепторами, что означает генетическую предопределенность специфичности каждого рецептора. Одним из преимуществ этой наследственной зако-

дированности рецепторов является их эволюционирование при естественном отборе в направлении специфичности к инфекционным агентам. Проблема, однако, в том, что в каждом организме находится ограниченное число генов в геноме. Человеческий геном, например, содержит от 35000 до 40000 генов, большинство из которых не имеют отношения к иммунному распознаванию. Для сравнения: существует приблизительно 1014 и 1018 различных соматически формируемых иммуноглобулиновых рецепторов и Т-клеточных рецепторов соответственно. Общее число рецепторов, вовлеченных во врожденное иммунное распознавание, исчисляется, думается, сотнями. Кроме того, микробы весьма гетерогенны и способны мутировать значительно быстрее, чем любой из их хозяев.

Стратегией врожденного иммунитета не может быть распознавание каждого возможного антигена, осуществляется фокусирование на нескольких высоко консервативных структурах в больших группах микроорганизмов [12]. Эти структуры называются патоген-ассоции-рованными молекулярными образами — PAMP (pathogen-associated molecular patterns), а распознающие их рецепторы врожденной иммунной системы -образраспознающими рецепторами — PRR (pattern-recognition receptors). Наиболее известные PAMP — это бактериальный липополисахарид, пептидогли-кан, липотейхоевые кислоты, маннаны, бактериальная ДНК, двуспиральные РНК, глюканы. Несмотря на значительные химические различия этих веществ, все PAMP имеют общие свойства [13, 16]. Во-первых, все PAMP образуются только микробами, а не их хозяином. Например, липополисахарид синтезируется только бактериями, PRR распознают его, сигнализируя хозяину о присутствии в организме инфекции. Во-вторых, структуры, узнаваемые врожденной иммунной системой, обычно важны для выживания или патогенности микроорганизмов. В-третьих, PAMP — обычно инвариантные структуры, присущие всему классу патогенов. Например, все грамотрицательные бактерии содержат ЛПС, следовательно, рецепторы хозяина, распознающие образ ЛПС, фактически выявляют любую грамотрицатель-ную инфекцию.

Образраспознающие рецепторы

Рецепторы врожденной иммунной системы, закодированные в геноме, имеют ряд отличий от рецепторов антигенов. Они экспрессируются несколькими эффекторными клетками врожденной иммунной системы, что особенно важно: макрофагами, дендритными клетками и В-лимфоцитами — профессиональными антиген-представляющи-ми клетками. Экспрессия РЯЯ — не кло-нальная, все клетки данного типа (например, макрофаги) демонстрируют рецепторы единой специфичности. Кроме того, немедленно, после того как РЯЯ идентифицируют РАМР, клетка запускает выполнение эффекторных функций без необходимости пролиферации. Этот факт объясняет высокую скорость врожденных иммунных реакций.

По своей структуре РЯЯ относятся к нескольким белковым семействам. Например, в распознавание РАМР часто вовлечены домены лейцинбогатых повторов, кальцийзависимые лектиновые домены и белковые домены рецепторов-мусорщиков [4, 16]. По своей функции РЯЯ могут быть разделены на три класса: секретируемый, эндоцитозный и сигнальный.

Секретируемые РЯЯ функционируют как опсонины, помечая микробные клетки для распознавания их системой комплемента и фагоцитами. Хорошо охарактеризованным рецептором этого класса является маннансвязывающий лектин [3, 5], член семейства кальций-зависимых лектинов, который связывается с микробными углеводами и инициирует лектиновый путь активации комплемента. Маннансвязывающий лек-тин и белки сурфактанта образуют структурно сходное семейство колектинов, названное так потому, что они состоят из коллагенового домена, связанного с кальцийзависимым лектиновым доменом. Маннансвязывающий лектин синтезируется в печени и выделяется в сыворотку как компонент ответа острой фазы. Он может связываться с углеводами грамположительных и грамотрица-тельных бактерий, дрожжей, некоторых вирусов и паразитов [3]. Маннансвязы-вающий лектин связан с двумя серино-выми протеазами — маннансвязываю-щими лектин-ассоциированными про-теазами 1 и 2. Эти протеазы родственны

Рис. 1. Лектиновый путь активации комплемента.

Активация лектинового пути активации комплемента опосредствована лектином, связывающим маннозу, являющимся РЯЯ микробных углеводов. Лектин, связывающий маннозу, ассоциирован сериновыми протеазами — маннансвязы-вающими лектин-ассоциированными протеазами 1 и 2 (ЫЛ8Р1 и ЫЛ8Р2). Взаимодействие лекти-на, связывающего маннозу, с микробным лиган-дом приводит к активации этих протеаз, которые расщепляют С2 и С4 компоненты системы комплемента. Продукты расщепления С2а и С4Ь образуют С3 конвертазу, инициализирующую каскад реакций за счет расщепления С3. Комплекс лек-тина, связывающего маннозу, и его протеаз функционирует так же, как С1 комплекс классического пути активации комплемента. Следует, однако, подчеркнуть, что сериновые протеиназы С1г и С1в активируются при связывании С1ц с комплексом антиген-антитело, в то же время активация системы комплемента может происходить прямо при узнавании микроба независимо от адаптивной иммунной системы.

С1г и С1б сериновым протеазам классического пути комплемента. Так же, как С1г и С1б, активировавшись маннан-связывающие лектин-ассоциированные протеазы приводят к расщеплению С3 и активации С3 конвертазы, что в результате усиливает каскад активации комплемента [3]. Однако, в отличие от

С1 протеазы, для активации которой необходим комплекс антигена с антителом, маннансвязывающие лектин-ас-социированные протеазы активируются при связывании микробного лиганда с маннансвязывающим лектином (рис. 1).

Эндоцитозные PRR находятся на поверхности фагоцитов. После узнавания РАМР на микробной клетке эти рецепторы опосредуют поглощение патогена и его доставку к лизосомам, где он разрушается. Белки патогена обрабатываются, и образующиеся пептиды представляются молекулами МНС на поверхности макрофага. Маннозный рецептор макрофага, также член кальцийзависи-мого лектинового семейства, является эндоцитозным PRR. Он специфически узнает углеводы с большим числом ман-ноз, характерные для микроорганизмов, и опосредует их фагоцитоз [5]. Другой эн-доцитозный PRR — макрофагальный рецептор-мусорщик — связывается с бактериальной стенкой и выступает существенным компонентом клиренса бактерий из кровообращения [22, 24].

Сигнальные PRR распознают РАМР и активируют пути передачи сигнала для экспрессии разнообразных генов иммунного ответа, включая воспалительные цитокины.

Toll-рецепторы

Первый рецептор toll семейства был идентифицирован у дрозофил как компонент пути передачи сигнала, контролирующего дорзо-вентральную полярность эмбриона мухи [8]. Анализ последовательности toll-гена выявил, что он кодирует трансмембранный белок с большим внеклеточным доменом, содержащим богатые лейцином повторы. Последовательность цитоплазмати-ческого домена toll белка оказалась удивительно похожа на цитоплазматиче-ский домен рецептора IL-1 млекопитающих [6]. Более того, и рецептор IL-1 млекопитающих, и toll у дрозофил индуцируют пути передачи сигнала, активирующего транскрипцию ядерных фак-торов-кВ (NF-к В) [1]. Члены этого семейства играют ключевую роль в индукции иммунных и воспалительных ответов у млекопитающих [7]. У дрозофил микробная инфекция вызывает быстрое повышение уровня разнообразных антимикробных пептидов [10]. Интересно, что промоторные участки генов, кодирующие эти пептиды, подобно многим генам млекопитающих, вовле-

ченным в воспаление и иммунный ответ, содержат NF-кВ-связывающие участки.

Эти открытия позволили предположить, что toll дрозофилы, кроме участия в эмбриогенезе, вовлечен в иммунный ответ взрослой мухи, что было продемонстрировано элегантными опытами группы Хоффмана [15]. Дрозофилы, мутантные по функции toll гена, были высокочувствительны к грибковым инфекциям, однако инактивация toll гена не нарушала реактивности к бактериальным инфекциям. Поскольку у дрозофил имеется 9 toll белков [11], распознавание бактериальных патогенов и ответ на них может быть программой других членов toll семейства.

Гомологи toll дрозофилы были идентифицированы у млекопитающих и названы toll-like рецепторы — TLR [17, 21]. Первый охарактеризованный TLR человека (ныне обозначаемый как TLR4) стимулирует, как и его аналог у дрозофилы (рис. 2), активацию NF-кВ сигнального пути. За счет этого происходит экспрессия различных цитокинов и ко-стимуляторов, являющихся решающими для адаптивного иммунного ответа [17]. Данные факты позволили предположить, что TLR функционируют как рецепторы врожденной иммунной системы [18], что в настоящее время показано для двух членов семейства — TLR4 и TLR2.

Первым свидетельством связи TLR4 и системы врожденного иммунитета было установление факта, что он является рецептором липополисахарида у мышей. Как спонтанная мутация, так и целенаправленная пробой TLR4 гена у мышей лишают их ответа на ЛПС и делают резистентными к эндотоксиново-му шоку [9, 19, 20]. Напротив, у мышей с делецией TLR2 гена ответ на липопо-лисахарид не нарушен [25]. Таким образом, стало ясно, что именно TLR4, а не TLR2 необходим для распознавания липополисахарида. Однако TLR4 — не единственный белок, вовлеченный в распознавание липополисахарида. Сначала ЛПС взаимодействует с сывороточным белком — ЛПС-связывающим белком, который передает его СБ14-ре-цептору макрофагов и В-лимфоцитов, прикрепленному к клеточной поверхности гликозилфосфоинозитольным якорем [27, 28]. Для TLR-опосредованного распознавания необходим еще белок

Рис. 2. Сигнальный путь toll-рецептора.

Некоторые из toll-подобных рецепторов (TLR) выполняют роль образраспознающих рецепторов (PRR) во врожденной иммунной системе. Распознавание ими микробных продуктов ведет к активации сигнального пути ядерного фактора-кБ (NF-кВ). В предложенном примере распознавание липополисахарида опосредовано тремя продуктами различных генов — CD14, TLR4, и MD-2. Связывание липополисахарида с CD14, по-видимому, приводит к ассоциации CD14 с комплексом TLR4-MD-2 и индуцирует димеризацию TLR4. Активированный TLR4 привлекает адап-терный белок MyD88, ассоциированный с серин-треониновой протеинкиназой, к интерлейкин-1 рецептор-ассоциированной киназе (IRAK). IRAK в дальнейшем фосфорилируется и взаимодействует с фактором некроза опухолей связанным фактором 6 (TRAF-6) адапторным белком. Олигоме-ризация TRAF-6 активирует представителя семейства митоген-активируемых протеинкиназ киназу киназы (MAP3K), которая прямо или опосредованно активирует I-kB киназу 1 (IKK1) и I-kB киназу 2 (IKK2). Эти киназы фосфорили-руют I-kB по остаткам серина, помечая таким образом I-kB для деградации и высвобождения NF-kB, который перемещается в ядро и стимулирует активацию транскрипции различных генов воспалительного и иммунного ответа.

MD-2 [23], а вероятный комплекс для распознавания ЛПС состоит по крайней мере из трех компонентов — CD 14, TLR4, MD-2. TLR4 и MD-2 постоянно

связаны друг с другом, а CD14 вовлекается в комплекс после связывания ЛПС (рис. 2).

Мыши с делецией TLR2 не отвечают на два основных РАМР — пептидо-гликан и липопротеины [25, 26]. У млекопитающих идентифицированы по крайней мере 10 TLR, все они вовлечены в распознавание основных микробных образов, запускающих ответы врожденной иммунной системы. Следовательно, нарушения в TLR-генах должны глубоко затрагивать иммунную систему. Мыши линии (C3H/HeJ) с мутацией TLR4, например, очень восприимчивы к грамотрицательной инфекции. Очевидно, полиморфизм TLR4 коррелирует с повышением восприимчивости человека к грамотрицательной инфекции.

Идентифицированы мутации как экто-домена, так и цитоплазматического домена TLR4 человека, хотя в целом информация об аллельных вариантах toll генов человека ограничена [2]. Остается выяснить, повлияют ли эти мутации на распознавание ЛПС и восприимчивость к инфекции.

Врожденное иммунное распознавание

и контроль адаптивного иммунного ответа

Как обсуждалось ранее, адаптивная иммунная система имеет колоссальную способность распознавать практически любую антигенную структуру, однако случайно генерируемые рецепторы связываются с антигенами независимо от их происхождения — бактериальными, окружающей среды или собственными. Рецепторы врожденной иммунной системы, напротив, специфичны по отношению к структурам, обнаруживаемым исключительно на микробных патогенах (РАМР), поэтому они сигнализируют о присутствии инфекции. Сигналы, индуцированные узнаванием врожденной иммунной системой, управляют активацией адаптивных иммунных ответов, адаптивная иммунная система отвечает на патоген только после того, как он был обнаружен врожденной иммунной системой. Например, Т-лимфоциты используют рецепторы антигена для распознавания лиганда в форме пептида, связанного с молекулой МНС II на поверхности антиген представляющей клетки. Однако эти пептиды могут происходить из собственных тканей или

Рис. 3. Рецепторы, вовлеченные во взаимодействие врожденного и приобретенного иммунитета.

При распознавании патоген-ассоциированных молекулярных образов (РАМР) образраспознаю-щими рецепторами (РЯЯ), такими как 1о11-подобные рецепторы, генерируются сигналы, которые активизируют адаптивную иммунную систему. Эндоцитозные РЯЯ, например макрофагальный ман-нозный рецептор, связываются с микробной стенкой и опосредуют фагоцитоз патогена антигенпред-ставляющими клетками (макрофагами, дендритными клетками). Белки микроорганизмов обрабатываются в лизосомах, чтобы генерировать антигенные пептиды, которые формируют комплекс с молекулами главного комплекса гистосовместимости (МНС) класса II на поверхности макрофага. Эти пептиды распознаются рецепторами Т-клеток. В случае распознавания патогена сигнальными РЯЯ, например 1о11-подобными рецепторами, активируются сигнальные пути, вызывающие экспрессию цитокинов, хемокинов и костимуляторных молекул. Таким образом, РЯЯ играют роль и при формировании комплекса пептид-МНС, и при костимуляции, необходимой для активации Т клеток.

микробного патогена. На основании распознавания лишь пептида Т-клетка не способна отличить своего от чужого, так как рецепторы антигена сгенерированы случайно. Распознавание пептид-МНС лиганда рецептором антигена недостаточно для активации Т-клетки. Ей необходимы по крайней мере два сигнала для активации — комплекс пептида с МНС II молекулой и костимуляторный сигнал, опосредованный, например, СБ80 или СБ86 молекулами на поверхности антигенпредставляющей клетки. Т-лимфоцит может активироваться только в том случае, если антигенпред-ставляющая клетка экспрессирует совместно антиген и СБ80 или СБ86 молекулы. Распознавание антигена в отсутствии СБ80 или СБ86 молекул приводит к инактивации или апоптозу Т-лимфоцита.

Экспрессия СБ80 и СБ86 молекул на поверхности антигенпредставляющей клетки управляется врожденной иммунной системой. Рецепторы типа ТЬЯ индуцируют появление этих молекул на антигенпредставляющей клетке после распознавания своего РАМР [17]. РАМР имеются только на патогенах, поэтому ТЬЯ индуцируют экспрессию СБ80 и СБ86 только при наличии инфекции.

Т-клетка, в свою очередь, получает оба сигнала, требуемые для активации, только в том случае, если ее рецептор связывается с пептидом, полученным из патогена, вызвавшего экспрессию молекул СБ80 или СБ86 посредством его РАМР типа ЛПС (рис.3).

Собственные антигены не распознаются рецепторами врожденной иммунной системы и поэтому не индуцируют экспрессии СБ 80 или СБ86. Этот механизм гарантирует в норме активацию только патогенспецифичных Т-клеток. После активации Т-хелперы контролируют другие компоненты адаптивного иммунитета — активацию цитотоксичес-ких лимфоцитов, В-лимфоцитов и макрофагов. Таким образом, распознавание врожденной иммунной системой контролирует все основные аспекты приобретенного иммунного ответа через узнавание микроорганизмов и индукции сигналов для запуска адаптивного иммунитета.

Врожденный иммунитет и болезнь

С учетом важной роли врожденной иммунной системы в регуляции всех аспектов иммунитета становится ясно, что дисфункция компонентов этой сис-

темы чревата болезнями. К иммунологическим нарушениям могут вести два основных вида генетических повреждений — мутации, инактивирующие рецепторы или молекулы передачи сигналов, вовлеченных во врожденное распознавание, и мутации, приводящие их в постоянно активное состояние. Первый тип мутаций приводит к различным иммунодефицитам, второй — к воспалительным реакциям и будет таким образом способствовать развитию различных состояний с воспалительным компонентом, включая астму, аллергию, артрит, аутоиммунные реакции. Действительно, мутации маннозного рецептора и маннансвязывающего лек-тина макрофагов человека и мыши обусловливают повышенную восприимчивость к некоторым патогенам [3, 5]. Пока о мутациях ТЬЯ генов известно немного, поиск полиморфизма ТЬЯ гена обеспечит новое понимание причин иммунных и воспалительных нарушений. Драматическим примером эффекта мутационной инактивации неизвестного компонента сигнальных путей ТЬЯ и ГЬ-1 является описание пациента с повышенной восприимчивостью к бактериальной инфекции [14].

Заключение

Врожденный иммунитет — это самая ранняя форма иммунной защиты хозяина, которая возникла на начальных этапах эволюции многоклеточных организмов, поскольку многие гены врожденной защиты имеются не только у позвоночных, но и у беспозвоночных животных, а также у растений. Высшие позвоночные имеют также адаптивную иммунную систему, принципы функционирования которой весьма отличны от таковых врожденного иммунитета. Случайная генерация чрезвычайно разнообразного набора антигенных рецепторов позволяет адаптивной иммунной системе распознавать фактически любой антиген. Но цена этого разнообразия -неспособность отличить свои антигены от чужих. Врожденная иммунная система, напротив, развертывает ограниченное число рецепторов, специфичных для консервативных микробных структур. Распознавание этих структур врожденной иммунной системой индуцирует костимуляторы, цитокины и хемоки-

ны, привлекающие и активирующие антигенспецифические лимфоциты и запускающие адаптивные иммунные ответы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Belvin MP, Anderson KV.// Annu. Rev. Cell. Dev. Biol. — 1996. -Vol.12. -P.393-416.

2. Beutler B. //Curr. Opin. Immunol. — 2000. -Vol.12. -P. 20-26.

3. Epstein J., Eichbaum Q., Sheriff S., Ezekowitz RA. // Curr. Opin. Immunol. — 1996. -Vol.8. -P.29-35.

4. Fearon D.T., Locksley R.M.// Science. — 1996. -Vol. 272. -P.50-53.

5 . Fraser I.P., Koziel H., Ezekowitz R.A.// Semin. Immunol. -1998. — Vol.10. -P.363-372.

6. Gay N.J., Keith F.J.// Nature. -1991. -Vol.351. -P.355-356.

7. Ghosh S., May M.J., Koop E.B. //Annu. Rev. Immunol. — 1998. -Vol.16. -P.225-260.

8. Hashimoto C., Hudson K.L., Anderson K.V.// Cell. — 1988. -Vol. 52. -P.269-279.

9. Hoshino K., Takeuchi O., Kawai T. et al.// J. Immunol. -1999. -Vol. 162. -P.3749-3752.

10. Hoffmann J.A., Kafatos F.C., Janeway C.A., Ezekowitz RA.// Science. -1999. -Vol. 284. -P.1313-1318.

11. Imler J.L., Hoffmann J.A. // Curr. Opin. Microbiol. — 2000. -Vol. 3. -P.16-22.

12. Janeway C.A. Jr. //Cold. Spring. Harb. Symp. Quant. Biol. — 1989. -Vol. 54. -P. 1-13.

13. Janeway C.A. Jr. // Immunol. Today. — 1992. -Vol. 13. -P.11-16.

14. Kuhns D.B., Long Priel D.A., Gallin J.I. // J. Immunol. -1997. -Vol. -158. -P.3959-3964.

15. Lemaitre B., Nicolas E., Michaut L., Reichhart JM., Hoffmann J.A. // Cell. -1996. -Vol. 86. -P.973-983.

16. Medzhitov R., Janeway C.A. Jr // Curr. Opin. Immunol. — 1997. -Vol.9. -P.4-9.

17. Medzhitov R., Preston-Hurlburt P., Janeway C.A. Jr.// Nature. -1997. -Vol.388. -P.394-397.

18. Medzhitov R, Janeway C.A. Jr. // Cell. — 1997. -Vol. 91. -P.295-298.

19. Poltorak A., He X., Smirnova I. et al.// Science. -1998. -Vol.282. -P.2085-2088.

20. Quershi S.T., Lariviere L., Leveque G. et al.// J. Exp. Med. — 1999. -Vol. 189. -P.615-625.[Erratum, J Exp Med.- 1999.-Vol. 189.-P. 1518a.]

21. Rock F.L., Hardiman G., Timans J.C., Kastelein RA, Bazan J.F. // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. — 1998. -Vol.95. -P.588-593.

22. Suzuki H., Kurihara Y., Takeya M. et al. // Nature. — 1997. -Vol. 386. -P.292-296.

23. Shimazu R., Akashi S., Ogata H. et al. // Exp. Med. — 1999. -Vol.189. -P.1777-1782.

24. Thomas C.A., Li Y., Kodama T., Suzuki H., Silverstein S.C., El Khoury J.// J. Exp. Med. — 2000. -Vol. 19. -P. 147-156.

25. Takeuchi O., Hoshino K., Kawai T. et al. // Immunity. — 1999. -Vol.11. -P.443-451.

26. Takeuchi O., Kaufmann A., Grote K. et al. // J. Immunol. -2000. -Vol.164. -P.554-557.

27. Wright S.D., Tobias P.S., Ulevitch R.J., Ramos RA. // J. Exp. Med. — 1989. -Vol.170. -P.1231-1241.

28. Wright S.D., Ramos R.A., Tobias P.S., Ulevitch R.J., Mathison J.C. //Science. -1990. -Vol.249. — P.1431-1433.

Поступила 29.03.04.

Определение врожденного иммунитета. Свойства врожденного иммунитета. Клетки врожденного иммунитета

1. Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ПЕРВЫЙ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНН

Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ПЕРВЫЙ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА И.П. ПАВЛОВА»
МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Кафедра иммунологии

2. Врожденный и приобретенный иммунитет. Клеточные и гуморальные механизмы.

Практические занятия.
Занятие № 3.

3. Контроль исходного уровня знаний: фронтальный опрос

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Определение врожденного иммунитета.
Свойства врожденного иммунитета.
Клетки врожденного иммунитета.
Рецепторы клеток врожденного иммунитета.
Способы распознавания «чужого» во врожденном
иммунитете.
Этапы хемотаксиса и фагоцитоза.
Активность натуральных киллеров.
Гуморальные факторы врожденного иммунитета.
Сопоставление характерных особенностей врожденного
и адаптивного иммунитета.
Сочетанное действие врожденного и адаптивного
иммунитета.

4. Вопросы занятия № 3

Определение антигена.
Виды антигенов.
Основные свойства антигенов.
Строение главного комплекса гистосовместимости
(MHC).
Молекулы MHC I класса.
Молекулы MHC II класса.
Антигенпрезентирующие клетки.
Процессинг и предоставление эндогенных антигенов.
Процессинг и предоставление экзогенных антигенов.
Наличие генетической предрасположенности к
различным заболеваниям при определенных
гаплотипах молекул MHC.

5. Основные понятия: «СВОЕ — ЧУЖОЕ»

Антиген – молекула (чаще белковой или
полисахаридной природы), несущая
признаки генетически чужеродной
информации, распознающаяся
организмом как «чужое», способная
вызывать комплекс эффекторных
реакций и вступать во взаимодействие с
продуктами этих реакций.

6. Характеристики антигенов

Молекулы
антигенов
различаются
по
молекулярной массе, конформации, наличию на
поверхности молекулы группировок, несущих заряд,
способности к катаболизму.
По структуре антигены разнообразны, большинство
антигенов имеют белковую природу, содержат
разнообразные эпитопы, на каждый из которых
может развиться иммунный ответ.
В антигенах углеводной природы, как правило,
присутствуют часто повторяющиеся однотипные
участки.

7. Свойства антигенов

Антигенность — антиген
генетически
чужеродной
распознается
иммунной
чужеродная субстанция.
несет признаки
информации
и
системой
как
Имуногенность
способность
вызывать иммунный ответ.
антигена
Специфичность — в молекуле антигена может
присутствовать несколько детерминант или
эпитопов.

8. Свойства антигенов: антигенность

Способность вызывать иммунный ответ
Антигенность определяется
размером и структурой АГ; количеством
эпитопов; чужеродностью; вторичной и
третичной структурой молекулы АГ.

9. Свойства антигенов: иммуногенность

Способность формировать иммунный
ответ и иммунологическую память.
( для усиления действия вакцин
используют адъюванты — усилители
иммунного ответа).

10. Свойства антигенов: специфичность

Строение химической структуры молекулы АГ;
наличие эпитопов.
Каждый эпитоп распознается отдельным Т или
В клеточным рецептором
ЭПИТОПЫ АНТИГЕНА БЫВАЮТ:
Линейными.
Отдаленными в линейной
последовательности аминокислот, но в
третичной структуре белкаблизлежащими.

11. Свойства антигенов: чужеродность

Ксеноантигены –АГ других биологических видов
Аллоантигены – АГ разных особей одного вида
Изоантигены –АГ однояйцевых близнецов
Аутоантигены – АГ собственного организма

12. Rotavirus

13. ЭПИТОП

Наименьшая часть антигена,
способная вызывать развитие
иммунного ответа.

14. Эпитопы вируса гриппа

15. Виды антигенов: тимус — зависимые антигены

Антигены, иммунный ответ на которые
развивается с обязательным участием
Т-лимфоцитов- хелперов.
Иммунный ответ на них запускается с
участием Т и В- лимфоцитов.
В основном Т-зависимые АГ –белковой
природы (их –большинство).

16. Виды антигенов: тимуснезависимые антигены

Иммунный ответ на них запускается без
участия Т-лимфоцитов.
Сами В лимфоциты активируются в
ответ на взаимодействие с такими
антигенами – без помощи Тлифоцитов-хелперов.
Т- независимые АГ – это в основном
крупные полисахаридные молекулы
бактериальной стенки –липолисахарид
и др.

17. Суперантигены

АГ неспецифически (вне
антигенсвязывающего центра)
взаимодействующие с рецепторами
лимфоцитов и вызывающие
поликлональную активацию
лимфоцитов.
Примеры: стафилококковые
энтеротоксины; пирогенный токсин
стрептококка и др.

18. Аллергены

Антигены, вызывающие выработку
иммуноглобулинов класса Е.
Обычно это- безвредные для организма
белки.
Пыльца растений; белки домашних
животных; пищевые аллергены и др.

19. Гаптены

Вещества, несущие признаки
чужеродности, но не являющиеся
антигенами – они не способны вызывать
иммунный ответ, при этом с готовыми
антителами они могут взаимодействовать.
Гаптены приобретают свойства
полноценных антигенов только после
соединения с крупномолекулярными
веществами.

20. Лекарства — гаптены

Большинство лекарственных препаратов –
гаптены — они становятся истинными
антигенами только после прочного
соединения с белками организма.
Гаптенами являются не только
лекарственные препараты, но и продукты
их расщепления (при катаболизме,
размыкании циклических структур).

21. Взаимодействие гаптенов с белками

Строение лекарственных препаратов :
циклы, их амино-;нитро-; карбино- группы прочно
связываются с:
карбоксильными и сульфгидрильными группами белков
организма.
Что это за белки?
белки, образующиеся de novo в очаге воспаления — под
действием протеаз, оксидантов.
т.е. наиболее часто лекарственные гаптены связываются
с модифицированными белками организма .

22. Толерогены

Толерогены антигены с очень низкой молекулярной
массой –они не захватываются АПК ; не
процессируются и не предоставляются
лимфоцитам; соответственно, не
вызывают иммунный ответ.
(Толерантность – терпимость; неотвечаемость).

23. АНТИГЕНПРЕЗЕНТИРУЮЩИЕ КЛЕТКИ (АПК)

Антигенпрезентирующие клетки – гетерогенная
популяция лейкоцитов с выраженными
иммуностимулирующими свойствами,
обладающие способностью осуществлять
процессинг антигена и предоставлять его
иммунокомпетентным клеткам.
Процессинг антигенов – это частичный
протеолиз белковых антигенов(до 5 — 20
аминокислотных остатков), упаковывание таких
фрагментов антигена в молекулы главного
комплекса гистосовместимости 1 и 2 классов.

24. АНТИГЕНПРЕЗЕНТИРУЮЩИЕ КЛЕТКИ

С последующей экспрессией
образующихся комплексов на
поверхность антигенпредставляющей
клетки – т.е. презентация антигена в
иммуногенной форме.
К «профессиональным»
антигенпрезентирующим клеткам
относятся дендритные клетки,
макрофаги, В-лимфоциты.

25. НЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ АНТИГЕНПРЕЗЕНТИРУЮЩИЕ КЛЕТКИ

Наряду с «профессиональными» АПК,
некоторые типы соматических клеток
(кератиноциты, тироциты,
эндотелиоциты) при различных
хронических воспалительных процессах
в условиях гиперактивации цитокинами
также приобретают способность
участвовать в презентации антигенов.

26. Моноцит х 5000

Дендритные клетки трахеи
Клетки Лангерганса
In-vitro -ПОЛУЧЕННЫЕ
ДЕНДРИТНЫЕ КЛЕТКИ
ИЗ МОНОЦИТОВ

28. Дендритная клетка х 5000

29. Хемотаксис – направленное движение клеток по градиенту хемоаттрактантов

30. Эндоцитоз

Фагоцитоз
Пиноцитоз
(«фаго» – «есть»)
(«пино» – «пить»)
Макрофаги и нейтрофилы
поглощают крупные
частицы
(более 0.5 мкм):
• бактерии,
• клетки,
• фрагменты поврежденных
тканей.
Дендритные клетки
захватывают небольшие
(менее 0.2 мкм)
пузырьки с внеклеточной
жидкостью и
микрочастицами.

32. Фагоциты –клетки врожденного иммунитета

Фагоциты (моноциты, макрофаги,
дендритные клетки) способны:
Направленно двигаться к объекту
фагоцитоза (хемотаксис).
Связывать микроорганизмы
на своей поверхности.
Поглощать микроорганизмы.
Переваривать микроорганизмы.
Предоставлять фрагменты антигенов.

33. Моноциты, макрофаги и дендритные клетки – антигенпрезентирующие клетки

Клетки моноцитарно –
макрофагального ряда являются
«стыковочными» элементами
врожденного и адаптивного
иммунитета,они осуществляют
процессинг антигена и предоставление
антигенных пептидов в ассоциации с
МНС – молекулами лимфоцитам –
эффекторам адаптивного иммунитета.

34. MHC — major histocompatibility complex

Большое семейств генов на коротком плече 6
хромосомы, играющее важную роль в развитии
иммунного ответа.
MHC (синоним — у человека — HLA — Human Leucocyte
Antigen) является регионом с одной из самых
высоких плотностей локализации генов.
Гены MHC кодируют белки, локализующиеся на
клеточной мембране.
Молекулы МНС I класса экспрессируются на всех
ядросодержащих клетках (за исключением
трофобласта)
Молекулы МНС I I класса -только на клетках,
участвующих в иммунном ответе

36. Антигены главного комплекса гистосовместимости 1 и 2 класса

MHC I и II или HLA I и II
Молекулы MHC кодируются генами,
расположенными на 6 хромосоме.
MHC I класса экспресируются всеми
ядерными клетками.
MHC II класса экспрессируются
профессиональными
антигенпрезентирующими клетками –
макрофагами, дендритными клетками и
В -лимфоцитами.

37. MHC I и II или HLA I и II

MHC I состоит из двух полипептидных
цепей: α –цепи, кодируемой генами
комплекса MHC и нековалентно
связанной цепи β2 микроглобулина,
кодируемой генами, расположенными
на 15 хромосоме.
MHC II –нековалентно связанный
комплекс из двух цепей:α и β, имеющих
трансмембранный домен.

40. Комплексы MHC + антигенный пептид

Молекулы MHC связывают антигенные
пептиды образуя стабильные
комплексы.
Долгое время такие комплексы могут
присутствовать на поверхности
антигенпрезентирующей клетки.
Полость связывания антигенного
пептида в молекуле MHC II больше,
чем в молекуле MHC I.

41. Процессинг и предоставление антигена в иммуногенной форме

Процессинг антигена — расщепление
антигена на фрагменты внутри
антигенпрезентирующей клетки(АПК).
Предоставление антигена лимфоцитам
в иммуногенной форме — упаковка
фрагментов антигена в «карманы»
молекул MHC I или I I внутри АПК и
вынос комплекса (антиген внутри MHC
или «чужое» в «своем») на поверхность
АПК.

42. АНТИГЕНПРЕЗЕНТИРУЮЩИЕ КЛЕТКИ (АПК)

Свойства
Дендритные
клетки
Макрофаги
В-лимфоциты
Способ захвата
антигена
Микропино
цитоз
Фагоцитоз
Эндоцитоз
Источник
антигенов
Бактериальные
вирусные,
опухолевые
антигены,
аллергены
Локализа
ция
Лимфоидная
ткань,
соединитель
ная ткань,
эпителий
Корпускуляр
Растворимые
антигены,
ные антигены,
внутриклеточ- токсины, вирусы
ные и
внеклеточные
паразиты
Лимфоидная
Лимфоидная
ткань,
ткань,
соединитель
периферичес
ная ткань,
кая кровь
серозные
полости

43. Типы патогенов

Проникшие в организм патогены, либо
образующиеся в организме de novo
носители генетически чужеродной
информации должны быть
элиминированы иммунной системой.
Тип иммунного ответа зависит от вида
патогена: внеклеточные патогены
(большинство бактерий), либо
внутриклеточные патогены (вирусы,
внутриклеточные бактерии).

44. Тип патогена во многом определяет тип иммунного ответа

На внеклеточные патогены
(большинство бактерий) развивается
гуморальный иммунный ответ.
На внутриклеточные патогены (вирусы,
внутриклеточно-паразитирующие
бактерии) развивается клеточный
иммунный ответ.

45. Презентация антигенов внутриклеточных патогенов (вирусов)

Антигенные пептиды внутриклеточных
патогенов (вирусов, внутриклеточных
бактерий) образуются в цитозоле
клетки.
Основную протеолитическую активность
цитозоля обеспечивают протеозомы,
содержащие комплекс ферментов эндопептидаз, расщепляющих белки до
пептидов от 5 до 15 аминокислот.

46. Представление эндогенных антигенов макрофагами и дендритными клетками

На ранних стадиях вирусной инфекции
инфицированная клетка «выносит» на свою
поверхностную мембрану фрагменты вирусных
(чужеродных, антигенных) пептидов, упакованные в
молекулы HLA I класса.
CD8+ Т-лимфоциты (цитотоксические) с
комплементарными к вирусным антигенам Т
клеточными рецепторами , распознают комплекс HLA
I –антигенный пептид, связываются с поверхностью
инфицированной клетки.
После этого CD8+ клетки с помощью перфоринов и
гранзимов убивают пораженную вирусами клетку мишень еще до того, как из нее выйдут свободные
вирусы в окружающие клетки.

47. В любой ядерной клетке антигены после фрагментирования на олигопептиды транспортируются в ЭПР, где они связываются с субъединицами МНС I м

В любой ядерной
клетке
антигены
после
фрагментирования
на
олигопептиды
транспортируются в
ЭПР,
где
они
связываются
с
субъединицами
МНС
I
молекул.
Образовавшийся
комплекс
через
аппарат
Гольджи
попадает
на
наружную мембрану ,
где презентируется Т
киллерам

49. Презентация эндогенных (вирусных) антигенов

Т-киллер убивает клетку, на поверхности которой презентирован
ассоциированный с MHC-I антиген, к которому комплементарен
Т- клеточный рецептор киллера

51. Представление экзогенных антигенов (внеклеточных патогенов)

После эндоцитоза антигенов, эндосомы с
содержащимися в них антигенами, сливаются с
лизосомами.
В лизосомах антигены разрушаются до
фрагментов (коротких пептидов).
Антигенные пептиды упаковываются в
молекулы HLA I I класса и выносятся на
поверхностную мембрану АПК.
Пептиды в ассоциации с молекулами HLA I I
класса распознаются CD4+ Т-лимфоцитами,
запускается гуморальный иммунный ответ.

53. Презентация экзогенных антигенов макрофагами

54. В — лимфоциты – профессиональные АПК

55. В — лимфоциты – профессиональные АПК

В-лимфоциты поглощают растворимые антигены
(например, дифтерийный токсин) путем В – клеточнорецепторно — опосредованного эндоцитоза.
В клеточный рецептор (BCR), комплементарный для
антигена, по сути своей является молекулой
антитела, встроенной в плазматическую мембрану Влимфоцита.
Аффинитет связи BCR – антиген столь высок, что В
лимфоцит может связывать антигены,
присутствующие в жидкостях тела, в концентрациях в
1000 раз более низких, по сравнению с
необходимыми для макрофагов концентрациями
антигена.

56. В — лимфоциты – профессиональные АПК и эффекторы гуморального иммунного ответа

57. Субъединицы MHC-II молекул сразу после образования соединяются в ЭПР с инвариантной цепью (IC), препятствующей ассоциации MHC-II с эндогенными ан

Субъединицы MHC-II молекул сразу после образования соединяются в ЭПР с
инвариантной цепью (IC), препятствующей ассоциации MHC-II с эндогенными
антигенами. Проходя через Комплекс Гольджи, IC редуцируется до КЛИПА.
Внутри эндосом DM обменивается с МНС КЛИПОМ, освобождая MHC-II для связывания с
переваренными в фагосомах до олигопептидов экзогенными антигенами Затем комплекс
MHC-II-олигопептид транспортируется на наружную мембрану для презентации Тхелперам

59. Наследственная предрасположенность к патологии и гаплотипы HLA

Показатель относительного риска
развития того или иного
заболевания определяется по
отношению частоты развития
болезни при наличии данного
аллеля или его отсутствия.

60. Связь между предрасположенностью к аутоиммунным заболеваниям и определенным гаплотипом HLA

Заболевание
Гаплотип
HLA
Риск
развития в
%
Анкилозирующий спондилит
В 27
90.0
Болезнь Рейтера
В 27
37.0
Амилоидоз при ревматоидном
артрите
В 27
8.2

61. Связь между предрасположенностью к аутоиммунным заболеваниям и определенным гаплотипом HLA

Заболевание
Гаплотип
HLA
Риск
развития в
%
Инсулинзависимый сахарный
диабет
DR 3/4
33.0
Рассеянный склероз
DR 2, DQ 6
12.0
Язвенный колит и болезнь
Крона
DR 2
10-30
Целиакия
DR 3
21.0

62. Вопросы к занятию № 3

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Дайте определение понятию «антиген».
Какие виды антигенов вам известны?
Перечислите основные свойства антигенов.
Опишите строение главного комплекса гистосовместимости
Дайте характеристику молекулам MHC I и II класса. На каких
клетках экспрессируются данные молекулы. Каково их
строение.
Назовите профессиональные ангигенпрезентирующие клетки
Что такое «процессинг антигена и предоставление его в
иммуногенной форме»?
Каковы особенности предоставления внутриклеточных
антигенов?
Каковы особенности предоставления внуриклеточных
антигенов?
Приведите примеры наследственной предрасположенности к
различным заболеваниям при определенных гаплотипах
молекул MHC I и II класса.

63. Тестовые задания к занятию №3

1.Антигены – это:
Компоненты патогенов
Бактериальные токсины
Вещества и объекты, имеющие признаки генетической
чужеродности
Болезнетворные факторы
Вещества и объекты, поступающие в организм извне
2.Наибольшей чужеродностью обладают:
Аллоантигены
Изоантигены
Ксеноантигены
Толерогены
Изоантигены

64. Тестовые задания к занятию №3

3. Определяет силу иммунного ответа свойство антигена:
Чужеродность
Специфичность
Реактивность
Антигенность
Иммуногенность
4. Гаптен приобретает свойства антигена при связывании с:
Антигеном
Другим гаптеном
Т-клеточным рецептором
С высокомолекулярной молекулой носителя
В-клеточным рецептором

65. Тестовые задания к занятию №3

5. Эпитоп-это:
Наибольшая часть антигена, способная вызвать иммунный
ответ
Средняя часть антигена, способная вызвать иммунный ответ
Наименьшая часть антигена, способная вызвать иммунный
ответ
Гаптен, не связанный с белком-носителем
Часть рецептора Т и В лимфоцитов
6. Специфичность антигена определяет:
Антигенная детерминанта (эпитоп)
Степень гликозилирования
Фиксация на поверхности клетки
Молекулярная масса
Видовая принадлежность

66. Тестовые задания к занятию № 3

7.
8.
Определяет способность формировать иммунную память
свойство антигена:
Чужеродность
Специфичность
Реактивность
Антигенность
Иммуногенность
Где расположены гены MHC:
На 6 паре хромосом (длинное плечо)
На 6 паре хромосом (короткое плечо)
На 10 паре хромосом
На 5 паре хромосом
На 14 паре хромосом

67. Тестовые задания к занятию № 3

9.
10.
Молекула MHC I класса состоит из:
Одной полипептидной α – цепи
Одной полипептидной β – цепи
Одной тяжелой α-цепи , связанной с β2-микроглобулином
Трех полипептидных цепей
Четырех полипептидных цепей
Молекула MHC II класса состоит из:
Двух тяжелых и двух легких цепей
Трех полипептидных цепей
α ; β ; γ цепей
α – и β цепей
Одной полисахаридной цепи

68. Подготовка к занятию № 4

предлагается к самостоятельной
ознакомительной работе тема:
« Иммунопоэз: созревание Т- и В клеточных рецепторов. Роль факторов
микроокружения. Механизмы
положительной и отрицательной
селекции. Строение Т- и В- клеточных
рецепторов. Основные субпопуляции.
Основные свойства лимфоцитов».

Открыты клетки памяти врожденной иммунной системы » Медвестник

Ученые из Франции обнаружили новые свойства врожденных лимфоидных клеток. В эксперименте клетки ILC3 выполняли функцию иммунологической памяти и защищали организм при повторном заражении.

Институт Пастера (Institut Pasteur) и Национальный институт здоровья и медицинских исследований Франции (INSERM) сообщили об открытии новых свойств врожденных лимфоидных клеток 3 типа, или ILC3. В модели кишечной инфекции ILC3 выполняли функции клеток памяти. Сами лимфоидные клетки относятся к врожденной иммунной системе. Результаты исследования опубликованы в Science.

После заражения животных Citrobacter rodentium часть врожденных лимфоидных клеток 3 типа остается активированными в течение нескольких месяцев. После повторного заражения именно «обученные» (ранее активированные) лимфоидные клетки показали лучший контроль над инфекцией, чем «наивные» ILC3.

Первая встреча с патогеном наделила ILC3 повышенной способностью к пролиферации и секреции ряда цитокинов. Клетки ILC3 действуют не только на ранних стадиях инфекции, но и отвечают за «иммунологическую память», которая защищает при повторном заражении, делают выводы исследователи.

Клетки ILC3 впервые описаны как новое семейство лимфоцитов исследовательской группой под руководством Джеймса Ди Санто (James Di Santo) из подразделения по изучению врожденного иммунитета Института Пастера и INSERM. Это произошло в 2008 году.

Врожденные лимфоидные клетки отличаются от привычных Т- и В-клеток, которые обеспечивают работу адаптивной иммунной системы. ILC3 играют важную роль во врожденном иммунном ответе, обеспечивая защиту в первые часы заражения. Их активация приводит к продукции провоспалительного цитокина интерлейкина 22, который способствует выработке антимикробных пептидов эпителиальными клетками, снижая бактериальную нагрузку и поддерживая целостность кишечного барьера.

По мнению исследователей, открытый механизм защиты важен для поиска новых подходов к лечению воспалительных заболеваний кишечника и рака.

Врожденная иммунная система — Аутоиммунитет

Врожденная иммунная система включает физические и анатомические барьеры, а также эффекторные клетки, противомикробные пептиды, растворимые медиаторы и клеточные рецепторы (). Кожа и слизистые оболочки обеспечивают эффективный иммунный барьер между внутренней и внешней средой. Кожа действует не только как физический барьер, но и как химический щит. Самый внешний слой эпидермиса в основном состоит из кератиноцитов, которые тесно связаны десмосомами и погружены в слой белков внеклеточного матрикса.Кератиноциты не только действуют как физический барьер, но также экспрессируют рецепторы распознавания образов (PRR) и способны продуцировать цитокины и антимикробные пептиды, которые, в свою очередь, вызывают воспалительный каскад и микробную деструкцию соответственно (6,7). Кроме того, сальные железы, связанные с волосяными фолликулами, вырабатывают большое количество жирных кислот, которые создают кислую среду, враждебную микроорганизмам. Слизистые оболочки пищеварительного, респираторного и мочеполового трактов имеют сплошной эпителий, препятствующий проникновению микроорганизмов в хозяина.Кроме того, эти эпителиальные клетки продуцируют антимикробные пептиды, такие как дефензины. Продукция дефензинов также усиливается под действием воспалительных цитокинов, включая интерлейкин (IL)-1 и фактор некроза опухоли альфа (TNF-α), которые продуцируются макрофагами и другими иммунными клетками в ответ на вторжение патогенов (2,8-11). ).

Нарушение работы эпидермиса может привести к неадекватной реакции хозяина на патоген или к стойкому воспалению. Атопический дерматит является наиболее распространенным воспалительным заболеванием кожи.Он характеризуется аномалиями структур кожного барьера (например, рогового слоя и плотных соединений), сильным ответом Th3 на антигены окружающей среды, дефектами врожденного иммунитета и измененным микробиомом. Многие из этих аномалий могут возникать как следствие эпидермальной дисфункции через рецепторы распознавания образов.

Эпителиальные клетки слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей имеют реснички, расширение клеточной поверхности, способное двигаться вперед и назад и, таким образом, очищать слизистую оболочку от слизи, пыли и возможных проникающих микроорганизмов.Кроме того, внутриэпителиальные лимфоциты располагаются в эпителии кожи и слизистых оболочек. Эти лимфоциты представляют собой преимущественно гамма/дельта Т-лимфоциты (LT-γδ), которые участвуют в защите хозяина посредством продукции цитокинов, активации фагоцитов и разрушения инфицированных и опухолевых клеток. В этом компартменте находится субпопуляция В-лимфоцитов (LB-1), секретирующих иммуноглобулин М (IgM), которые также известны как естественные антитела. Эти естественные антитела защищают от микробных патогенов за счет распознавания высококонсервативных эпитопов, а также выполняют гомеостатические функции (2,10,11).

Эффекторные молекулы и микробицидные механизмы врожденного иммунитета

Существует несколько химических и ферментативных соединений, способных ингибировать и уничтожать микробные патогены. К ним относятся: лизоцим, присутствующий в слюне, слезах и выделениях из носа и способный влиять на рост микробов; соляная кислота и пищеварительные белки, такие как панкреатин и пептидаза в желудочно-кишечном тракте, которые уничтожают микробные патогены; и жирные и желчные кислоты, трансферрин, лактоферрин и фибронектин, которые могут контролировать рост нормальной микробиоты хозяина, а также проникновение микробных патогенов через слизистую оболочку (4,20).

Белки плазмы включают секретируемые PRR: MBL и CRP. Эти молекулы распознают углеводы, которые действуют как опсонины. Кроме того, эти PRR могут связывать и активировать факторы комплемента, такие как C1q, тем самым усиливая воспалительную реакцию (21, 22).

Система свертывания, помимо своей роли в контроле кровотечения и образовании сгустков при повреждении ткани, также участвует во врожденном иммунном ответе, предотвращая диссеминацию микробов. Фибриноген, один из компонентов системы свертывания крови, может обнаруживать микроорганизмы и действовать как опсонин (21).

Комплемент считается одной из наиболее важных ферментативных систем, участвующих в врожденном иммунном ответе (см. главу 4). Эта ферментативная система активируется тремя различными способами. Некоторые компоненты этой системы действуют как опсонины или анафилатоксины, которые усиливают иммунный ответ (23).

Активация системы врожденного иммунитета инициируется растворимыми молекулами распознавания образов, которые могут экспрессироваться на клетках врожденного иммунитета, связываться с внеклеточным матриксом или циркулировать в крови в виде растворимых молекул.Одной из таких растворимых молекул распознавания образов является MBL, который в основном синтезируется в печени и секретируется в кровоток (24, 25). Небольшие количества маннан-связывающего лектина также синтезируются в почках, тимусе, миндалинах, тонком кишечнике и влагалище, где была обнаружена мРНК (25-27).

Белок MBL был также обнаружен в других органах, таких как кожа, головной мозг и легкие, хотя его мРНК в этих областях не обнаружена (24-29). В легких MBL обнаруживается в бронхиальном альвеолярном лаваже здоровых людей, а также в гладких мышцах дыхательных путей после инфекции (28,30).В коже и головном мозге MBL наблюдается только после ожогов и травм соответственно (28, 29, 31).

MBL действует как опсонин и активирует комплемент через лектиновый путь комплемента. Лектиновый путь также активируется фиколинами, которые структурно сходны с маннан-связывающим лектином и циркулируют в крови. Лектиновый путь требует активации MBL-ассоциированных сериновых протеаз (MASP) (24,28,31-34).

Имеется два гена и пять генных продуктов MASP. MASP-1, MASP-3 и MAp44 (или MAP-1) являются альтернативными продуктами сплайсинга гена MASP-1/3, тогда как MASP-2 и MAp19 (или sMAP) являются альтернативными продуктами сплайсинга гена MASP-2. (35).MASP образуют комплексы с MBL (35, 36), и считается, что связывание MBL с углеводными лигандами вызывает конформационные изменения, которые усиливают протеолитическую активность ассоциированных MASP. Было показано, что MASP-1 и MASP-2 активируют альтернативный путь и путь лектинового комплемента (37–40).

Дефицит маннан-связывающего лектина повышает восприимчивость к инфекциям за счет снижения опсоно-фагоцитарной активности и снижения активации лектинового пути комплемента. Дефицит маннан-связывающего лектина может проявляться в виде диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови и органной недостаточности с инфекцией.

Успешная врожденная иммунная защита достигается в два этапа. Во-первых, идентификация целей, таких как патогены и аномальные ткани и клетки. Во-вторых, путем объединения гуморальных и клеточных эффекторов для нейтрализации и устранения идентифицированных мишеней. В этом смысле MBL способствует как иммунитету от патогенов, так и поддержанию целостности тканей и гомеостаза.

Кислород-независимые механизмы

Врожденные клетки, главным образом фагоциты, оснащены ферментативным арсеналом, способным уничтожать несколько микроорганизмов.Эти ферменты включают протеазы, катионные белки, лизоцим, эластазы, каптезин G, дефензины и т. д., все из которых проявляют микробицидную активность (52-55). Кроме того, были описаны антимикробные пептиды и другие механизмы, включающие реактивные промежуточные соединения азота (РНИ) и внеклеточные ловушки ДНК, которые будут обсуждаться ниже.

Антимикробные пептиды (АМП)

АМП представляют собой защитные пептиды хозяина, секретируемые главным образом врожденными и эпителиальными клетками, включая кератиноциты. Их антимикробная активность широко распространена, особенно в отношении грибков, бактерий и вирусов (20).К настоящему времени описано около 1700 AMP. Они обнаруживаются конститутивно или могут быть индуцированы после активации клеток-хозяев через несколько PRR во время инфекции или травмы (6). Кроме того, эти АМП участвуют в других клеточных процессах, включая миграцию клеток, пролиферацию, дифференцировку, продукцию цитокинов, ангиогенез и заживление ран, наряду с другими функциями (6). Описано несколько семейств AMP.

Кателицидин или LL-37 высвобождается нейтрофилами и эпителиальными клетками.Этот АМП обладает способностью убивать грамотрицательные и грамположительные бактерии, грибки и вирусы. Он индуцирует иммунный ответ, который запускает рекрутирование воспалительных клеток и высвобождение цитокинов клетками-хозяевами (6). Следует отметить, что LL-37 индуцируется витамином D3, а отсутствие этого витамина связано с развитием некоторых инфекционных заболеваний (20,56-59).

Дефенсины включают α- и β-дефенсины. α-дефенсины (hαD-1, -2, -3, -4) хранятся в азурофильных гранулах нейтрофилов, а HαD-5 и -6 синтезируются клетками Панета в желудочно-кишечном тракте (60).β-дефенсины (hβD-1, -2, -3) продуцируются в основном кератиноцитами. Дефензины также проявляют противомикробную активность и, подобно цетелицидинам, являются хемотаксическими и индуцируют синтез цитокинов и хемокинов (6, 61, 62).

Другие АМП включают дермицидин и псориазин, которые также проявляют противомикробную активность. Изменения экспрессии AMP связаны с атопическим дерматитом и псориазом (6).

Оксид азота (NO)

Оксид азота (NO) считается одним из наиболее важных РНВ и образуется по окислительному механизму, включающему катаболизм L-аргинина (63).Продукция NO за счет ферментативного действия индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS) представляет собой один из основных микробицидных механизмов, которые фагоцитирующие клетки используют против нескольких патогенов (64). В свою очередь, iNOS может индуцироваться несколькими стимулами, включая IFN-γ, TNF-α и LPS, и экспрессируется иммунными клетками, такими как макрофаги, нейтрофилы, дендритные клетки и NK-клетки (63). Подобно АФК, NO может участвовать в процессе воспаления и его регуляции.

Внеклеточные ловушки

Внеклеточные ДНК-ловушки являются частью врожденного иммунитета и связаны с инфекционными процессами, аллергическими и аутоиммунными заболеваниями.Эти структуры генерируются различными лейкоцитами, включая нейтрофилы, эозинофилы, моноциты и тучные клетки. Они называются NET, EET, MET и MCET соответственно. Внеклеточные ловушки состоят из ДНК, гистонов и содержимого внутриклеточных гранул, таких как эластаза, миелопероксидаза (МПО), кателицидины, триптаза, катионные белки, главный основной белок и т. д. Эти ловушки индуцируются действием гранулоцитов/ макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF), интерфероны, IL-8, C5a и LPS.После образования внеклеточные ловушки способны связываться с микробными патогенами и убивать их. Как уже упоминалось, эти ДНК-ловушки могут быть вовлечены в развитие аутоиммунных и хронических воспалительных заболеваний (65) (см. главу 13).

Эффекторные клетки врожденного иммунитета

Клеточные компоненты включают фагоцитарные клетки, эпителиальные и эндотелиальные клетки, естественные клетки-киллеры, врожденные лимфоидные клетки и тромбоциты (). Фагоцитарные клетки состоят из гранулоцитов (то есть нейтрофилов, эозинофилов, базофилов и тучных клеток), моноцитов/макрофагов и дендритных клеток.Эти клетки участвуют не только в фагоцитозе, но и в воспалительном процессе. «Большинство клеточных компонентов экспрессируют PRR на клеточной поверхности, и они способны секретировать цитокины: таким образом, проявляются бактерицидные механизмы». Эти клетки с эффекторными механизмами врожденного иммунитета модулируются как врожденной, так и приобретенной иммунной системой (66,67).

Рисунок 1

Эффекторные механизмы врожденного иммунного ответа: Врожденный иммунный ответ включает набор клеток, продуцирующих цитокины/хемокины, которые участвуют в фагоцитозе, воспалении и синтезе белков острой фазы.

Гранулоциты

Гранулоциты представляют собой эффекторные клетки, преобладающие в ранней или острой фазе врожденного иммунного ответа. Основная функция этих клеток заключается в выявлении, поглощении и уничтожении микробных патогенов с помощью рецепторов, окислительных механизмов и ферментов, включая лизоцим, коллагеназу, эластазу и т. д. Эта группа клеток состоит из нейтрофилов, эозинофилов, базофилов и тучных клеток ( 53,68).

Нейтрофилы

Эти клетки наиболее многочисленны и эффективны во время процессов воспаления и фагоцитоза.Нейтрофилы (PMN) характеризуются как первая клеточная линия, которая рекрутируется в месте воспаления после хемотаксических стимулов. Эти стимулы включают факторы комплемента, такие как фактор C5a, хемокины, такие как IL-8, и лейкотриены (L), включая L-B4, который оказывает паракринную и аутокринную функцию на другие нейтрофилы. Все эти вещества, обеспечивающие миграцию к месту повреждения, распознаются специфическими рецепторами или PRR. Эти фагоциты обладают рецепторами Fc или комплемента (RFc или CR), которые распознают фракции Fc иммуноглобулина или факторы комплемента соответственно.Это позволяет осуществлять фагоцитоз меченых (опсонизированных) микроорганизмов антителами (в основном IgG) или комплементом (в основном C3b или iC3b). Более того, нейтрофилы хранят в своих гранулах ферментативный арсенал, способный оказывать литическое действие на микробные патогены или индуцировать микробоцидные системы посредством кислородзависимых и -независимых механизмов (53, 55, 68, 69). В дополнение к провоспалительным цитокинам, гемопоэтические факторы роста, гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (G-CSF) и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF) имеют решающее значение для рекрутирования и активации PMN (70).У мышей были описаны три различных подмножества PMN, основанные на продукции ими цитокинов и хемокинов, а также на толл-подобном рецепторе (TLR) и экспрессии поверхностного антигена и активации макрофагов. Нормальные PMN (PMN-N), которые представляют собой CD49d- и CD11b-, экспрессируют TLR2, TLR4, TLR9 и не производят цитокинов/хемокинов и не влияют на активацию макрофагов. Подмножества PMN-I, которые представляют собой CD49+ и CD11b- и экспрессируют TLR2, TLR4, TLR5, TLR8, продуцируют IL-12 и CCL3 и активируют макрофаги типа 1 или классически активированные макрофаги.Подмножества PMN-II, представляющие собой CD49- и CD11b+, экспрессируют TLR2, TLR4, TLR7 и TLR9, продуцируют IL-10 и CCL2 и альтернативно активируют макрофаги (71). Две дополнительные популяции были описаны на основе экспрессии поверхностного маркера Gr-1 (высокий Gr-1 и средний Gr-1) (72). Совсем недавно у человека была идентифицирована подгруппа зрелых нейтрофилов, которые экспрессируют поверхностные маркеры CD11c brigth, CD62L dim, CD11b Bright и CD16 Bright. По-видимому, эта циркулирующая популяция миелоидных клеток способна подавлять пролиферацию Т-клеток (73).Как только PMN выполнили свои задачи, они погибают в результате апоптоза, нетоза или некроза (см. главу 13). Последний процесс может вызывать повреждение тканей за счет высвобождения содержимого их гранул, что продлевает воспалительные реакции (72).

Эозинофилы

Эти гранулоциты присутствуют в дыхательных, желудочно-кишечных и мочевыводящих путях, и их меньше, чем нейтрофилов. Их эффекторная функция опосредована дегрануляцией и высвобождением гистамина, катионных белков, основного основного белка, сульфатаз и хемотаксических факторов, таких как лейкотриены и простагландины.Процесс дегрануляции опосредуется IgE или другими хемотаксическими факторами, включая IL-5. Основной функцией этих клеток является уничтожение микробных возбудителей, в основном паразитов, но они также играют важную роль в аллергических процессах вместе с тучными клетками (74).

Базофилы и тучные клетки

Эти клетки не являются фагоцитарными по своей природе и имеют несколько рецепторов, включая рецепторы IgE. Доля базофилов в циркуляции ниже, чем доля других гранулоцитов.Тучные клетки располагаются в тканях, преимущественно в слизистой оболочке, а их гранулы содержат гепарин, серотонин и гистамин. Они также могут высвобождать различные цитокины, которые усиливают воспалительный процесс, особенно на ранних стадиях. Эти клетки участвуют в аллергических и вирусных процессах. Тучные клетки присутствуют в основном в соединительной ткани. Они экспрессируют TLR-1, -2, -4 и -6, рецепторы комплемента (CR), маннозный рецептор (MR) в своей клеточной мембране и высвобождают TNF-α, IL-8, фактор активатора тромбоцитов, протеазы, противомикробные пептиды (кателицидин LL-37 и дефенсины) и другие медиаторы воспаления (75-79).

Моноциты/макрофаги

Моноциты/макрофаги вместе с ДК считаются важными участниками как врожденного, так и адаптивного иммунитета. Моноциты циркулируют в периферической крови и обладают способностью не только мигрировать к очагу воспаления, но и проявлять пластичность, чтобы трансформироваться в тканевые макрофаги (80). Оказавшись в ткани, эти клетки называются макрофагами и выполняют различные функции: i) они являются фагоцитарными и проявляют микробоцидный механизм через кислородзависимый и независимый механизм; ii) они способны представлять антигены и активировать лимфоциты; iii) после активации они высвобождают и стимулируют секрецию цитокинов; iv) они модулируют иммунный ответ; v) они участвуют в реорганизации тканей после прекращения воспалительного процесса за счет продукции белков внеклеточного матрикса (т.д., коллаген и эластаза) и металлопротеиназы матрикса; и vi) они продуцируют цитотоксические факторы, участвующие в иммунитете против опухолей (80). В зависимости от биологической функции выделяют три популяции макрофагов: i) классически активированные макрофаги или макрофаги, активированные по типу 1; ii) альтернативно активированные макрофаги; и iii) макрофаги, активированные по типу 2 (81). Активированные типом 1 макрофаги обычно стимулируются IFN-γ или TNF-α в сочетании с микробными продуктами, такими как LPS, и считаются эффекторными клетками в иммунном ответе Th2.После активации макрофаги 1 типа усиливают экспрессию и продукцию провоспалительных цитокинов и хемокинов [TNF-α, IL-23/IL-12, IL-6, IL-1, IP-10, макрофагальный воспалительный белок 1 альфа ( MIP-1α) и хемоаттрактантный белок моноцитов 1 (MCP-1)], главный комплекс гистосовместимости (MHC) класса II и костимулирующие молекулы и усиливают их способность убивать микробные патогены за счет продукции NO и ROS (81,82). Альтернативно активированные макрофаги стимулируются в основном ИЛ-4 и глюкокортикоидами, а после активации синтезируют ИЛ-10, ИЛ-8, MIP1β, MCP-1 и RANTES.Они также продуцируют высокие уровни фибронектина и другого внеклеточного матрикса, а также аргиназы. Они участвуют в синтезе полиаминов и пролина, которые, в свою очередь, вызывают рост клеток и образование коллагена и, таким образом, участвуют в восстановлении тканей. Эти альтернативные макрофаги не продуцируют NO и впоследствии не убивают внутриклеточные микроорганизмы (81,82). Макрофаги, активированные по типу 2, стимулируются после узнавания комплекса IgG и лигандов TLR. Как только FcγR узнают комплекс своих лигандов IgG), макрофаги активируются и продуцируют IL-10, TNF-α и IL-6.Эти клетки не продуцируют аргиназу, но индуцируют Т-клетки для производства ИЛ-4 (81,82).

Дендритные клетки (ДК)

ДК считаются профессиональными антигенпрезентирующими клетками (АПК). Они находятся на поверхности кожи и слизистых оболочек и патрулируют их, таким образом играя важную роль в системе врожденного иммунитета с последующей активацией Т-клеточного ответа для обеспечения клеточно-опосредованного иммунитета против микробных патогенов. Поглощение антигена происходит посредством различных механизмов, включая фагоцитоз, эндоцитоз, пикноцистоз и макропикноцитоз.ДК обладают способностью транспортировать и переносить антигены от периферических к первичным лимфатическим узлам, где происходит презентация антигена. Эти APC приводят к процессингу и презентации антигенов через молекулы главного комплекса гистосовместимости (MHC) класса II, тем самым связывая врожденный и приобретенный иммунный ответ (83). Кроме того, ДК участвуют в индукции периферической иммунологической толерантности, регулируют типы Т-клеточных иммунных ответов и функционируют как эффекторные клетки врожденного иммунитета против некоторых микробных патогенов.Эти разнообразные функции зависят от разнообразия подмножеств DC (83). На самом деле существуют различные подмножества DC, включая незрелые DC (imDC) и предшественники (pre-DC).

imDCs имеют различные фенотипы и функции и продуцируются гемопоэтическими стволовыми клетками (HSC) в костном мозге. Таким образом, CD34+ HSC дифференцируются в общие лимфоидные предшественники (CLP) и общие миелоидные предшественники (CMP). CD34+ CMP дифференцируются в CD34+CLA+ и CD34+CLA-, которые, в свою очередь, дифференцируются в CD11c+CD1a+ и CD11c+CD1a-imDC соответственно (84).CD11c+CD1a+imDC мигрируют в эпидермис кожи и становятся клетками Лангерганса, в то время как CD11c+CD1a-imDC мигрируют в дерму кожи и другие ткани и становятся интерстициальными imDC (85).

Существует два типа пре-ДК: моноциты (пре-ДК1) и плазмоцитоидные клетки (пре-ДК2). Pre-DC1 экспрессирует миелоидные антигены (CD11b, CD11c, CD13, CD14 и CD33), CD1a-d и рецептор маннозы. он также продуцирует IL-12 и индуцирует Th2-паттерн и ответы цитотоксических Т-лимфоцитов. Pre-DC2 экспрессирует специфические маркеры линии лимфоцитов.Он также продуцирует IL-10 и индуцирует профиль Th3 и супрессорные клетки CD8+T (83). Функционально имДК участвуют в презентации антигена, в то время как пре-ДК участвуют непосредственно в качестве эффекторных клеток во врожденном иммунитете к микробным патогенам.

Врожденные лимфоидные клетки (ILC)

ILC были идентифицированы как новые представители лимфоидной линии, которые участвуют в регуляции тканевого гомеостаза и воспаления. Эти клетки не экспрессируют Т-клеточный рецептор и, следовательно, не реагируют антиген-специфически.Более того, эти клетки не экспрессируют маркеры клеточной поверхности, связанные с другими линиями иммунных клеток (86). Эти клетки делятся на три подмножества: i) Группа I, ILC, которая состоит из клеток ILC1 и NK. Оба они продуцируют провоспалительные цитокины и цитокины типа 1 и вызывают цитотоксичность посредством экспрессии перфорина и гранзимов. ii) Группа II, состоящая из ILCs2, характеризуется продукцией цитокинов типа 2 и присутствует в брыжеечных жировых лимфатических узлах, брыжеечных лимфатических узлах, селезенке, печени, кишечнике и пейерсовых бляшках.Группа II играет роль в противогельминтной реакции и аллергическом воспалении легких. iii) Группа III состоит из ILCs3 и клеток-индукторов лимфоидной ткани (LTi). ILCs3 экспрессируют рецептор NKp46, активирующий NK-клетки, но не обладают цитотоксическими эффектами и не продуцируют цитокины типа 1. Эти клетки ILC3 находятся в тканях слизистой оболочки и, по-видимому, играют решающую роль в обеспечении тонкого баланса между симбиотической микробиотой и иммунной системой кишечника. Клетки LTI продуцируют IL-17 и IL-22 и экспрессируют молекулы, необходимые для развития лимфоидной ткани.Впоследствии они, по-видимому, участвуют в образовании лимфатических узлов и пейеровских бляшек (86). Обратите внимание, что нарушение гомеостаза кишечника, поддерживаемого этими клетками ILC, связано с развитием воспалительных заболеваний кишечника, таких как болезнь Крона и язвенный колит (86).

Натуральные клетки-киллеры (NK)

NK-клетки выполняют иммуномодулирующую роль в клеточно-опосредованном иммунном ответе благодаря своей цитотоксической активности. Они также участвуют в антимикробной защите и в иммунологическом надзоре, контролируя рост опухоли и поддерживая иммунологический гомеостаз (4).Эти клетки используют стратегию, известную как «негативное распознавание». В то время как Т- или В-клетки активируются после распознавания антигена через MHC, NK-клетки активируются, когда антиген не может быть распознан таким же образом (87,88). Рецепторы NK-клеток по своей природе являются «ингибирующими рецепторами» из-за того, что они подавляют литическую активность этих клеток, поскольку обнаруживают присутствие антигенов MHC. Эти клетки обнаруживают инфицированные клетки (в основном инфицированные вирусами) или злокачественные клетки, в которых экспрессия молекул MHC снижена, изменена или упразднена.NK-клетки обладают способностью различать нормальные клетки-хозяева с помощью иммуноглобулиноподобного рецептора клеток-киллеров (KIR) и ингибирующих рецепторов CD94-NKG2A, которые распознают МНС класса I, экспрессируемые на поверхности этих нормальных клеток (88,87). Связывание этих рецепторов ингибирует лизис и секрецию цитокинов NK-клетками (89). Кроме того, NK-клетки имеют гранулы с перфоринами и гранзимами, которые действуют на клетки-мишени, вызывая лизис или апоптоз, а также экспрессируют PRR, включая TLR-2, -3, -4, -5, -7 и -8 (90,91).После активации NK-клетки секретируют IFN-γ, факторы роста TNF-α, IL-5, IL-10, IL-13 и хемокины (92–94).

Рисунок 2

Механизмы распознавания и клеточный врожденный иммунный ответ: функциональные характеристики NK-клеток. NK-клетки запускают свою активацию после того, как инфицированные вирусом или опухолевые клетки подавляют экспрессию молекул MHC посредством взаимодействия ингибитора или активатора (подробнее…)

Эпителиальные и эндотелиальные клетки

Помимо действия в качестве физического барьера, эпителиальные и эндотелиальные клетки экспрессируют на своей поверхности PRR, которые распознают ассоциированные с патогенами молекулярные паттерны (PAMP) микроорганизмов; секретируют провоспалительные цитокины, включая ИЛ-1, ИЛ-6 и ИЛ-8; и высвобождают противомикробные пептиды (8).Эпителиальные клетки, в основном альвеолярные эпителиальные клетки, на сегодняшний день являются наиболее изученным компонентом врожденного иммунитета. В дополнение к созданию анатомического барьера, отделяющего организм от внешней среды, альвеолярный эпителий служит защитным механизмом от потенциальных вдыхаемых патогенов (58). Этот альвеолярный эпителий состоит из двух типов клеток: клеток альвеолярного типа I и клеток альвеолярного типа II. Первый составляет около 95% альвеолярного эпителия и экспрессирует TLR-4, рецептор липополисахаридов (LPS).Он продуцирует провоспалительные цитокины, такие как TNF-α, IL-6 и IL-1β, в ответ на стимуляцию LPS (57). Альвеолярные клетки типа II составляют ~ 5% альвеолярного эпителия и продуцируют цитокины и хемокины, включая TNF-α, IL-6, IL-1β, MCP-1, связанный с ростом онкоген альфа (GRO-α) и GM-CSF и т. д. ., в ответ на различные раздражители, такие как бактерии и вирусы. Кроме того, эти клетки также продуцируют белки сурфактанта, которые усиливают хемотаксис и фагоцитоз (58). Альвеолярные эпителиальные клетки как типа I, так и типа II являются важными участниками врожденного иммунного ответа.

Тромбоциты

Тромбоциты распознаются по их участию в процессе коагуляции, остановке кровотечения и защите от инфекционных агентов (95,96). Эти клетки экспрессируют PRR на своей поверхности и продуцируют цитокины и хемотаксические молекулы для рекрутирования лейкоцитов в очаге воспаления. Тромбоциты взаимодействуют с лейкоцитами и эндотелиальными клетками посредством экспрессии молекулы адгезии, Р-селектина, который опосредует провоспалительные явления (95).

Особенности иммунного ответа

Иммунный ответ обычно подразделяют на врожденный и адаптивный иммунитет.Врожденный иммунитет возникает немедленно, когда циркулирующие врожденные клетки распознают проблему. Адаптивный иммунитет возникает позже, поскольку он зависит от координации и расширения специфических адаптивных иммунных клеток. Иммунная память следует за адаптивной реакцией, когда зрелые адаптивные клетки, высоко специфичные к исходному патогену, сохраняются для дальнейшего использования.

Врожденный иммунитет

Клетки врожденного иммунитета экспрессируют генетически кодируемые рецепторы, называемые Toll-подобными рецепторами (TLR), которые распознают общие паттерны, связанные с опасностью или патогеном.В совокупности эти рецепторы могут широко распознавать вирусы, бактерии, грибки и даже неинфекционные проблемы. Однако они не могут различать конкретные штаммы бактерий или вирусов.

Существует множество типов врожденных иммунных клеток со специализированными функциями. К ним относятся нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, тучные клетки, моноциты, дендритные клетки и макрофаги (подробное описание см. в разделе «Иммунные клетки»). Их главной особенностью является способность быстро и широко реагировать при возникновении проблемы, обычно приводящей к воспалению.Врожденные иммунные клетки также важны для активации адаптивного иммунитета. Врожденные клетки имеют решающее значение для защиты хозяина, и нарушения функции врожденных клеток могут вызывать хроническую восприимчивость к инфекциям.

Адаптивный иммунитет

Адаптивные иммунные клетки более специализированы: каждая адаптивная В- или Т-клетка несет уникальные рецепторы, В-клеточные рецепторы (BCR) и Т-клеточные рецепторы (TCR), которые распознают специфические сигналы, а не общие закономерности. Каждый рецептор распознает антиген, который представляет собой просто любую молекулу, которая может связываться с BCR или TCR.Антигены происходят из различных источников, включая патогены, клетки-хозяева и аллергены. Антигены обычно обрабатываются врожденными иммунными клетками и представляются адаптивным клеткам в лимфатических узлах.

Гены BCR и TCR случайным образом перестраиваются на определенных стадиях созревания клеток, что приводит к появлению уникальных рецепторов, которые потенциально могут распознавать что угодно. Случайная генерация рецепторов позволяет иммунной системе реагировать на новые или непредвиденные проблемы. Эта концепция особенно важна, поскольку окружающая среда может часто меняться, например, при смене времен года или перемещении человека, а патогены постоянно эволюционируют, чтобы выжить.Поскольку BCR и TCR настолько специфичны, адаптивные клетки могут распознавать только один штамм определенного патогена, в отличие от врожденных клеток, которые распознают широкий класс патогенов. На самом деле, группа адаптивных клеток, распознающих один и тот же штамм, скорее всего, распознает разные участки этого патогена.

Если В- или Т-клетка имеет рецептор, который распознает антиген патогена, а также получает сигналы от врожденных клеток о том, что что-то не так, В- или Т-клетка активируется, делится и рассеивается для решения проблемы.В-клетки вырабатывают антитела, которые нейтрализуют патогены, делая их безвредными. Т-клетки выполняют несколько функций, включая уничтожение инфицированных клеток и активацию или рекрутирование других иммунных клеток. Адаптивный ответ имеет систему сдержек и противовесов для предотвращения ненужной активации, которая может нанести ущерб хосту. Если В- или Т-клетка является аутореактивной, то есть ее рецептор распознает антигены собственных клеток организма, клетка будет удалена. Кроме того, если В- или Т-клетка не получает сигналов от врожденных клеток, она не будет оптимально активирована.

Иммунная память является характеристикой адаптивного иммунного ответа. После активации В- или Т-клеток они быстро увеличиваются в размерах. Когда проблема решается, клетки перестают делиться и остаются в организме в качестве клеток памяти. В следующий раз, когда этот же патоген попадет в организм, клетка памяти уже готова отреагировать и уничтожить патоген до того, как он приживется.

Вакцинация

Вакцинация или иммунизация — это способ обучить вашу иммунную систему против определенного патогена.Вакцинация обеспечивает иммунную память без реальной инфекции, поэтому организм готов к проникновению вируса или бактерии. Экономия времени важна для предотвращения распространения патогена и заражения большего количества клеток в организме.

Эффективная вакцина оптимально активирует как врожденный, так и адаптивный ответ. Иммуноген используется для активации адаптивного иммунного ответа, так что генерируются специфические клетки памяти. Поскольку BCR и TCR уникальны, некоторые клетки памяти просто лучше уничтожают патоген.Цель дизайна вакцины состоит в том, чтобы выбрать иммуногены, которые будут генерировать наиболее эффективную и действенную реакцию памяти против конкретного патогена. Адъюванты, которые важны для активации врожденного иммунитета, могут быть добавлены к вакцинам для оптимизации иммунного ответа. Врожденный иммунитет распознает широкие закономерности, и без врожденных реакций адаптивный иммунитет не может быть достигнут оптимально.

Подробнее о вакцинах.

Введение в иммунологию и иммунопатологию | Аллергия, астма и клиническая иммунология

Иммунная система представляет собой набор клеток, химических веществ и процессов, которые защищают кожу, дыхательные пути, кишечный тракт и другие области от чужеродных антигенов, таких как микробы (организмы, такие как бактерии, грибы и паразиты), вирусы, раковые клетки и токсины.Помимо структурных и химических барьеров, которые защищают нас от инфекции, иммунную систему можно упрощенно рассматривать как имеющую две «линии защиты»: врожденный иммунитет и адаптивный иммунитет. Врожденный иммунитет представляет собой первую линию защиты от вторжения патогена. Это антиген-независимый (неспецифический) защитный механизм, который используется хозяином сразу или в течение нескольких часов после встречи с антигеном. Врожденный иммунный ответ не имеет иммунологической памяти и, следовательно, не может распознать или «запомнить» тот же патоген, если организм подвергнется его воздействию в будущем.Адаптивный иммунитет, с другой стороны, является антиген-зависимым и антиген-специфическим и, следовательно, включает время задержки между воздействием антигена и максимальным ответом. Отличительной чертой адаптивного иммунитета является способность к памяти, которая позволяет хозяину вызывать более быстрый и эффективный иммунный ответ при последующем воздействии антигена. Врожденный и адаптивный иммунитет не являются взаимоисключающими механизмами защиты хозяина, а скорее дополняют друг друга, при этом дефекты в любой системе приводят к уязвимости хозяина или неадекватным реакциям [1,2,3].

Врожденный иммунитет

Врожденный иммунитет можно рассматривать как включающий четыре типа защитных барьеров: анатомические (кожа и слизистые оболочки), физиологические (температура, низкий рН и химические медиаторы), эндоцитарные и фагоцитарные и воспалительные. В таблице 1 приведены неспецифические механизмы защиты хозяина для каждого из этих барьеров. Клетки и процессы, имеющие решающее значение для эффективного врожденного иммунитета к патогенам, преодолевающим анатомические барьеры, широко изучались. Врожденный иммунитет к патогенам зависит от рецепторов распознавания образов (PRR), которые позволяют ограниченному кругу иммунных клеток обнаруживать и быстро реагировать на широкий спектр патогенов, имеющих общие структуры, известные как молекулярные узоры, ассоциированные с патогенами (PAMP).Их примеры включают компоненты клеточной стенки бактерий, такие как липополисахариды (LPS) и двухцепочечная рибонуклеиновая кислота (РНК), продуцируемые во время вирусной инфекции.

Таблица 1. Краткий обзор неспецифических механизмов защиты хозяина от барьеров врожденного иммунитета [1]

Важной функцией врожденного иммунитета является быстрое рекрутирование иммунных клеток в очаги инфекции и воспаления за счет продукции цитокинов и хемокинов (небольших белков, участвующих в межклеточных коммуникациях и рекрутировании).Производство цитокинов во время врожденного иммунитета мобилизует многие защитные механизмы по всему телу, а также активирует локальные клеточные реакции на инфекцию или повреждение. Ключевыми воспалительными цитокинами, высвобождаемыми во время раннего ответа на бактериальную инфекцию, являются: фактор некроза опухоли (ФНО), интерлейкин 1 (ИЛ-1) и интерлейкин 6 (ИЛ-6). Эти цитокины имеют решающее значение для инициации рекрутирования клеток и локального воспаления, которое необходимо для уничтожения многих патогенов. Они также способствуют развитию лихорадки.Нарушенная продукция таких воспалительных цитокинов часто связана с воспалительными или аутоиммунными заболеваниями, что делает их важными терапевтическими мишенями.

Система комплемента представляет собой биохимический каскад, функционирующий для идентификации и опсонизации (оболочки) бактерий и других патогенов. Он делает патогены восприимчивыми к фагоцитозу, процессу, при котором иммунные клетки поглощают микробы и удаляют клеточный мусор, а также непосредственно убивает некоторые патогены и инфицированные клетки. Фагоцитарное действие врожденного иммунного ответа способствует удалению мертвых клеток или комплексов антител и удалению чужеродных веществ, присутствующих в органах, тканях, крови и лимфе.Он также может активировать адаптивный иммунный ответ посредством мобилизации и активации антигенпрезентирующих клеток (АПК) (обсуждается позже) [1, 3].

Во врожденном иммунном ответе участвуют многочисленные клетки, такие как фагоциты (макрофаги и нейтрофилы), дендритные клетки, тучные клетки, базофилы, эозинофилы, естественные киллеры (NK) и врожденные лимфоидные клетки. Фагоциты подразделяются на два основных типа клеток: нейтрофилы и макрофаги. Обе эти клетки выполняют сходную функцию: поглощать (фагоцитировать) микробы и убивать их несколькими бактерицидными путями.В дополнение к своим фагоцитарным свойствам нейтрофилы содержат гранулы и ферментативные пути, которые способствуют элиминации патогенных микробов. В отличие от нейтрофилов (которые являются короткоживущими клетками), макрофаги являются долгоживущими клетками, которые не только играют роль в фагоцитозе, но также участвуют в презентации антигена Т-клеткам (см. рис. 1) [1].

Рис. 1

Характеристики и функции клеток, участвующих во врожденном иммунитете [1, 3, 4]. * Пылевые клетки (в легочных альвеолах), гистиоциты (соединительная ткань), клетки Купфера (печень), клетки микроглии (нервная ткань), эпителиоидные клетки (гранулемы), остеокласты (кость), мезангиальные клетки (почки)

Дендритные клетки также фагоцитируют и функционируют как АПК, инициируя приобретенный иммунный ответ и выступая в качестве важных посредников между врожденным и адаптивным иммунитетом.Тучные клетки и базофилы имеют много общего друг с другом, и оба играют важную роль в инициации острых воспалительных реакций, например, наблюдаемых при аллергии и астме. Тучные клетки также выполняют важные функции в качестве иммунных «сигнальных клеток» и являются ранними производителями цитокинов в ответ на инфекцию или повреждение. В отличие от тучных клеток, которые обычно находятся в соединительной ткани, окружающей кровеносные сосуды, и особенно распространены на поверхности слизистых оболочек, базофилы находятся в кровотоке.Эозинофилы представляют собой гранулоциты, обладающие фагоцитарными свойствами и играющие важную роль в уничтожении паразитов, которые часто слишком велики для фагоцитоза. Наряду с тучными клетками и базофилами они также контролируют механизмы, связанные с аллергией и астмой. Естественные клетки-киллеры (NK) играют главную роль в отторжении опухолей и разрушении клеток, инфицированных вирусами. Разрушение инфицированных клеток достигается за счет высвобождения перфоринов и гранзимов (белков, вызывающих лизис клеток-мишеней) из гранул NK-клеток, которые индуцируют апоптоз (запрограммированную гибель клеток) [4].NK-клетки также являются важным источником другого цитокина, интерферона-гамма (IFN-γ), который помогает мобилизовать APC и способствует развитию эффективного противовирусного иммунитета. Врожденные лимфоидные клетки (ILC) играют более регулирующую роль. В зависимости от их типа (например, ILC-1, ILC-2, ILC-3) они избирательно продуцируют цитокины, такие как IL-4, IFN-γ и IL-17, которые помогают направлять соответствующий иммунный ответ на определенные патогены и способствуют к иммунной регуляции в этой ткани.

Основные характеристики и функции клеток, участвующих в врожденном иммунном ответе, суммированы на рис.1.

Адаптивный иммунитет

Развитию адаптивного иммунитета способствуют действия врожденной иммунной системы, и он имеет решающее значение, когда врожденный иммунитет неэффективен в элиминации инфекционных агентов. Первичными функциями адаптивного иммунного ответа являются: распознавание специфических «чужих» антигенов, отличие их от «своих» антигенов; образование патоген-специфических иммунологических эффекторных путей, которые элиминируют специфические патогены или инфицированные патогенами клетки; и развитие иммунологической памяти, которая может быстро устранить конкретный патоген в случае возникновения последующих инфекций [2].Адаптивные иммунные реакции являются основой эффективной иммунизации против инфекционных заболеваний. К клеткам адаптивной иммунной системы относятся: антигенспецифические Т-клетки, которые активируются для пролиферации под действием АПК, и В-клетки, которые дифференцируются в плазматические клетки с образованием антител.

Т-клетки и АПК

Т-клетки происходят из гемопоэтических стволовых клеток в костном мозге и после миграции созревают в тимусе. Эти клетки экспрессируют на своей мембране ряд уникальных антигенсвязывающих рецепторов, известных как Т-клеточный рецептор (TCR).Каждая Т-клетка экспрессирует один тип TCR и способна быстро размножаться и дифференцироваться, если она получает соответствующие сигналы. Как упоминалось ранее, Т-клеткам требуется действие АПК (обычно дендритных клеток, но также макрофагов, В-клеток, фибробластов и эпителиальных клеток) для распознавания специфического антигена.

Поверхности APC экспрессируют группу белков, известную как главный комплекс гистосовместимости (MHC). MHC классифицируются либо как класс I (также называемый человеческим лейкоцитарным антигеном [HLA] A, B и C), который обнаруживается во всех ядерных клетках, либо как класс II (также называемый HLA DP, DQ и DR), который обнаруживается только в определенных клетках. иммунной системы, включая макрофаги, дендритные клетки и В-клетки.Молекулы MHC класса I представляют эндогенные (внутриклеточные) пептиды, в то время как молекулы класса II на APC представляют экзогенные (внеклеточные) пептиды Т-клеткам. Белок MHC отображает фрагменты антигенов (пептидов) при заражении клетки внутриклеточным патогеном, например вирусом, или при фагоцитозе чужеродных белков или организмов [2, 3].

Т-клетки имеют широкий спектр уникальных TCR, которые могут связываться со специфическими чужеродными пептидами. Во время развития иммунной системы Т-клетки, которые реагировали бы на антигены, обычно присутствующие в нашем организме, в значительной степени элиминируются.Т-клетки активируются, когда они сталкиваются с APC, которые переварили антиген и отображают правильные фрагменты антигена (пептиды), связанные с его молекулами MHC. Возможности контакта нужных Т-клеток с АПК, несущими соответствующий пептидный комплекс МНС, увеличиваются за счет циркуляции Т-клеток по всему организму (через лимфатическую систему и кровоток) и их накопления (вместе с АПК) в лимфе. узлы. Комплекс MHC-антиген активирует TCR, а Т-клетка секретирует цитокины, которые дополнительно контролируют иммунный ответ.Этот процесс презентации антигена стимулирует дифференцировку Т-клеток в первую очередь либо в цитотоксические Т-клетки (клетки CD8+), либо в Т-хелперные (Th) клетки (клетки CD4+) (см. рис. 2). CD8+ цитотоксические Т-клетки в первую очередь участвуют в разрушении клеток, инфицированных чужеродными агентами, такими как вирусы, и уничтожении опухолевых клеток, экспрессирующих соответствующие антигены. Они активируются взаимодействием их TCR с пептидом, связанным с молекулами MHC класса I. Клональная экспансия цитотоксических Т-клеток продуцирует эффекторные клетки, которые высвобождают вещества, индуцирующие апоптоз клеток-мишеней.После разрешения инфекции большинство эффекторных клеток погибают и очищаются фагоцитами. Однако некоторые из этих клеток сохраняются как клетки памяти, способные быстро дифференцироваться в эффекторные клетки при последующих встречах с тем же антигеном [2, 3].

Рис. 2

Адаптивный иммунитет: активация и функция Т- и В-клеток. APC антигенпрезентирующая клетка, TCR T-клеточный рецептор, MHC главный комплекс гистосовместимости

CD4+ Th-клетки играют важную роль в установлении и усилении иммунного ответа.Эти клетки не обладают цитотоксической или фагоцитарной активностью и не могут напрямую уничтожать инфицированные клетки или уничтожать патогены. Однако они «опосредуют» иммунный ответ, направляя другие клетки на выполнение этих задач и регулируя тип развивающегося иммунного ответа. Th-клетки активируются за счет распознавания TCR антигена, связанного с молекулами MHC класса II. После активации Th-клетки выделяют цитокины, которые влияют на активность многих типов клеток, включая APC, которые их активируют.

APC может индуцировать несколько типов ответов Th-клеток, наиболее частыми из которых являются Th2, Th3 и Th27.Ответ Th2 характеризуется продукцией IFN-γ, который активирует бактерицидную активность макрофагов и усиливает противовирусный иммунитет, а также иммунитет к другим внутриклеточным патогенам. Цитокины, производные Th2, также способствуют дифференцировке В-клеток с образованием опсонизирующих антител, повышающих эффективность фагоцитов. Неправильный ответ Th2 связан с некоторыми аутоиммунными заболеваниями.

Ответ Th3 характеризуется высвобождением цитокинов (IL-4, 5 и 13), которые участвуют в развитии B-клеток, продуцирующих антитела к иммуноглобулину E (IgE), а также в развитии и рекрутировании тучных клеток и эозинофилов, которые необходимы для эффективного ответа против многих паразитов.Кроме того, они усиливают выработку определенных форм IgG, которые помогают бороться с бактериальной инфекцией. Как упоминалось ранее, тучные клетки и эозинофилы играют важную роль в инициации острых воспалительных реакций, например, наблюдаемых при аллергии и астме. Антитела IgE также связаны с аллергическими реакциями (см. Таблицу 2). Следовательно, дисбаланс продукции цитокинов Th3 связан с развитием атопических (аллергических) состояний. Клетки Th27 были описаны совсем недавно.Они характеризуются продукцией цитокинов семейства IL-17 и связаны с текущими воспалительными реакциями, особенно при хронических инфекциях и заболеваниях. Подобно цитотоксическим Т-клеткам, большинство Th-клеток погибает после разрешения инфекции, а некоторые остаются в виде Th-клеток памяти [2, 3].

Таблица 2 Основные функции антител Ig человека [5]

Подмножество Т-клеток CD4+, известное как регуляторные Т-клетки (T reg), также играет роль в иммунном ответе. Т-reg-клетки ограничивают и подавляют иммунные реакции и, таким образом, могут контролировать аберрантные реакции на аутоантигены и развитие аутоиммунных заболеваний.T-reg-клетки также могут помочь в разрешении нормальных иммунных ответов, поскольку патогены или антигены устраняются. Эти клетки также играют критическую роль в развитии «иммунной толерантности» к определенным чужеродным антигенам, например, содержащимся в пище.

В-клетки

В-клетки возникают из гемопоэтических стволовых клеток в костном мозге и после созревания покидают костный мозг, экспрессируя на своей мембране уникальный антигенсвязывающий рецептор. В отличие от Т-клеток, В-клетки могут распознавать антигены напрямую, без необходимости использования АПК, благодаря уникальным антителам, экспрессируемым на их клеточной поверхности.Основная функция В-клеток – выработка антител против чужеродных антигенов, что требует их дальнейшей дифференцировки [2, 3]. При определенных обстоятельствах В-клетки также могут действовать как АПК.

При активации чужеродными антигенами, к которым они имеют соответствующий антиген-специфический рецептор, В-клетки подвергаются пролиферации и дифференцируются в секретирующие антитела плазматические клетки или В-клетки памяти (см. рис. 2). В-клетки памяти являются «долгоживущими» пережившими инфекцию и продолжают экспрессировать антигенсвязывающие рецепторы.Эти клетки можно заставить реагировать быстро, вырабатывая антитела и удаляя антиген при повторном воздействии. Плазматические клетки, с другой стороны, являются относительно короткоживущими клетками, которые часто подвергаются апоптозу при устранении провоцирующего агента, вызвавшего иммунный ответ. Однако эти клетки продуцируют большое количество антител, которые поступают в кровоток и в ткани, обеспечивая эффективную защиту от патогенов.

Учитывая их функцию в продукции антител, В-клетки играют важную роль в гуморальном или антитело-опосредованном иммунном ответе (в отличие от клеточно-опосредованного иммунного ответа, который регулируется в основном Т-клетками) [2, 3].

Механизмы врожденного и адаптивного иммунитета

Защита от микробов опосредована ранними реакциями врожденного иммунитета и более поздними реакциями адаптивного иммунитета. (рис. 1, 2; табл. 1)

Врожденный иммунитет (также называемый естественным или нативным иммунитетом) обеспечивает раннюю линию защиты от микробов. Он состоит из клеточных и биохимических защитных механизмов, которые действуют еще до заражения и готовы быстро реагировать на инфекцию.Механизмы врожденного иммунитета специфичны для структур, общих для групп родственных микробов, и могут не различать тонких различий между микробами.

Основными компонентами врожденного иммунитета являются:
(1) Физические и химические барьеры, такие как эпителий и противомикробные химические вещества, образующиеся на эпителиальных поверхностях;
(2) фагоцитарные клетки (нейтрофилы, макрофаги), дендритные клетки, естественные клетки-киллеры (NK) и другие врожденные лимфоидные клетки;
(3) Белки крови, в том числе члены системы комплемента и другие медиаторы воспаления.

Адаптивный иммунитет (также называемый специфическим или приобретенным иммунитетом) система распознает и реагирует на большое количество микробных и немикробных веществ. Определяющими характеристиками адаптивного иммунитета являются способность различать разные вещества, называемая специфичностью, и способность более энергично реагировать на повторяющиеся воздействия одного и того же микроба, известная как память. Уникальными компонентами адаптивного иммунитета являются клетки, называемые лимфоцитами, и их секретируемые продукты, такие как антитела.Чужеродные вещества, вызывающие специфические иммунные реакции или распознаваемые лимфоцитами или антителами, называются антигенами.

Рисунок 1. Подобно тому, как устойчивость к болезни может быть врожденной (врожденной) или приобретенной, механизмы, опосредующие ее, можно соответственно разделить на врожденные (слева) и адаптивные (справа), каждый из которых состоит из клеточных (нижняя половина) и гуморальных элементов (т.е. свободно в сыворотке или жидкостях организма; верхняя половина). Адаптивные механизмы, появившиеся совсем недавно, выполняют многие из своих функций, взаимодействуя с более старыми врожденными механизмами.

Врожденный иммунитет активируется, когда клетки используют специализированные наборы рецепторов (рецептор распознавания образов, PRR) для распознавания различных типов микроорганизмов (бактерий, вирусов и т. д.), которым удалось проникнуть в организм хозяина. Связывание с этими рецепторами активирует ограниченное количество основных механизмов уничтожения микробов, таких как фагоцитоз бактерий макрофагами и нейтрофилами или высвобождение противовирусных интерферонов. Многие из механизмов врожденного иммунитета в значительной степени такие же, как те, которые ответственны за неспецифическую реакцию на повреждение тканей с развитием воспаления (закройте правую часть рисунка 1, чтобы оценить это).Однако, поскольку природа врожденного иммунного ответа зависит от типа инфекции, термин «неспецифический», хотя и часто используемый как синоним «врожденного», не совсем точен. Адаптивный иммунитет основан на особых свойствах лимфоцитов (Т и В, внизу справа), которые могут избирательно реагировать на тысячи различных чужеродных материалов или «антигенов», что приводит к специфической памяти и необратимо измененному характеру реакции. приспособление животного к окружающей среде. Адаптивные механизмы могут функционировать сами по себе против определенных антигенов (закрывают левую часть рисунка 1), но большинство их эффектов проявляется посредством взаимодействия антител с комплементом и фагоцитарными клетками врожденного иммунитета, а также Т-клетки с макрофагами (пунктирные линии).За счет активации этих врожденных механизмов адаптивные реакции часто провоцируют острое или хроническое воспаление; когда это становится неприятностью, это называется гиперчувствительностью.

Рисунок 2. График врожденного и адаптивного иммунитета. Механизмы врожденного иммунитета обеспечивают начальную защиту от инфекций. Адаптивные иммунные ответы развиваются позже и требуют активации лимфоцитов. Кинетика врожденного и адаптивного иммунного ответа является приблизительной и может различаться при различных инфекциях.

Врожденный и адаптивный иммунные ответы являются компонентами интегрированной системы защиты хозяина, в которой многочисленные клетки и молекулы функционируют совместно. Механизмы врожденного иммунитета обеспечивают эффективную начальную защиту от инфекций. Однако многие патогенные микробы эволюционировали, чтобы противостоять врожденному иммунитету, и для их уничтожения требуются более мощные механизмы адаптивного иммунитета. Между врожденной и адаптивной иммунной системами существуют многочисленные связи.Врожденный иммунный ответ на микробы стимулирует адаптивные иммунные реакции и влияет на характер адаптивных реакций. И наоборот, адаптивные иммунные реакции часто работают за счет усиления защитных механизмов врожденного иммунитета, делая их более способными эффективно бороться с патогенными микробами.

Таблица 1. Особенности врожденного и адаптивного иммунитета


Врожденный Адаптивный
Характеристики
Специфика Для молекул, общих для групп родственных микробов, и молекул, продуцируемых поврежденными клетками-хозяевами. Для микробных и немикробных антигенов
Разнообразие Ограниченное; зародышевая линия закодирована Очень большой; Рецепторы образуются в результате соматической рекомбинации генных сегментов.
Память Никто да
Нереактивность к себе да да
Компоненты
Клеточные и химические барьеры Кожа, эпителий слизистых оболочек; противомикробные молекулы Лимфоциты в эпителии; антитела, секретируемые на поверхности эпителия
Белки крови Дополнение, другие антитела
Клетки Фагоциты (макрофаги, нейтрофилы), натуральные киллеры, врожденные лимфоидные клетки лимфоциты

Глоссарий:

Интерфероны: семейство белков, быстро продуцируемых многими клетками в ответ на вирусную инфекцию, которые блокируют репликацию вируса в инфицированной клетке и ее соседях.Интерфероны также играют важную роль в коммуникации между иммунными клетками.

Дефенсины: антимикробные пептиды, особенно важные для ранней защиты легких и пищеварительного тракта от бактерий.

Лизоцим (мурамидаза): фермент, секретируемый макрофагами, который атакует клеточную стенку некоторых бактерий.

Комплемент: группа белков, присутствующих в сыворотке крови, которые при активации вызывают обширные воспалительные эффекты, а также лизис бактерий и т. д.Некоторые бактерии активируют комплемент напрямую, в то время как другие делают это только с помощью антител.

Лизис: необратимая утечка клеточного содержимого после повреждения мембраны. В случае с бактерией это было бы фатальным для микроба.

Тучная клетка: Крупная тканевая клетка, которая высвобождает медиаторы воспаления при повреждении, а также под влиянием антител. Увеличивая проницаемость сосудов, воспаление позволяет комплементу и клеткам проникать в ткани из крови.

PMN: полиморфноядерный лейкоцит (80% лейкоцитов в крови человека), короткоживущая клетка крови-«мусорщик», гранулы которой содержат мощные бактерицидные ферменты. Название происходит от своеобразной формы ядер.

MAC: Макрофаг, большая тканевая клетка, отвечающая за удаление поврежденной ткани, клеток, бактерий и т. д. И PMN, и макрофаги происходят из костного мозга и поэтому классифицируются как миелоидные клетки.

DC: Дендритные клетки представляют антиген Т-клеткам и, таким образом, инициируют все Т-клеточно-зависимые иммунные ответы.Не путать с фолликулярными дендритными клетками, которые хранят антиген для В-клеток.

Фагоцитоз («поедание клеток»): поглощение частицы клеткой. Макрофаги и PMN (которые раньше назывались «микрофагами») являются наиболее важными фагоцитирующими клетками. Подавляющее большинство инородных тел, попадающих в ткани, в конечном итоге удаляются с помощью этого механизма.

Цитотоксичность: макрофаги могут убивать некоторые цели (возможно, включая опухолевые клетки), не фагоцитируя их, и существует множество других клеток, обладающих цитотоксическими способностями.

NK (естественные клетки-киллеры): Лимфоцитоподобная клетка, способная убивать некоторые мишени, особенно инфицированные вирусом клетки и опухолевые клетки, но без рецептора или тонкой специфичности, характерной для истинных лимфоцитов.

Антиген: Строго говоря, вещество, стимулирующее выработку антител. Однако этот термин применяется к веществам, которые стимулируют любой тип адаптивного иммунного ответа. Как правило, антигены являются чужеродными («чужими») и либо частицами (например,грамм. клетки, бактерии) или крупные белковые или полисахаридные молекулы. В особых условиях малые молекулы и даже «собственные» компоненты могут стать антигенными.

Специфичность, специфичность: термины, используемые для обозначения выработки иммунного ответа, более или менее селективного в отношении стимула, например, лимфоцит, который отвечает на конкретный антиген, или антитело, которое «соответствует» определенному антигену. Например, антитела против вируса кори не будут связываться с вирусом эпидемического паротита: они «специфичны» для кори.

Лимфоцит: Маленькая клетка, обнаруженная в крови, из которой она рециркулирует через ткани и обратно через лимфу, «контролируя» тело за несамоматериальным.Его способность распознавать отдельные антигены через свои специализированные поверхностные рецепторы и делиться на многочисленные клетки с одинаковой специфичностью и длительным сроком жизни делает его идеальной клеткой для адаптивных реакций. Различают две основные популяции лимфоцитов: Т и В.

В-лимфоциты: секретируют антитела, гуморальный элемент адаптивного иммунитета.

Антитело: представляет собой основную фракцию сывороточных белков, часто называемую иммуноглобулином. Он состоит из набора очень похожих белков, каждый из которых способен специфически связываться с разными антигенами, что приводит к очень большому репертуару антигенсвязывающих молекул.Антитела могут напрямую связываться и нейтрализовать бактериальные токсины и некоторые вирусы, но они также действуют путем опсонизации и активации комплемента на поверхности вторгшихся патогенов.

Т-лимфоциты («из тимуса»): делятся на субпопуляции, которые «помогают» В-лимфоцитам, убивают инфицированные вирусом клетки, активируют макрофаги и вызывают воспаление.

Опсонизация: Явление, при котором антитела связываются с поверхностью бактерий, вирусов или других паразитов и увеличивают их адгезию и фагоцитоз.Антитело также активирует комплемент на поверхности вторгающихся патогенов. Таким образом, адаптивный иммунитет использует врожденный иммунитет для уничтожения многих микроорганизмов.

Комплемент: как упоминалось выше, комплемент часто активируется антителами, связанными с микробными поверхностями. Однако связывание комплемента с антигеном также может значительно повысить его способность активировать сильный и продолжительный ответ В-клеток — пример «обратного взаимодействия» между адаптивными и врожденными иммунными механизмами.

Презентация антигенов Т- и В-клеткам дендритными клетками необходима для большинства адаптивных ответов; Представление дендритными клетками обычно требует активации этих клеток при контакте с микробными компонентами (например,грамм. стенки бактериальных клеток), еще один пример «обратного взаимодействия» между адаптивными и врожденными иммунными механизмами.

Помощь Т-клеток требуется для многих ветвей как адаптивного, так и врожденного иммунитета. Помощь Т-клеток необходима для секреции большинства антител В-клетками, для активации макрофагов для уничтожения внутриклеточных патогенов и для эффективного ответа цитотоксических Т-клеток.

Вернуться к ресурсам

Твиттер Фейсбук

Врожденный иммунитет – обзор

Стратегии уклонения

Почти все вирусы разработали сложные и часто сложные стратегии обхода врожденного иммунитета хозяина, что подчеркивает важность врожденного иммунного ответа; Клетки-хозяева также разработали контрмеры для этих стратегий уклонения, что привело к «генетической гонке вооружений», когда и вирус, и хозяин конкурируют друг с другом.Стратегии уклонения от вирусов включают деградацию сигнальных компонентов TLR, вмешательство в факторы транскрипции и мимикрию клеточных белков. Учитывая его важность в распознавании dsRNA, путь TLR3 часто становится мишенью, причем TRIF, адаптер для TLR3, особенно подвергается деградации вирусными протеазами. Это нацеливание на TRIF особенно эффективно, поскольку отмена TRIF также ингибирует продукцию как NF-κB, так и IRF3. Другие точки нижестоящих путей также могут быть заблокированы: комплекс IKK, например, комплекс клеточных киназ, играющих ключевую роль в нескольких путях активации, часто ингибируется, как и убиквитинирование, регуляторный процесс, контролирующий оборот белка и его локализацию в клетке.Сериновая протеаза (NS3/4A) вируса гепатита С и протеаза 3C нескольких пикорнавирусов могут расщеплять TRIF, что приводит к ослаблению противовирусного ответа, но нацеливание на TRIF не ограничивается РНК-содержащими вирусами. Например, уровни TRIF значительно снижаются при инфекциях, вызванных гамма-герпесвирусом. Интересно, что сериновая протеаза HCV также расщепляет IPS-1, адапторную молекулу в пути RIG-I, участвующую в обнаружении вирусной РНК, и, таким образом, HCV может модулировать восприятие PRR в нескольких точках.

Для многих вирусов сохранение и расширение эндоплазматического ретикулума инфицированной клетки имеет жизненно важное значение для сборки и созревания вируса, а также для предотвращения вызванного стрессом апоптоза, который в противном случае был бы естественным следствием.Вирусы денге и другие флавивирусы делают это путем тщательного контроля реакции клеточного развернутого белка или UPR, предотвращая развитие цитопатии, но допуская перестройку компонентов клеточной мембраны, необходимую для расширения эндоплазматического ретикулума. Аутофагия, важный элемент врожденного иммунитета, также используется вирусами денге. Обычно аутофагосомы сливаются с лизосомами, но вирусы денге ингибируют этот процесс, что позволяет этим вирусам изолироваться в аутофагосомах с целью репликации РНК.Это дополняет способность вирусного неструктурного белка NS4B блокировать синтез IFN-α и IFN-β посредством ингибирования пути JAK/STAT путем блокирования фосфорилирования STAT1. Результатом является ингибирование интерферон-индуцируемого трансмембранного синтеза белка.

Мимикрия ключевых компонентов врожденного иммунитета — это стратегия, используемая многими вирусами. Например, белок V парамиксовирусов имитирует IRF3 и действует как нефункциональный субстрат для киназ IRF3, тем самым ингибируя пути, инициированные связыванием TLR3 с вирусной РНК.Возможно, наиболее изученными вирусами в этом отношении являются поксвирусы: белок A49 эффективно блокирует посредством мимикрии индукцию IFN типа I путем отмены активации NF-kB, ключевой молекулы для индукции транскрипции гена IFN (см. выше и рис. 5.2).

После первичного инфицирования клетки-хозяина многие факторы рестрикции хозяина распознают вирусы и непосредственно ингибируют их репликацию. ВИЧ и вирусы иммунодефицита обезьян (SIV) распознаются несколькими факторами рестрикции хозяина у соответствующих хозяев-человеков и приматов, не являющихся людьми.Белок 5α, содержащий трехчастный мотив (TRIM5α), представляет собой видоспецифичный фактор рестрикции хозяина, который ограничивает репликацию ВИЧ-1 у обезьян Старого Света, таких как макаки-резусы и яванские макаки. Резус TRIM5α ограничивает инфекцию ВИЧ-1, взаимодействуя с капсидом ВИЧ-1 на ранней стадии инфекции, и считается, что он участвует во врожденном иммунном ответе на ретровирусную инфекцию. Точно так же аполипопротеин B, редактирующий мРНК, ферментативно-каталитический, полипептидоподобный 3G (APOBEC3G), является белком-хозяином; APOBEC3G ограничивает репликацию ретровирусов, включая ВИЧ и SIV, путем преобразования дезоксицитидина в дезоксиуридин на минус-цепи вирусной ДНК во время обратной транскрипции, тем самым внося (часто летальные) мутации в геном.Фактор вирусной инфекционности ретровирусного белка (Vif) противодействует этому, связываясь с APOBEC3G и способствуя его деградации через убиквитин-зависимый протеасомный путь.

Недавно проведенное исследование четырех подвидов африканских зеленых мартышек, которые могут быть инфицированы дивергентными штаммами ВИО, выявило продолжающуюся эволюцию обезьяньего APOBEC3G в отсутствие продолжающегося заболевания даже при непатогенной инфекции. В ответ на эти изменения как естественные изоляты от длительно инфицированных людей, так и вирусы от экспериментально инфицированных людей также адаптируются к перенацеливанию фактора рестрикции хозяина.Эти факторы могут способствовать узкой видовой специфичности близкородственных ретровирусов и подчеркивать продолжающийся конфликт между вирусом и хозяином.

В другом примере трансмембранный белок тетерин ингибирует отделение оболочечных вирусов от клеточной мембраны; в случае ВИЧ вирусный белок U (Vpu) противодействует этому, расщепляя и подавляя тетерин, тем самым усиливая высвобождение вируса. Это действие Vpu также помогает защитить клетки от элиминации за счет антителозависимой клеточной цитотоксичности.Vpu также усиливает деградацию вновь образованных молекул CD4.

Врожденный и адаптивный иммунитет: новый взгляд на специфичность и сигнальные иерархии более беспорядочное и, следовательно, менее специфичное распознавание патогенов рецепторами врожденного иммунитета.Хотя это «специфическое и неспецифическое» противопоставление врожденного и адаптивного иммунных ответов может показаться на первый взгляд чисто теоретическим соображением, оно настолько широко используется в иммунологии, что к этой идее следует вернуться.

Рецепторы врожденного иммунитета распознают ограниченное количество молекул, некоторые из которых эволюционно консервативны и являются общими для многих инфекционных агентов (например, липополисахариды, пептидогликаны, неметилированные CpG и двухцепочечные РНК; рис. 1) 1,2,3 ,4 .Эти рецепторы кодируются зародышевой линией, и хотя их экспрессия может быть ограничена определенными типами клеток, они не клонально распределены (таблица 1). Многие из этих сенсоров врожденного распознавания называются рецепторами распознавания образов и включают семейство Toll-подобных рецепторов (TLR) 1,5 . В пределах данного вида гены, кодирующие врожденные рецепторы, проявляют различную степень полиморфизма. Лиганды врожденных рецепторов собственного происхождения также могут быть полиморфными, примером чего служат различные пары рецептор-лиганд естественных киллеров (NK) (такие как иммуноглобулинподобный рецептор клетки-киллера (KIR) – главный комплекс гистосовместимости (MHC) класса I или лиганды NKG2D–NKG2D). ; Рисунок.1). Тем не менее, группы особей внутри данного вида имеют одинаковый врожденный репертуар распознавания (таблица 1).

Рисунок 1: Стратегии иммунного распознавания.

В дополнение к классическому «измененному само» распознаванию комплексов pMHC, используемому Т-клетками через их TCR 52 , сосуществуют несколько стратегий иммунного распознавания, иногда на одних и тех же клетках. Клетки врожденной иммунной системы (а также некоторые подмножества В- и Т-клеток) экспрессируют кодируемые зародышевой линией рецепторы, такие как молекулы TLR или Nod, которые могут воспринимать инфекционные чужеродные молекулы 1,3 .Кроме того, NK-клетки экспрессируют молекулу Ly49H на клеточной поверхности, которая является активирующим врожденным рецептором, специфичным для вирусного продукта (m157, кодируемого цитомегаловирусом мыши). Иммунные эффекторы также могут ощущать клетки, находящиеся в бедственном положении, без прямого распознавания индуктора стресса. NKG2D является примером такого рецептора для стресс-индуцируемых молекул, таких как молекулы MICA/B и ULBP (также известные как RAET) у человека, а также молекулы H60, MULT1 и Rae1 у мыши. Функция иммунных эффекторов (таких как субпопуляции NK-клеток и Т-клеток) также отрицательно регулируется распознаванием себя посредством вовлечения ингибирующих рецепторов 38 .Примеры ингибирующих рецепторов для self включают KIR (у человека) и Ly49 (у мыши), которые распознают классические молекулы MHC класса Ia; CD94-NKG2A, который распознает неклассические молекулы MHC класса Ib (HLA-E у человека и Qa-1 у мыши) 53 ; а также молекулы NKRP1, которые взаимодействуют с членами семейства Clr 54,55 .

Таблица 1 Отличительные особенности врожденного и адаптивного иммунитета

Виды с адаптивным иммунным ответом имеют большой репертуар Т-клеточных антигенных рецепторов (TCR) и антител и, возможно, вариабельные рецепторы лимфоцитов 6 .Вместе эти рецепторы составляют репертуар распознавания, который увеличивает вероятность того, что адаптивный иммунный ответ может обнаружить любой возможный антиген, встречающийся на протяжении всей жизни. Разнообразие TCR и BCR генерируется соматически посредством сайт-специфической рекомбинации ДНК, и каждый рецептор определенной специфичности экспрессируется в клоне лимфоцитов. Т-клеточные ответы, опосредованные TCR, регулируются молекулами, кодируемыми аллелями MHC, которые представляют антигенные пептиды TCR 7 , но, в отличие от врожденных сенсоров распознавания, не существует a priori «специфического» или «физиологического» лиганда для данного ТКР.Данный лиганд пептид-MHC (pMHC) функционально квалифицируется как «родственный» после того, как он успешно активирует определенный клон Т-клеток. Определение «я» определяется у каждого человека во время развития адаптивной иммунной системы и различается у разных людей на основе унаследованных аллелей MHC и собственных пептидов, представленных этими аллелями. В случае В-клеток формирование репертуара распознавания антигенов также является результатом процессов развития, которые различаются у разных индивидуумов, т.к. было установлено, что негативные и позитивные события отбора являются существенными чертами развития В-клеток 8 .Следовательно, природа врожденного и адаптивного репертуара составляет ключевое различие между этими двумя типами иммунитета.

Специфичность связывания и вырожденность

Специфичность связывания и вырожденность — неточные, но широко используемые понятия в иммунологии. Дегенерация (также называемая перекрестной реактивностью, полиспецифичностью или молекулярной неразборчивостью) может быть определена как способность одного рецептора вызывать клеточный ответ после его взаимодействия с множеством структурно различных лигандов.И наоборот, специфичность (также называемая моноспецифичностью или молекулярной моногамией) может быть определена как способность данного рецептора продуктивно взаимодействовать с одним или несколькими родственными по структуре лигандами. Однако следует подчеркнуть, что вырожденность и специфичность представляют собой две крайности континуума молекулярных взаимодействий, и несколько примеров демонстрируют, что вырожденность в распознавании антигенов представляет собой фундаментальное свойство адаптивного иммунитета, в то время как другие примеры подтверждают идею о том, что врожденное распознавание может достигать высокий уровень специфичности 9 .

TCR сканируют составные поверхности, образованные молекулой MHC и пептидом, находящимся в ее бороздке, и передают эту информацию внутрь Т-клеток. Петли, гомологичные определяющим комплементарность областям антител, выступают на дистальных концах мембраны обоих доменов TCR V α и V β , где они вместе образуют сайт связывания pMHC. Один сайт связывания антигена TCR может проявлять как высокую специфичность, так и вырожденность (рис. 2). Эти противоречивые свойства составляют существенную характеристику, которая позволяет репертуару Т-клеток в организме распознавать практически любой пептид и достигать специфического распознавания родственного пептида в физиологических условиях, несмотря на типичный избыток собственных пептидов. который может отличаться от родственного пептида только одной аминокислотой в основном контактном остатке.

Рисунок 2: Дегенерация сайта связывания антигена TCR.

Структура TCR BM3.3 в комплексе с двумя различными пептидами, pBM1 ( a ) и VSV8 ( b ), связанными с H-2K b MHC класса I, демонстрирует некоторые общие черты антигена TCR -сайты связывания 56,57 . Аминокислотные остатки обозначаются однобуквенным кодом. α, TCRα; β, ТКРβ; р, пептид. Когда TCR BM3.3 находится в комплексе как с лигандами pBM1-H-2K b , так и с лигандами VSV8-H-2K b , он центрируется на остатке пептида, обнаруженном в положении 6, единственном, который гомологичен между pBM1 и ВСВ8.В отличие от пептида pBM1, для пептида VSV8 все остальные обнаруженные контактные положения TCR подвержены неконсервативным заменам. Замена в положении 7 отрицательно влияет на связывание TCR, тогда как замена в положении 4 была полезной из-за гибкости определяющей комплементарность области 3 (CDR3α). Хотя конформационные изменения CDR3 помогают объяснить дегенерацию связывания TCR BM 3.3, TCR BM3.3 также может проявлять исключительную специфичность, поскольку он не может распознавать большинство аналогов пептидов pBM1 или VSV8, отличающихся положением 6.Спираль MHC класса I α 1 — это зеленый цилиндр на заднем плане. CDR3α и CDR3β BM3.3 представляют собой тонкие столбики, а взаимодействия, которые они формируют с пептидами pBM1 и VSV8, представлены красными и синими пунктирными линиями (водородные связи) и серыми пунктирными линиями (ван-дер-ваальсовы контакты). Перепечатано из исх. 56.

В антигенсвязывающих сайтах первичных антител также отмечаются конформационные изменения области, определяющей комплементарность, сходные с теми, которые объясняют вырождение связывания TCR. Во время вторичного иммунного ответа соматические гипермутации в сочетании с отбором в зародышевом центре могут преобразовать конформационно гибкий и низкоаффинный сайт в сайт, который связывает антиген с аффинностью до 30 000 раз выше посредством энтропийно благоприятного «замка и ключа». механизм 10 .Учитывая, что гены TCR не подвергаются соматической гипермутации, вполне вероятно, что конформационная гибкость антигенсвязывающего сайта TCR является повторяющейся особенностью взаимодействий TCR-pMHC, которая имеет решающее значение для адаптивного иммунного ответа, что, следовательно, объясняет, почему выбрана такая конформационная пластичность.

Каковы последствия перекрестной реактивности при распознавании антигена? Было подсчитано, что для Т-клеток может генерироваться до 10 15 различных αβ TCR. Поскольку у каждого человека всего около 10 12 Т-клеток, а у мыши и того меньше, очевидно, что полный репертуар специфичностей TCR не может быть задействован в любой момент времени.Поскольку разнообразие лигандов pMHC, с которыми можно столкнуться, значительно превышает количество клонов Т-клеток, присутствующих у человека в любой момент времени, способность распознавать практически любую pMHC с ограниченным числом Т-клеток и в течение времени, совместимого со скоростью при котором распространение инфекционных агентов может быть достигнуто только за счет вырождения связывания на уровне распознавания TCR-pMHC 11 . Перекрестная реактивность TCR также вовлечена во время внутритимусной Т-клеточной позитивной селекции и гомеостатического выживания на периферии 12,13 .Кроме того, перекрестная реактивность TCR между антигенными эпитопами, экспрессируемыми различными патогенами, позволяет инфекции реактивировать Т-клетки памяти с отчетливой специфичностью к более ранним микробам 14,15 . Следовательно, вырождение в распознавании TCR позволяет иммунной системе генерировать репертуар Т-клеток, способный распознавать несколько патогенов в течение жизни.

Кристаллографические исследования белков, связывающих маннозу (MBP), подчеркивают степень специфичности, которая может быть достигнута при распознавании врожденным иммунитетом.MBP запускают активацию лектинового пути комплемента и могут распознавать моносахариды, обнаруженные в микроорганизмах, а также на поверхности клеток позвоночных. Основным фактором, позволяющим отличить «свое» от «чужого», является олигомерная структура MBP. Как и в случае с др. лектинами, взаимодействия между MBPs и моновалентными лигандами чрезвычайно слабы, и они достигают прочного специфического связывания на поверхности клетки только посредством поливалентных взаимодействий 16 . Тримерные структуры ОБМ крысы и человека показывают, что сайты связывания сахара на тримере расположены слишком далеко друг от друга, чтобы связываться с различными ветвями типичных олигосахаридов с высоким содержанием маннозы позвоночных.Тем не менее, они, по-видимому, способны поливалентно связываться с плотными, повторяющимися рядами лигандов, присутствующих на поверхности клеток бактерий и грибов 17,18 . Таким образом, MBP представляют собой пример рецептора распознавания образов: его молекулярная специфичность воплощена на уровне его сайта связывания мономерного лиганда, а его специфичность к себе-не-само себя — в кооперативном сайте связывания, который существует внутри тримера. Тем не менее, большинство сенсоров врожденного иммунитета, вероятно, вообще не обнаруживают паттерн, а обнаруживают микробные или собственные молекулы 2 .

Специфичность распознавания врожденным иммунитетом также иллюстрируется анализом других врожденных сенсоров. Несмотря на ограниченный спектр лигандов, распознаваемых каждым из 13 известных паралогов TLR млекопитающих, репертуар TLR может обнаруживать большинство, если не все, микробов 3,19 . Тот факт, что мишени TLR широко представлены в микробном мире, не обязательно означает, что TLR обладают высокой вырожденностью связывания. Широта распознавания TLR вполне может быть связана с узнаванием консервативных мотивов, общих для большинства микроорганизмов.Однако прямое взаимодействие между микробными молекулами и большинством их врожденных сенсоров еще не продемонстрировано, поэтому для решения этого важного вопроса потребуется структурная характеристика комплексов TLR-лиганд. Члены семейства доменов олигомеризации, связывающих нуклеотиды (Nod), также служат внутриклеточными сенсорами для бактериальных продуктов. Nod1 и Nod2 распознают с исключительной специфичностью лиганды, полученные из бактериальных пептидогликанов, с небольшими различиями, отличающими лиганды Nod1 (структуры мурамилтрипептидов, в которых концевая аминокислота представляет собой диаминопимелиновую кислоту) от лигандов Nod2 (структуры мурамилдипептидов) 20 .Наконец, дополнительным примером высокой специфичности сенсоров врожденного иммунитета является характеристика рецептора Ly49H, экспрессируемого NK-клетками, который специфичен в отношении продукта m157 мышиного цитомегаловируса 21,22,23 .

Таким образом, при анализе на молекулярном уровне кажется, что нет внутренней разницы между врожденным и адаптивным иммунитетом в фундаментальных принципах молекулярного распознавания. Оба демонстрируют попеременно или одновременно тонкую специфичность, а также вырожденность.Соответственно, различие между врожденным и адаптивным иммунитетом, основанное на степени специфичности рецепторов или диапазоне сродства, с которым они работают, не обязательно применимо ко всем системам распознавания в этих двух ответвлениях иммунной системы 24 .

Рецептор против клеточной специфичности

На данном этапе важно подчеркнуть, что специфичность рецептора и перекрестная реактивность представляют собой эмпирические и зависимые от анализа свойства.Чувствительность некоторых анализов in vitro иногда слишком высока и демонстрирует перекрестные реакции, которые не являются биологически значимыми 25 . Например, наблюдение, что цитотоксические Т-клетки окрашиваются мультимерными зондами пептида МНС класса I, не всегда означает, что ЦТЛ способны успешно ингибировать репликацию вируса. Диапазон перекрестной реактивности, проявляемый данным TCR, не является свойством, присущим TCR, но также зависит от стадии развития и / или статуса активации или сигнальной сети, которая действует «ниже по течению» от клона Т-клетки, который его экспрессирует.В поддержку этой точки зрения было показано, что протеинтирозинфосфатаза SHP-1 может повышать специфичность передачи сигналов TCR путем ингибирования сигналов, исходящих от взаимодействий TCR-pMHC с коротким периодом полужизни 12 . Следовательно, специфичность-вырожденность TCR (или, более точно, Т-клетки) является свойством всей Т-клетки, ситуация, которая может быть «перенесена» на В-клетки и NK-клетки.

Рецепторы хозяина и слуги?

В Т-клетках входы антигенных рецепторов часто называют «первичными» сигналами (известными как сигнал 1), которые точно настраиваются «вторичными» сигналами, исходящими от включения «контекстных» детекторов (таких как CD28, NKG2D, KIRs и CD21), которые вносят дополнительную информацию о характере и состоянии активации антигенпрезентирующих клеток.Однако вовлечение данного TCR, экспрессированного с одинаковой плотностью, на двух Т-клетках, отличающихся экспрессией или плотностью костимуляторных и коингибирующих молекул, приводит к различным функциональным исходам 26 . Более того, гиперчувствительность к передаче сигналов TCR может быть индуцирована после индуцированного адгезией праймирования Т-клеток 27 , что минимизирует плотность pMHC, необходимую для активации, и существенно расширяет перекрестную реактивность лигандов. Хотя TCR и BCR играют центральную роль в развитии лимфоцитов, эти примеры, таким образом, затуманивают существование фиксированной иерархии, различающей сигналы, исходящие от антигенных рецепторов («ведущие» TCR-BCR) и от детекторов контекста («слуги» костимулятора и коингибитора) на зрелые эффекторные лимфоциты (рис.3). Антиген-независимые ответы Т-клеток также бросают вызов представлению «хозяин против слуги» TCR по сравнению с детекторами контекста, экспрессируемыми Т-клетками. Например, эффекторные и запоминающие CD8 + Т-клетки обладают потенциалом секретировать интерферон-γ в ответ на цитокины, такие как интерлейкины 12 и 18, в отсутствие родственного антигена 28 . Таким образом, Т-клетки памяти CD8 + , по-видимому, способны обеспечивать своего рода антиген-независимую иммунную защиту от Listeria monocytogenes , и, аналогично, в В-клетках памяти было показано, что сигналы, полученные от BCR, заменяются сигналами, исходящими от TLR. сигнализация 29 .

Рисунок 3. Является ли «двухсигнальная» модель активации Т-клеток приемлемой? Сигналы, исходящие от TCR (или BCR), и дополнительные сигналы, исходящие от обширного множества детекторов контекста клеточной поверхности, сходятся на внутрицитоплазматических совпадающих детекторах.

Среди детекторов поверхностного контекста большое внимание уделяется костимулятору CD28. Однако сигналы, исходящие от ядра антигенного рецептора, также могут быть «настроены» многими костимуляторами (такими как CD5, CD19, NKG2D или интегрины) и коингибиторами (такими как CD5, CD22, FcγRIIb или KIR).Корецепторы CD8-CD4 составляют внутренние компоненты сенсора TCR 57 . Остается сложной задачей понять, как пути передачи сигналов антиген-рецептор регулируются путем суммирования этого множества положительных и отрицательных входных сигналов.

Выяснение механизмов передачи сигналов лимфоцитами дает объяснение довольно сложным и динамичным отношениям, которые происходят на мембране лимфоцитов между рецепторами «хозяина и слуги». Иммунорецепторы, такие как TCR, BCR, Fc-рецепторы или различные рецепторы NK-клеток, связаны с иммунорецепторными активационными мотивами на основе тирозина (ITAM), несущими сигнальные полипептиды, которые связывают их с протеинтирозинкиназными (PTK)-зависимыми путями 30 .Наоборот, протеинтирозинфосфатазы (PTPs) кажутся обычным (если не постоянным) элементом ингибирующих путей, которые негативно регулируют активацию лимфоцитов 31,32,33 . Динамическое равновесие PTK-PTP зависит от взаимодействия с рецептором и, таким образом, контролирует активацию лимфоцитов. В Т-клетках многие положительные (например, CD28) или отрицательные (например, KIR) регуляторы влияют на баланс PTK-PTP и, таким образом, «настраивают» силу передачи сигналов αβ TCR в ответ на антиген 34,35 .Сходным образом, присущая аутореактивность инвариантных TCR (обнаруженная на NKT-клетках и некоторых субпопуляциях γδ-Т-клеток), по-видимому, контролируется балансом между ингибирующими и активирующими рецепторами , 36, . В условиях стресса и повреждения тканей этот баланс нарушается таким образом, что высвобождается аутореактивность, о чем свидетельствует вовлечение активирующего рецептора NKG2D через его индуцированные стрессом собственные лиганды 37,38,39 (рис. 1).

Для BCR антигены, присутствующие на поверхности интактных инфекционных агентов или на поверхности фолликулярных дендритных клеток, очень часто располагаются очень повторяющимся образом и могут, вероятно, взаимодействовать с BCR 25 .Однако комплекс, состоящий из молекул CD21 и CD19, дополнительно «настраивает» инициацию В-клеточного ответа. После мечения антигенов комплементом комплекс CD21-CD19 становится рядом с BCR и усиливает трансдуцирующие свойства BCR, частично за счет рекрутирования фосфатидилинозитол-3-киназы. Таким образом, комплекс CD21-CD19 гарантирует, что меньшее количество задействованных рецепторов в единицу времени приводит к тому же выходному сигналу 40,41 . Наоборот, при сближении с BCR, связанными с лигандом, ингибирующий Fcγ-рецептор IIb (FcγRIIb) становится субстратом для BCR-ассоциированных PTK.После фосфорилирования FcγRIIb рекрутирует фосфатазы, которые притупляют возбуждение BCR, объясняя опосредованную иммуноглобулином G негативную регуляцию ответов антител 33,42 . Следовательно, лиганд-индуцированная кластеризация представляет собой способ обеспечения функционального взаимодействия между ITAM-содержащими рецепторами и коингибиторами или костимуляторами.

Активация клеток врожденного иммунитета также является результатом интеграции множества положительных и отрицательных сигналов. Например, модель активации NK-клеток ‘missing-self’ является лишь одним из многих примеров интеграции положительных и отрицательных сигналов во врожденной иммунной системе 43 .Действительно, «сила» активирующих сигналов в NK-клетках после взаимодействия с активирующими рецепторами может преобладать над ингибирующими сигналами, индуцированными взаимодействием ингибирующих рецепторов для молекул MHC класса I. Это позволяет MHC class I-позитивным клеткам служить мишенями для NK-клеток, пока обеспечивается достаточное количество активирующих сигналов 44,45 . Перекрёстные помехи также существуют между врождёнными сенсорами, принадлежащими к разным семействам. Синергизм между TLR-зависимым и ITAM-зависимым путями (через сигнальный адаптер KARAP (также известный как DAP12)) представляет собой важный пример, связанный с развитием воспаления и воспалительных патологий, таких как сепсис 46,47 (рис.4). Следовательно, может быть более уместно рассматривать активацию как адаптивных, так и врожденных иммунных клеточных эффекторов как интеграцию сигналов, исходящих от массива рецепторов с одинаковым вкладом, которые сходятся на детекторах внутрицитоплазматических совпадений, а не как рецепторы, работающие в системе, в которой некоторые равнее других 48 .

Рисунок 4: Взаимосвязи между ITAM- и TLR-зависимыми путями.

Нейтрофилы и макрофаги совместно экспрессируют TLR и TREM (триггерные рецепторы, экспрессируемые миелоидными клетками) 58 .TREM связаны с полипептидом, несущим ITAM, KARAP (DAP12) 59,60 . TREMs и TLRs действуют синергически для продукции цитокинов и хемокинов моноцитами и нейтрофилами 46 . Более того, блокирование пути TREM1 in vivo останавливает развитие сепсиса 47 . Наконец, экспрессия KARAP (DAP12) и TREM активируется после запуска TLR4 61 . Т.о., существует перекрестная связь между TLRs и TREMs, иллюстрирующая сложную интегративную сеть рецептор-зависимых путей, которые определяют клеточную специфичность.

Выводы и перспективы

Красота соматических механизмов, используемых для создания разнообразия антиген-рецептор, привела к довольно «TCR- и BCR-центричному» взгляду на иммунную систему. Как следствие, специфичность этих рецепторов часто представляется уникальной для иммунной системы, особенно по сравнению со специфичностью сенсоров врожденного иммунитета. Мы попытались показать здесь, что пары рецептор-лиганд, используемые в адаптивных и врожденных иммунных ответах, часто способны как к специфическому, так и к беспорядочному распознаванию.Кроме того, как при врожденном, так и при адаптивном иммунитете специфичность рецептора состоит из целой системы, которая посредством детекторов совпадений интегрирует перекрестные помехи, существующие между несколькими рецепторами, составляющими сигнальную сеть иммуноцитов. Таким образом, поколение и размер репертуара могут быть единственными факторами, различающими адаптивный и врожденный иммунитет.

Эти выводы имеют несколько практических последствий. Во-первых, специфичность TCR была (и остается) главным направлением иммунотерапевтических стратегий на основе Т-клеток.Однако адаптивный характер интерфейса TCR-pMHC и тот факт, что перекрестная реактивность TCR (или, точнее, Т-клеток) является свойством всей системы, подчеркивают проблему прогнозирования результатов клинических стратегий, ориентированных на TCR. С одной стороны, аллореактивный потенциал TCR сильно ограничивает манипулирование популяциями неклональных Т-клеток в условиях адоптивного переноса с несоответствием MHC. Тем не менее, функция перекрестной реактивности TCR также еще предстоит полностью оценить при реакции «трансплантат против хозяина» в MHC-совместимых гемопоэтических трансплантациях.Действительно, высокая частота реакции «трансплантат против хозяина» в этих условиях (40%) связана с распознаванием минорных трансплантационных антигенов реципиента, против которых донорские Т-клетки реактивны 49 . С другой стороны, использование TCR и перекрестной реактивности антител может иметь огромное значение для разработки вакцин против инфекционных заболеваний. Действительно, в настоящее время появляется все больше данных о TCR человека и мыши, которые перекрестно реагируют между различными вирусами, такими как грипп и вирус Эпштейна-Барр, вирусы гриппа и гепатита С, а также вирус папилломы и коронавирус 15 .Однако в большинстве примеров 50 трудно предсказать обоснование идентификации перекрестно-реактивных эпитопов.

Во-вторых, выяснение различных стратегий врожденного распознавания может привести к новым иммунотерапевтическим подходам. Уже существуют клинические ситуации, в которых полиморфизмы врожденных сенсоров, экспрессируемых на NK-клетках, можно использовать контролируемым образом. Действительно, трансплантация костного мозга с несовпадением MHC у хозяев, чьи аллели MHC класса I не действуют как ингибирующие лиганды для KIR, экспрессируемых донорскими NK-клетками, действует как адъювантная терапия для устранения рецидива лейкемии и отторжения трансплантата, а также для защиты пациентов от реакции «трансплантат против трансплантата». болезнь хозяина 51 .Хотя разработка инновационных методов лечения на основе врожденного иммунитета ожидает дальнейшего развития, манипулирование и адоптивный перенос эффекторов врожденного иммунитета могут быть осуществимы, поскольку они потенциально безопасны и предсказуемы.

Врожденный клеточный иммунитет: старая игра с новыми игроками — FullText — Journal of Innate Immunity 2017, Vol. 9, № 2

Врожденный иммунитет — это быстро развивающаяся область, в которой открываются новые типы клеток и молекулярные пути, а парадигмы постоянно меняются.Врожденный и адаптивный иммунные ответы традиционно рассматриваются как отдельные друг от друга, но новые данные свидетельствуют о том, что они перекрываются и взаимодействуют друг с другом. Недавно открытые типы клеток, особенно врожденные лимфоидные клетки и супрессорные клетки миелоидного происхождения, привлекают все большее внимание. Здесь мы обобщаем и освещаем современные концепции в этой области, уделяя особое внимание клеткам врожденного иммунитета, а также воспалению и восприятию ДНК, которые, по-видимому, имеют решающее значение для активации и управления врожденным иммунитетом и могут предоставить новые терапевтические возможности для лечения аутоиммунных, аутовоспалительных заболеваний. , и инфекционные заболевания.

© 2016 S. Karger AG, Базель

Врожденный иммунитет

Врожденная иммунная система представляет собой эволюционно законсервированную систему защиты хозяина, основные черты которой общие для растений, беспозвоночных и млекопитающих [1,2]. Врожденная иммунная защита у млекопитающих охватывает практически все ткани, особенно барьерные поверхности, такие как кожа или слизистые оболочки дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта. Специализированные миелоидные и лимфоидные сенсорные и эффекторные клетки [3], а также некроветворные клетки могут инициировать и проявлять врожденные защитные механизмы и активироваться в ответ на повреждение ткани, инфекцию или генотоксический стресс.Врожденная иммунная система может «ощущать» такие ситуации через рецепторы, кодируемые зародышевой линией (например, рецепторы распознавания образов [PRR], такие как toll-подобные рецепторы [TLR]). Врожденные иммунные ответы могут быть опосредованы через клеточно-зависимые механизмы (например, фагоцитоз и цитотоксичность) или секретируемые факторы, включая противомикробные пептиды (AMP) [4,5,6], факторы комплемента [7,8,9], алармины [10,11 ], цитокины/хемокины [12], хитиназы/хитиназоподобные белки [13], белки острой фазы, протеазы и другие менее классифицированные молекулы.Врожденные иммунные реакции, как правило, быстрые и могут запускаться без селективных событий, лежащих в основе адаптивного иммунитета, который характеризуется антиген-специфичностью и иммунологической памятью. Напротив, врожденные реакции традиционно описываются как отсутствие памяти, и вместо этого они активируются постепенно, в зависимости от активации PRR соответствующей микробной угрозы, независимо от предыдущего воздействия патогенов. Однако недавно эта парадигма была поставлена ​​под сомнение концепцией «тренированного иммунитета» [14] и демонстрацией реакций памяти естественных клеток-киллеров (NK) и врожденных лимфоидных клеток (ILC) [[15,16,17]; обзор см. в [18]].На поверхностях контакта хозяин-среда, таких как кожа, кишечник или дыхательные пути, микробные стимулы первоначально вызывают секрецию родовых противомикробных пептидов (AMP, таких как дефенсины или кателицидин/LL-37), а также органоспецифических медиаторов (таких как как дермцидин для кожи [19,20]). Врожденные иммунные PRR, прототипически TLR [21,22], экспрессируемые резидентными (эпителиальными) или рекрутированными (гематопоэтическими) клетками, воспринимают патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (PAMP) или, в случае непатогенных микробов, в более широком смысле называются «микробно-ассоциированными» молекулярные паттерны» (MAMP) и запускают последующие эффекторные программы.Помимо TLR, другие врожденные PRR включают NOD-подобные рецепторы, рецепторы комплемента, рецепторы-мусорщики (например, CD36, MARCO, SR-A, LOX-1 и dSR-C), внутриклеточные рецепторы, чувствительные к нуклеиновым кислотам (например, AIM2, MDA-5). , RIG-I и циклическая GMP-AMP-синтетаза [cGAS]) и рецепторы лектина С-типа (CLR, такие как белки, связывающие маннозу, декстин-1, декстин-2 и DC-SIGN) [23,24,25 ,26,27]. При микробном воздействии эти рецепторы индуцируют секрецию цитокинов и хемоаттрактантов, таких как IL-8 (CXCL8). Привлеченные градиентами хемокинов клетки врожденного иммунитета мигрируют в инфицированный орган-мишень [28].Хемокины привлекают врожденные иммунные клетки через родственные хемокиновые рецепторы, связанные с G-белком, к местам воспаления и называются в соответствии с их первыми остатками цистеина хемокинами C, CC, CXC и CX 3 C, причем CC и CXC являются самыми крупными. семьи [12,29]. Хемокины могут быть дополнительно классифицированы как гомеостатические и воспалительные хемокины, в зависимости от того, играют ли они роль в базальном гомеостатическом перемещении иммунных клеток или в воспалении. Нейтрофилы представляют собой самые ранние клетки врожденного иммунитета, привлекаемые к месту воспаления посредством градиентов хемокинов, за которыми следуют моноциты и дендритные клетки (ДК), которые затем могут взаимодействовать с резидентными в тканях миелоидными и лимфоидными клетками.В этом обзоре мы представим обновленную информацию о ключевых типах клеток врожденной иммунной системы. Кроме того, мы обсуждаем современные концепции механизмов восприятия ДНК и функции инфламмасом, которые, по-видимому, имеют решающее значение для инициации и оркестровки многоклеточных врожденных иммунных ответов.

Клетки врожденного иммунитета

Клетки врожденного иммунитета включают широкий и расширяющийся спектр миелоидных и лимфоидных типов клеток. Общим для большинства этих типов клеток является то, что они происходят из кроветворной системы (за исключением, например,грамм. эпителиальные клетки), лишены соматически рекомбинированных антиген-рецепторов и обычной иммунологической памяти (см. выше и [14]) и выполняют противомикробные или тканезащитные функции. В следующем разделе мы рассмотрим наше текущее понимание развития и функций (i) нейтрофилов, (ii) макрофагов, (iii) супрессорных клеток миелоидного происхождения (MDSC) и (iv) ILC.

Нейтрофилы

Традиционно нейтрофилы рассматриваются как короткоживущие и окончательно дифференцированные фагоциты без значительной экспрессии генов и не играющие регулирующей роли в адаптивном иммунитете.Однако эти классические взгляды на биологию и функции нейтрофилов недавно были поставлены под сомнение несколькими наблюдениями в полевых условиях [30]: (i) отслеживание in vivo у здоровых добровольцев показало, что средняя продолжительность жизни циркулирующих нейтрофилов составляет 5,4 дня, что как минимум в 10 раз больше, чем ранее. сообщается [31]; (ii) было обнаружено, что нейтрофилы вытесняют свою собственную ядерную или митохондриальную ДНК в виде нейтрофильных внеклеточных ловушек (NETs), явление, названное «благотворным самоубийством» [32]; (iii) нейтрофилы могут действовать как MDSC [33], тем самым подавляя адаптивные функции Т-клеток, такие как пролиферация Т-клеток или продукция цитокинов; (iv) нейтрофилы перемещаются в интерстициальном пространстве роеобразными образованиями [34,35], и (v) старение нейтрофилов модулируется кишечным микробиомом [36].В совокупности эти новые результаты поднимают множество вопросов о функциях нейтрофилов, гетерогенности, пластичности [30] и межвидовых различиях.

Наиболее быстрой реакцией нейтрофилов на микробное воздействие является фагоцитоз, который происходит в течение нескольких минут и часто сопровождается гибелью клеток, вызванной фагоцитозом. В то время как опсонизация и фагоцитоз в первую очередь связаны с поглощением более мелких бактерий, более крупные микробы, включая бактерии и грибы, вызывают высвобождение нейтрофильных гранул.Высвобождение гранул происходит последовательно в нейтрофилах [37]: сначала мобилизуются секреторные везикулы, содержащие поверхностные рецепторы, после чего следует высвобождение третичных гранул, содержащих матриксные металлопротеазы для облегчения миграции через внеклеточный матрикс. Вторичные и первичные гранулы в основном экструдируются в ответ на сильные стерильные или инфекционные раздражители, что приводит к высвобождению AMP и протеаз, которые могут эффективно расщеплять бактериальные и грибковые белки. После длительного контакта с патогеном нейтрофилы подвергаются специфическим формам гибели клеток, включая апоптоз, некроптоз или образование NET [38,39].Эти различные судьбы нейтрофилов формируют дальнейший процесс активации клеток врожденного иммунитета.

Образование NET первоначально было описано как внеклеточная форма антимикробной защиты хозяина от бактерий [40]. Появляющиеся данные указывают на то, что значение NETosis выходит далеко за рамки уничтожения микробов для аутоиммунных / ревматических и аутовоспалительных заболеваний [41,42,43]. NET содержат ДНК, гистоны и отдельные белки-гранулы, которые можно использовать в качестве маркеров образования NET. Однако некоторые аспекты NETosis остаются загадочными и вызывают споры в этой области [44]: (i) Высвобождаются ли в основном ядерные или также митохондриальные NET? [45] (ii) Является ли образование NET еще одной формой клеточной гибели или, как недавно предположили в основном исследования на мышах, оно также осуществляется живыми клетками? [46,47,48] (iii) Действительно ли экструдированные сети убивают микробы или просто обездвиживают их? (iv) Помимо микробного размера [49], какие критерии определяют, образуют ли нейтрофилы NET?

При совместном просмотре данных о мышах и людях результаты, полученные по формированию NET, по-видимому, критически зависят от вида, а также используемых анализов и количественных показателей.Однако простое измерение свободной ДНК не позволяет отличить ДНК, полученную из NET, от ДНК, полученной в результате некроза. Исследования визуализации in vivo необходимы для понимания кинетики и биораспределения нейтрофилов в живом организме, но часто отсутствуют доказательства с высоким разрешением добросовестных нитей NET. Еще один уровень сложности добавляют межвидовые различия. Хотя изначально сообщалось, что мышиные нейтрофилы генерируют NET после значительно более длительного периода стимуляции по сравнению с их человеческими аналогами [50], недавние исследования образования NET из живых клеток бросают вызов этой концепции и предполагают, что нейтрофилы могут одновременно хемотаксировать, формировать NET и фагоцитировать в совместным образом [47,51].При совместном рассмотрении механизмы, лежащие в основе образования НЭО, и патофизиологическая значимость для заболеваний человека остаются сложными и многогранными, и их необходимо определить в будущих исследованиях.

Макрофаги

Более 100 лет назад лауреат Нобелевской премии Эли Мечников назвал макрофаги «фагоцитарным компонентом иммунной системы». В прошлом веке эти клетки были фундаментальными для понимания основных принципов врожденного иммунного ответа и защиты хозяина, с их каноническими функциями, включая фагоцитоз микроорганизмов, поглощение апоптотических/мертвых клеток и производство воспалительных цитокинов.Однако в настоящее время общепризнано, что макрофаги выполняют несколько дополнительных ключевых функций. Они непрерывно сканируют ткани, в которых находятся, и активно участвуют в поддержании гомеостаза и целостности [52]. Из-за этой ключевой роли неудивительно, что аномальное поведение макрофагов вовлечено в патофизиологию нескольких заболеваний человека, включая рак, атеросклероз, воспалительные заболевания кишечника, ревматоидный артрит, фиброз, нейродегенеративные заболевания и хронические воспалительные заболевания легких (e .грамм. астма, ХОБЛ, кистозный фиброз и фиброз) [53,54,55]. Разнообразие плазматической мембраны и внутриклеточных рецепторов, экспрессируемых отдельными подмножествами макрофагов, объясняет их способность ощущать окружающую среду и быстро реагировать на сигналы окружающей среды (например, MAMPs/PAMPs/микроорганизмы, DAMPs, pH и концентрации кислорода) [52,55]. После активации макрофаги вооружены несколькими механизмами негативной регуляции врожденного иммунного ответа, запуская противовоспалительные пути и облегчая фагоцитоз апоптотических клеток, события, необходимые для восстановления тканевого гомеостаза [56,57].Более того, макрофаги координируют реакцию на стресс посредством взаимодействия с другими соседними типами клеток в окружающей ткани. Альвеолярные макрофаги, например, обильно секретируют цитокины, хемокины и факторы роста, а также микровезикулы, содержащие противовоспалительные медиаторы (например, SOCS1) [58]; это обеспечивает быструю и эффективную паракринную связь с эпителиальными, стромальными, дендритными и Т-регуляторными клетками в легочной среде [59,60]. Макрофаги также устанавливают прямые межклеточные контакты через рецепторы и образование щелевых контактов с окружающим респираторным эпителием.Это позволяет распределять специфические сигналы по всей ткани и помогает координировать реакцию ткани на инсульты и травмы [61,62].

Подсчитано, что в организме человека насчитывается примерно 0,2 триллиона макрофагов, которые можно идентифицировать почти в каждом тканевом компартменте [63]. Резидентные в тканях макрофаги имеют более низкую скорость обновления в стационарных условиях, но эта популяция быстро и динамично изменяется во время тканевого стресса (например, инфекции). Общепринятая концепция заключается в том, что резидентные в тканях макрофаги происходят из циркулирующих в крови моноцитов, которые возникают из миелоидных предшественников в костном мозге взрослых (BM).Однако недавно эта традиционная концепция была подвергнута сомнению. Текущее пересмотренное понимание состоит в том, что отдельные резидентные в тканях макрофаги (например, в легких, печени и головном мозге) устанавливаются до рождения во время эмбриональных и фетальных волн гемопоэза. Что еще более поразительно, теперь ясно, что эти макрофаги способны к самообновлению внутри ткани. Однако, если местная популяция полностью истощена (например, в результате облучения), рекрутированные циркулирующие моноциты могут засеять ткани и принять фенотип резидентных макрофагов [64].Способность к самообновлению сохраняется не у всех макрофагов. Фактически, макрофаги, происходящие из кишечника, поджелудочной железы, дермы и сердца, по-видимому, постоянно замещаются циркулирующими моноцитами (циркулирующие моноциты Ly6C hi ) зависимым от CCR2 образом (обзор [65,66]). Макрофаги из разных тканей имеют четко определенный эпигенетический ландшафт и тканеспецифические профили транскрипции [67]. Эпигенетический «импринтинг» резидентных в тканях макрофагов в основном запрограммирован окружающей средой.Если макрофаги, происходящие из желточного мешка, печени плода или взрослого BM, переносятся в альвеолярное пространство легких, они перепрограммируются для экспрессии наборов генов, специфичных для альвеолярных макрофагов. Однако, как только макрофаги полностью коммитируются своим окружением (например, клетками Купфера в печени), они теряют эту «пластичность» и больше не могут приобретать легочные признаки при воздействии на легочные ниши [64]. Популяции тканевых макрофагов непрерывно эволюционируют в течение жизни организма. Каждый раз, когда они подвергаются стрессу, ткани быстро заселяются волнами циркулирующих моноцитов [68].Эти моноциты сначала участвуют в формировании сильного провоспалительного ответа для борьбы с микроорганизмом, а затем, в зависимости от времени, они дают начало макрофагам с высокими очищающими и противовоспалительными способностями. Затем эти макрофаги будут способствовать разрешению воспалительной реакции вместе с восстановлением и регенерацией тканей. Интересно, что недавнее исследование предполагает, что циркулирующие моноциты могут быть не единственным источником макрофагов во время тканевого стресса. Фактически макрофаги брюшной полости также служат резервуаром для зрелых макрофагов в мышиной модели стерильного воспаления печени [69].

Во время стресса локальное тканевое микроокружение претерпевает динамические изменения, включая присутствие PAMP, цитокинов, факторов роста и аларминов. Эти изменения диктуют и организуют фенотипическую и функциональную адаптацию как рекрутированных, так и резидентных макрофагов. Если процессы активации и праймирования этих клеток не контролируются эффективно, то стойкое воспаление и аберрантные процессы репарации могут привести к повреждению тканей и фиброзу [70]. В условиях in vitro макрофаги были разделены на 2 различных основных подфенотипа.M1 (или классически активированные макрофаги) праймируются цитокинами Th2, т.е. интерферон (ИФН)-γ и бактериальные продукты. М2 (или альтернативно активированные макрофаги) примируются цитокинами Th3 (например, ИЛ-4 и ИЛ-13). Макрофаги M1 в первую очередь важны для антибактериальной защиты, в то время как макрофаги M2 участвуют в процессах противовоспалительного, аллергического и тканевого восстановления. Однако это упрощение пластичности макрофагов не применимо к исследованиям in vivo, где макрофаги, вероятно, подвергаются воздействию смеси цитокинов Th2 и Th3 и микробных продуктов в различных концентрациях и в динамическом режиме [71,72].Появляющаяся в настоящее время концепция заключается в том, что активация и праймирование макрофагов вызывают непрерывный спектр фенотипов, а не несколько отдельных подмножеств, подразумевая, что разные фенотипы не являются взаимоисключающими [73]. Более того, всесторонние геномные исследования выявили эпигенетический механизм, с помощью которого макрофаги точно настраивают экспрессию генов во время активации и праймирования. Также было показано, что макрофаги сохраняют определенную степень эпигенетической пластичности после активации [74,75]. Важно отметить, что исследователи пересмотрели общепринятое мнение о том, что макрофаги как часть врожденной иммунной системы имеют только неспецифический ответ и не приобретают «памяти».Вместо этого макрофаги, подвергшиеся воздействию бактериальных продуктов, подвергаются эпигенетическому программированию, которое устанавливает «врожденную иммунную память», которая в конечном итоге формирует иммунный ответ организма на последующие внешние воздействия [76]. Учитывая ключевую роль макрофагов в поддержании здоровья тканей в стационарных условиях и в условиях стресса, стратегии воздействия на эти клетки могут иметь потенциал для лечения ряда заболеваний. Благодаря этой перспективе огромные усилия направляются на лучшее понимание сложной биологии этих очаровательных клеток врожденной иммунной системы.

Миелоидные супрессорные клетки

MDSC определяются как клетки миелоидного происхождения, подавляющие Т-клеточный ответ. Фенотипически MDSC можно разделить на нейтрофильные/гранулоцитарные и моноцитарные MDSC [33,77,78]. У мышей обе подгруппы можно фенотипически классифицировать на основе экспрессии CD11b и поверхностных маркеров Ly6C (моноцитарный) по сравнению с Ly6G (нейтрофильный), тогда как различие в системе человека менее точное. Как моноцитарные, так и нейтрофильные/гранулоцитарные MDSC человека экспрессируют миелоидные маркеры CD11b и CD33.Человеческие моноцитарные MDSC являются CD14-позитивными и, как было описано, экспрессируют низкие количества MHC-II или не экспрессируют его, в то время как нейтрофильные/гранулоцитарные MDSC являются CD14-негативными/низкими уровнями CD14, экспрессируют CD15 и CD66b и характеризуются более низким уровнем экспрессии MHC-II. центрифугирование в градиенте плотности (т.е. «нейтрофилы/гранулоциты низкой плотности» по сравнению с их обычными нейтрофильными аналогами «высокой плотности») [79,80]. Поскольку эти поверхностные маркеры не ограничиваются MDSC, они также были обнаружены на других иммунных клетках, их достоверное отличие от других клеток требует функциональных анализов, которые демонстрируют, что MDSC подавляют ответы Т-клеток.Для более глубокого обсуждения номенклатуры, фенотипов и функциональных возможностей MDSC мы ссылаемся на недавно опубликованный обзор [81]. Споры все еще существуют вокруг происхождения кроветворной линии MDSCs, особенно нейтрофильных/гранулоцитарных MDSCs. Это просто незрелые нейтрофилы? Или постактивированные нейтрофилы, о чем свидетельствует высокая экспрессия вторичного маркера гранул CD66b на их клеточной поверхности? Или нейтрофильные/гранулоцитарные MDSC представляют собой ранний отдельный подтип нейтрофильных миелоидных клеток? В частности, для человеческих MDSC на эти вопросы еще предстоит ответить в будущем, возможно, с использованием технологий отслеживания миелоидных клонов.

Еще одним аспектом MDSC, который необходимо определить, является их точный эффекторный эффекторный механизм действия на клетки. В то время как исследования на мышах включали множество механизмов и путей, лежащих в основе образования и подавления функций MDSC, включая GM-CSF, IL-6, преобразователь сигнала и активатор транскрипции 3 (STAT3), индоламино-2,3-диоксигеназу (IDO) , кальций-связывающие белки S100, IL-1β, блок группы 1 с высокой подвижностью (HMGB1), IL-6, аргиназа-1, индуцируемая синтаза оксида азота (iNOS) и продукция оксида азота (NO), активные формы кислорода (ROS), TNF-α, индуцируемый гипоксией фактор 1 α (HIF-1α) (обобщенные в недавних обзорах, специально посвященных MDSCs [78,79,82,83,84]), доказательств этих предполагаемых механизмов у людей мало. .Первоначально описанный только как подавление пролиферации Т-клеток, последующие исследования расширили эту точку зрения, показав, что MDSC также могут регулировать ответы NK, NKT, DC и нейтрофилов. Таким образом, MDSC можно рассматривать как ключевой тип клеток врожденного иммунитета, подавляющий активацию и функцию адаптивных (Т-клеток) и врожденных (NK-клеток) иммунных клеток. Терапевтическая модуляция генерации или эффекторных функций MDSC может проложить путь к новым подходам к формированию специфических иммунных ответов при раке, инфекциях и аутоиммунных заболеваниях.При раке и некоторых типах инфекций [85] MDSC могут быть нацелены на усиление защиты Т-клеток-хозяев (аналогично блокаде контрольных точек анти-CTLA-4/анти-PD-1 при иммунотерапии рака). И наоборот, индукция иммуносупрессивной активности MDSC может быть использована для подавления чрезмерных аутоиммунных реакций.

Врожденные лимфоидные клетки

В дополнение к врожденным миелоидным клеткам, описанным выше, во многих тканях слизистой оболочки содержатся ILC. Эти клонально-негативные клетки CD127+CD90+ могут выполнять функциональные и транскрипционные программы, которые первоначально были описаны в контексте адаптивных Th-клеток [18,86], но считаются «врожденными» из-за отсутствия у них соматически рекомбинированных антигенных рецепторов.Секреция «вспомогательных» цитокинов IFN-γ, IL-13 или IL-17 в зависимости от T-bet, GATA-3 или RORγt, соответственно, привела к классификации ILC. ILC группы 1 состоят из клеток Tbet+ ILC1 и Tbet+ Eomes+ NK. GATA-3 hi ILC2 производит Ил-4, Ил-5 и Ил-13. ILC группы 3 состоят из RORγt+ IL-17- и IL-22-продуцирующих субпопуляций ILC3, а также клеток-индукторов лимфоидной ткани (LTi) [86]. Члены семейства цитокинов IL-1, активирующие NF-κB, такие как IL-1β, IL-18 или IL-33, в сочетании с сигнальными путями STAT, вовлеченными через IL-23, IL-12, IFN-α/β или TSLP, эффективно запускают выработку «хелперных» цитокинов в ILC.Поскольку адаптивные и врожденно-подобные Т-клетки также могут выполнять эти функции как родственным, так и неродственным образом, важно изучить избыточные и специфические функции ILC [18,87]. Основные нерешенные вопросы в этой области относятся к неперекрывающимся, активирующим и ингибирующим рецепторам, которые могут регулировать специфические функции ILC. Например, было высказано предположение, что NKp46, активирующий рецептор, экспрессируемый на NK-клетках, ILC1 и подмножествах ILC3, играет критическую роль в восприятии «стресса» жировой ткани [88].Одна из новых тем заключается в том, что ILC взаимодействуют как с локальными гемопоэтическими клетками, так и с негематопоэтическими стромальными и эпителиальными клетками, тем самым способствуя физиологическим механизмам тканевого гомеостаза, метаболизма, восстановления эпителия и барьерной функции, например. посредством секреции амфирегулина, ИЛ-4/ИЛ-13 и ИЛ-22 [89,90,91,92] и реципрокных взаимодействий с локальными макрофагами [88,93,94]. В соответствии с идеей о том, что ILCs являются локальными стражами и хранителями тканевого гомеостаза, эти клетки обнаруживаются наиболее заметно в нелимфоидных тканях и на участках слизистой оболочки, где они существуют как резидентные клетки, которые могут локально увеличиваться во время острого воспаления [95,96].Хотя эти наблюдения предполагают, что ILC могут самообновляться в тканях, предшественники ILC во взрослом BM могут восстанавливать компартмент ILC при трансплантации и, вероятно, способствовать регенерации ILC, например. при хроническом воспалении [95,97,98]. В отличие от Т-клеток, которые существуют в лимфоидных органах в виде наивных клеток и нуждаются в «примировании» для дифференцировки в различные подмножества помощников, которые приобретают эффекторную функцию и затем могут локализоваться в определенных нелимфоидных тканях, похоже, что ILC приобретают эффекторную функцию и тканевую локализацию. в развитии [18,99].

Интересно, что ILCs проявляют функциональную пластичность и пластичность развития [100], которая, возможно, развилась как механизм быстрого принятия функций резидентных пулов лимфоцитов без необходимости рекрутирования или дифференцировки дополнительных клеток. Эти различия в приобретении эффекторной функции и локализации в тканях повышают вероятность того, что ILCs имеют критические функции в начале иммунного ответа, а также в начале жизни. ILC (похожие на подмножества врожденных Т-клеток) закладывают нелимфоидные органы в начале онтогенеза и затем могут стать доминирующими поставщиками «вспомогательных» цитокинов, в то время как адоптивные Т-клетки будут дополнять эти пулы периферических лимфоцитов в более позднем возрасте, повышая вероятность обширное сотрудничество и взаимодействие между врожденными и адаптивными лимфоцитами [101,102].Т-клетки могут активировать или регулировать ILC, т.е. модулируя доступность ИЛ-2 [103,104]. Наоборот, было высказано предположение, что ILC играют роль в первичных и ответных реакциях адаптивных Т-клеток [105,106,107]. Интересно, что ILC могут также участвовать в регуляции Т-клеток посредством механизмов, напоминающих миелоидные или эпителиальные клетки тимуса. ILC3 может фагоцитировать и процессировать антигены для MHC-II-опосредованной презентации и опосредовать негативную селекцию CD4+ T-клеток, специфичных для комменсальных бактерий, предотвращая тяжелую кишечную патологию у мышей [102,108].Вопрос о том, связана ли фагоцитарная активность ILCs с распознаванием образов или врожденным восприятием, в настоящее время находится в стадии изучения. Также неясно, могут ли ILC в большей степени способствовать представлению антигена и регуляции Т-клеток, и где происходят антиген-зависимые взаимодействия с Т-клетками. Интересно, что ILC были идентифицированы в костном мозге и вторичных лимфоидных органах, и предполагается, что они мигрируют из кишечника в мезентериальные лимфатические узлы [109]. Недавние демонстрации сходных с памятью свойств NK-клеток [16,17] и ILC2 [15] повышают вероятность того, что пул ILCs фундаментально изменяется под воздействием факторов окружающей среды.Основной вопрос заключается в том, приобретают ли ILCs, если они долгоживущие, эпигенетические модификации, соответствующие концепции «тренированного иммунитета» [76], или проявляют адаптивные черты специфичности, как описано для NK-клеток [16,17]. Будущие исследования будут посвящены тому, как функции ILC и их способность модулировать гомеостаз тканей, а также врожденный и адаптивный иммунитет могут быть направлены на лечение воспалительных заболеваний. Для дополнительного обсуждения ILC мы ссылаемся на недавно опубликованные подробные обзоры [100, 110, 111, 112].

Инфламмасомы и активация врожденного иммунитета

Инфламмасомы представляют собой макромолекулярные платформы для рекрутирования и активации воспалительных каспаз в контексте сигналов стресса или опасности [113]. Было идентифицировано несколько различных инфламмасом в соответствии с уникальной сенсорной молекулой, ответственной за обнаружение определенного триггера (PAMP или DAMP). Эти внутриклеточные рецепторы принадлежат к семейству белков, содержащих лейцин-богатые повторы нуклеотид-связывающего домена (NLR), или к членам AIM2-подобных рецепторов (ALR) [114,115].Эти белки имеют общий N-концевой пириновый домен (PYD), необходимый для гомотипического взаимодействия с доменом PYD двудольного адаптера ASC, который содержит домен CARD, необходимый для рекрутирования неактивных каспаз [116]. В частности, воспалительная каспаза-1 отвечает за расщепление незрелых про-ИЛ-1β и про-ИЛ-18 до их биоактивных форм, прежде чем они смогут быть высвобождены за пределы клеток [113]. Кроме того, активная каспаза-1 запускает пироптоз, воспалительную форму гибели клеток, характеризующуюся разрывом клеточных мембран и высвобождением цитоплазматического содержимого [117,118].Воспалительные каспаза-4 и каспаза-5 человека (соответствующая каспазе-11 у мышей) могут запускать пироптоз при непосредственном связывании внутриклеточного LPS с образованием так называемой «неканонической инфламмасомы» [119,120]. Недавно расщепленный на N-конце фрагмент внутриклеточного белка gasdermin D был идентифицирован как решающий фактор пироптоза, возникающего при активации воспалительных каспаз, но клеточный механизм гибели требует дальнейшего изучения [121,122]. Другие невоспалительные каспазы были описаны в контексте активации воспалительных процессов.В дополнение к апоптозу каспаза-8 может напрямую контролировать процессинг IL-1β в отсутствие каспазы-1 или также модулировать экспрессию компонентов воспаления через не совсем понятный механизм [123].

Среди различных сенсоров NLR NLRP3, вероятно, является наиболее хорошо охарактеризованной инфламмасомой [124]. Считалось, что активация инфламмасомы NLRP3 следует модели с двумя сигналами: первый сигнал, также называемый этапом праймирования, активирует незрелые про-ИЛ-1β и про-ИЛ-18 вместе с белком NLRP3.Этот процесс обычно регулируется LPS-опосредованной активацией пути TLR4-MyD88-NF-κB. Было высказано предположение, что деубиквитинирование и дефосфорилирование NLRP3, индуцированное сигналом 1, с помощью BRCC3 и PTPN22 соответственно необходимы для лицензирования NLRP3 [125, 126], и было показано, что Ca 2+ -чувствительный цАМФ действует как внутриклеточный ингибитор NLRP3 [127]. Второй сигнал менее определен, но включает отток калия, мобилизацию кальция из внутриклеточных депо и продукцию АФК [124].Новый «альтернативный воспалительный» путь, который не требует двух сигналов, был недавно описан в первичных моноцитарных клетках человека и свиньи [128]. В этих клетках взаимодействие TLR4 с внеклеточным LPS запускало секрецию IL-1β без пироптоза или необходимости в «сигнале 2». Этот путь, помимо NLRP3, ASC и каспазы-1, требует TRIF-, RIPK1- и FADD-зависимой активации каспазы-8 и, что интересно, не сохраняется у мышей [129]. Этот путь отличается от описанного пути внутриклеточного восприятия ЛПС по механизму каспазы-11/-4/-5, который также приводит к образованию воспалительных заболеваний [122, 130].Как различные пути, особенно те, что выше NLRP3, связанные с активацией инфламмасомы NLRP3, объясняются на молекулярном уровне, т.е. с участием дополнительных партнеров по связыванию, остается в значительной степени неясным.

Недавние открытия, относящиеся к биологии NLRP3, включают тирозинкиназу Брутона [131] и NEK7 [132], открытия, которые могут помочь в дальнейшем разблокировать молекулярное функционирование инфламмасомы NLRP3. Недавние исследования также подчеркивают, что перепрограммирование или нарушение отдельных метаболических путей может вызвать активацию воспалительных процессов, что представляет собой новую область исследований в области иммунометаболизма [133, 134, 135, 136, 137, 138].Интересно, что, находясь в цитоплазме миелоидных клеток, NLRP3 может локализоваться в ядре клеток Th3, где было показано, что он действует как фактор транскрипции, необходимый для поляризации Th3, и в комплексе с IRF4 способствует продукции IL-4. , актуальный для астмы и меланомы [139].

Хотя различные инфламмасомы и их компоненты в первую очередь изучались в миелоидных клетках, их роль в лимфоидных клетках и некроветворных клетках в настоящее время начинает проявляться.В эпидермисе кератиноциты являются первыми неиммунными клетками, где были изучены экспрессия и активность инфламмасом NLRP3, NLRP1 и AIM2. Облучение UVB активирует инфламмасому NLRP3 с последующей секрецией IL-1β, которая зависит от высвобождения кальция из внутриклеточных запасов [140]. При псориазе у пациентов наблюдается повышенная концентрация цитозольной ДНК, которая активирует инфламмасому AIM2 [141]. Также было показано, что NLRP3 играет роль в центральной нервной системе. Мыши с дефицитом инфламмасом были защищены от прогрессирования заболевания при экспериментальном аутоиммунном энцефалите, мышиной модели рассеянного склероза [142].Совсем недавно было показано, что внутренняя активность Т-клеток NLRP3-ASC важна для опосредованной каспазой-8 секреции IL-1β в контексте Th27-опосредованного нейровоспаления, распространяя роль инфламмасомы на лимфоидные клетки [143].

Нарушение регуляции активации инфламмасом приводит к патологическому воспалению в контексте растущего числа болезненных состояний. Прототипом мутации с усилением функции в NLRP3 вызывают человеческий синдром, называемый CAPS (криопирин-ассоциированный периодический синдром), характеризующийся спонтанными эпизодами лихорадки и стерильного системного аутовоспаления в его более легкой форме, но также проявляющийся потерей слуха и деформациями костей в более легкой форме. тяжелых случаях [144].Кроме того, инфламмасомы способствуют хроническому воспалению, типичному для нейродегенеративных заболеваний, таких как рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, а также метаболическим нарушениям, включая атеросклероз, диабет 2 типа и ожирение, и поэтому представляют собой превосходную мишень для терапевтических подходов [145]. . Клиническая значимость пироптотической гибели клеток была недавно продемонстрирована в контексте ВИЧ-инфекции, когда она вызывает истощение CD4 Т-клеток в клетках, экспрессирующих хемокин CCR5 [146].Недавно в макрофагах субкапсулярного синуса in vivo была визуализирована воспалительная активность, которая влияла на рекрутирование нейтрофилов и NK-клеток в дренирующем лимфатическом узле при инфицировании модифицированным вирусом осповакцины Анкара (MVA), поксвирусом с двухцепочечной ДНК, оцениваемым как вектор рекомбинантной вакцины [147]. ]. Эти результаты согласуются с идеей о том, что зависимая от инфламмасом продукция IL-18 имеет решающее значение для организации многоклеточных врожденных иммунных ответов во время вирусной или бактериальной инфекции [148].

Таким образом, недавние открытия «неканонических» и «альтернативных» путей воспаления оживили эту область и добавили новые уровни сложности к нашему пониманию внеклеточного и внутриклеточного, двухэтапного и одноэтапного и межвидовых различий в активация воспалительных процессов. Недавно описанный ингибитор воспаления, MCC950 [149], может помочь в более подробном изучении этого интересного врожденного иммунного процесса in vitro и in vivo.

Определение ДНК

Определение нуклеиновых кислот в различных клеточных компартментах является ключевым механизмом врожденной иммунной системы для формирования иммунного ответа против микробных патогенов.Это явление известно уже несколько десятилетий, но глубокий и значительный прогресс в понимании его молекулярных механизмов и возможных последствий для заболеваний был достигнут только недавно. Распознавание нуклеиновых кислот индуцирует экспрессию IFN типа I (IFN-I) и других воспалительных цитокинов, необходимых для защиты хозяина. В эндолизосомном компартменте TLR распознают нуклеиновые кислоты [150]. В цитоплазме дцРНК распознается MDA5, в то время как RIG-I обнаруживает 5′-трифосфатную РНК. Связывание этих видов нуклеиновых кислот приводит к привлечению MDA5 и RIG-I к митохондриальным MAVS и последующей активации IRF3, MAPK и NF-κB [151].Описано несколько сенсоров цитозольной ДНК, включая IFI16, DIA и DDX41 [152, 153, 154], но механизм того, как эти рецепторы опосредуют ДНК-зависимый иммунный ответ, полностью не ясен и требует дальнейшего изучения. дцДНК связывается с AIM2 (отсутствует при меланоме 2) в цитоплазме, вызывая активацию инфламмасомы, экспрессию IL-1β и IL-18 и активацию пироптоза зависимым от каспазы-1 образом [155,156].

Недавно было обнаружено, что cGAS является основным драйвером экспрессии IFN-I в ответ на dsDNA в цитоплазме [157,158].При распознавании двухцепочечной ДНК мономерная cGAS образует димер и претерпевает конформационные изменения, которые позволяют связывание и ферментативное превращение АТФ и ГТФ во вторичный мессенджер, циклический ди-ГМФ-АМФ (цГАМФ) [159, 160, 161]. Затем cGAMP связывается со STING, который находится в эндоплазматическом ретикулуме. Интересно, что cGAS синтезирует cGAMP с уникальными 2’5′-3’5′ фосфодиэфирными связями и связывается с STING с более высоким сродством, чем бактериальные циклические динуклеотиды, которые содержат обычные фосфодиэфирные связи [160,162,163,164].Еще одной интересной особенностью является способность cGAMP связываться с STING в соседних клетках после переноса через щелевые контакты, что обеспечивает противовирусный ответ в клетках в отсутствие нуклеиновых кислот патогенного происхождения [165]. Кроме того, cGAMP может передаваться через вирусные частицы, которые доставляют его во вновь инфицированные клетки [166, 167]. Связывание cGAMP с димерами STING индуцирует конформационные изменения, затем STING связывается с TBK1 и перемещается в околоядерную область Гольджи [168]. TBK1 фосфорилирует STING, позволяя рекрутировать IRF3, который после связывания со STING фосфорилируется и активируется TBK1 [169].Кроме того, TBK1 также активирует путь NF-κB [170].

Связывание ДНК и активация cGAS не зависит от последовательности, и широкий спектр вирусных/бактериальных патогенов, а также эндогенная ДНК индуцируют ответы IFN-I. Несколько ДНК-вирусов, включая вирус простого герпеса 1 (HSV-1), вирус гепатита B (HBV), вирус коровьей оспы (VACV), аденовирус и вирус герпеса, ассоциированный с саркомой Капоши (KSHV), распознаются путем cGAS-STING [171, 172, 173, 174, 175]. Бактериальная инфекция с Mycobacterium Tuberculosis , Listeria Monocytogenes , Chlamydia Trachomatis и Francisella Tularensis активирует выражение IFN-I, которая зависит от активности CGAS и циклических динуклеотидов CGA, которые действуют непосредственно на ж же [176,177,178,179,180,1818182].Появляются доказательства моногенных интерферонопатий и родственных моделей мышей, что распознавание ДНК с помощью пути cGAS-STING может быть вовлечено в патогенез аутовоспалительных заболеваний. Мутации в гене Trex1, 3’→5′ ДНК-специфической экзонуклеазе, способной очищать цитоплазму от собственной ДНК, были обнаружены у пациентов, страдающих синдромом Айкарди-Гутьера, у которых развивается воспалительное заболевание с началом в раннем детстве, семейная обмороженная волчанка и системная красная волчанка [183].В мышиной модели синдрома Айкарди-Гутьера у мышей с нокаутом Trex1 развилось тяжелое мультиорганное воспаление [184, 185, 186]. Дополнительная делеция либо cGAS, либо STING предотвращала индукцию IFN-I, и у соответствующих мышей отсутствовали признаки воспаления в различных органах [184, 187, 188].

ДНКаза II представляет собой лизосомальную ДНКазу, участвующую в фрагментации ДНК фагоцитированных апоптотических клеток. Мыши с дефицитом ДНКазы-II являются эмбрионально-летальными и становятся сильно анемичными во время развития эмбриона.Этот дефект эритропоэза является результатом высокой экспрессии IFN-I макрофагами, неспособными переваривать ДНК из фагоцитированных предшественников эритроцитов [189, 190]. Следовательно, мыши с дефицитом IFNAR избавлены от летальности, опосредованной дефицитом DNase II, но у этих мышей развивается хронический полиартрит [191]. Летальность у мышей с нокаутом ДНКазы II и анемия предотвращаются делецией либо cGAS, либо STING с защитой от артрита [187,192]. Интересно, что у мышей с дефицитом STING, скрещенных с предрасположенными к волчанке мышами MRL/Fas lpr/lpr , заболевание развивалось более тяжело [193].Это характеризовалось более высокими уровнями аутоантител, повышенной экспрессией IFN-индуцированных генов, ускоренной смертностью и гиперчувствительностью к передаче сигналов TLR. Вышеупомянутые исследования показывают тяжелые последствия неконтролируемой активации ответа IFN-I, опосредованного путем cGAS-STING. Клетки приняли механизмы для регуляции сильного воспалительного ответа IFN-I, и в 2 недавних исследованиях описывается ингибирующая регуляция cGAS. Обратимое глутамилирование глутамилазами, подобными тубулинтирозинлигазе (TTLL), ингибирует cGAS-синтазу и ДНК-связывающую активность [194], а фосфорилирование cGAS с помощью Akt ослабляет ее активность [195].Вероятно, в будущем будут обнаружены и другие регуляторные механизмы.

Таким образом, обнаружение ДНК с помощью пути cGAS-STING является мощным индуктором IFN-I и других воспалительных цитокинов. С терапевтической точки зрения интересными мишенями являются cGAS и STING, а противодействие cGAS или STING может способствовать ослаблению хронического воспаления при аутоиммунных заболеваниях. Активация пути cGAS-STING может быть полезной в контексте инфекций и рака.

Резюме и перспективы

Наши знания о врожденных иммунных клетках и их функциях постоянно развиваются.Рисунок 1 суммирует ключевые эффекторные и контррегуляторные субпопуляции иммунных клеток. Из фагоцитов макрофаги являются основными клетками, генерирующими провоспалительные цитокины, происходящие из воспаления, в то время как нейтрофилы обладают особым потенциалом для выделения своей собственной ДНК в форме сетей, чтобы захватывать и уничтожать патогены во внеклеточном пространстве. В дополнение к адаптивным субпопуляциям Т- и В-клеток лимфоциты включают ILC, принадлежащие врожденной иммунной системе. По аналогии с Th2/Th3, ILC включают по крайней мере 3 основные группы клеток, называемые ILC1, ILC2 и ILC3.Взаимодействия этих типов врожденных иммунных клеток и других компонентов иммунной системы до сих пор плохо изучены [18]. В то время как новые пути и типы клеток недавно были обнаружены и изучены на моделях заболеваний у мышей, их роль и терапевтический потенциал при заболеваниях человека еще предстоит определить. В этом контексте будет важно понять, как факторы окружающей среды, такие как аллергены и опасности, привычки питания и образа жизни, а также симбиотическая микробиота формируют врожденную иммунную систему.Несколько исследований продемонстрировали тесное взаимодействие между микробиотой и компонентами клеток врожденного иммунитета [обзоры см. в [196,197,198,199,200]]. Таким образом, индивидуальный состав микробиоты добавляет еще один уровень сложности в регуляцию и функцию врожденной иммунной системы [196, 201, 202, 203, 204] как в норме, так и при болезни [196, 205, 206]. Основные результаты подтверждают влияние микробиома на (i) врожденные иммунные клетки (нейтрофилы [36, 207], DC [208, 209, 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217], макрофаги [218, 219, 220], ILC [198, 221, 222, 223, 224, 225]) и NK-клетки [226] (ii) система комплемента [228] и (iii) дефенсины [196, 229, 230].Основная проблема в этой области, которая остается, состоит в том, чтобы определить критические интерфейсы между микробиотой и хозяином, которые точно настраивают иммунную систему человека и используют их терапевтический потенциал.

Рис. 1

Ключевые иммунные эффекторные клетки (фагоциты и лимфоциты) и регуляторные клетки (Т-регуляторные клетки, Treg; супрессорные клетки миелоидного происхождения, MDSC). Макрофаги имеют разные фенотипы, основными из которых являются М1 и М2. Помимо этой пластичности, макрофаги являются основными клетками, ответственными за воспалительную активность (что приводит к провоспалительной продукции IL-1β и IL-18).Специфическим для нейтрофилов является высвобождение их собственной ДНК, называемой нейтрофильными внеклеточными ловушками (NET), которые могут улавливать и обездвиживать патогены. Помимо традиционных адаптивных подмножеств Т- и В-клеток, лимфоциты также включают врожденные лимфоидные клетки (ВЛК), которые принадлежат врожденной иммунной системе. По аналогии с Th2/Th3, ILC включают как минимум 3 различных подтипа, называемых ILC1, ILC2 и ILC3.

Благодарности

Эта работа была поддержана программой DFG Emmy Noether и приоритетной программой DFG 1937 (G.ГРАММ.). Авторы благодарят Питера М. Вебера (Тюбингенский университет, Тюбинген, Германия) за прекрасную иллюстрацию.

Заявление о раскрытии информации

Конфликта интересов не было.

Авторское право: Все права защищены. Никакая часть данной публикации не может быть переведена на другие языки, воспроизведена или использована в любой форме и любыми средствами, электронными или механическими, включая фотокопирование, запись, микрокопирование или любую систему хранения и поиска информации, без письменного разрешения издателя. .
Дозировка препарата: авторы и издатель приложили все усилия, чтобы гарантировать, что выбор препарата и дозировка, указанные в этом тексте, соответствуют текущим рекомендациям и практике на момент публикации. Тем не менее, в связи с продолжающимися исследованиями, изменениями в правительственных постановлениях и постоянным потоком информации, касающейся лекарственной терапии и реакций на лекарства, читателю настоятельно рекомендуется проверять вкладыш в упаковке для каждого лекарства на предмет любых изменений в показаниях и дозировке, а также для дополнительных предупреждений.

Написать ответ

Ваш адрес email не будет опубликован.