Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования Азербайджанской Республики

Бакинский Государственный Университет

Биологический факультет, кафедра

биохимии и биотехнологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Дендритные клетки и их роль в иммунной защите».

студентки IV курса очного отдела р/с,

группы №023

Сеидзаде Нармины.

Баку 2011

Введение

Согласно современным представлениям, иммунная система млекопитающих описывается как состоящая из звеньев врожденного и приобретенного иммунитета. Такое разделение является достаточно обоснованным, но, тем не менее, в известной мере и условным: например, дендритные клетки, нейтрофилы и эозинофилы, являющиеся разными типами профессиональных антиген-презентирующих клеток, принадлежат к врожденному иммунитету, т.к. не обладают свойствами "иммунологической памяти". Как известно, гуморальный иммунный ответ (образование антител) представляет собой кульминацию ряда клеточных и молекулярных взаимодействий, происходящих в определенной последовательности:

1. T-клетки распознают антиген, представленный им антигенпрезентирующими клетками (АПК), и в результате переходят в активированное состояние;

2. хелперные T-клетки взаимодействуют с B-клетками, которые презентируют им антигенные фрагменты;

3. активированные B-клетки пролиферируют и дифференцируются в антителообразующие клетки;

4. начинается синтез антител и от их класса зависит характер последующего иммунного ответа.

Таким образом, иммуноактивация, необходимая для синтеза антител, включает в себя в качестве первого этапа взаимодействие между T-клетками и АПК. В периферической лимфоидной ткани имеются типы специализированных клеток, которые способны усваивать антиген и представлять его в иммуногенной форме на своей поверхности для распознавания. В основном это макрофаги, дендритные клетки и B-клетки. Все они получили название антигенпрезентирующих клеток. Функция этих типов клеток - представление ( презентация ) антигенных пептидов в комплексе с молекулами MHC, т.е. придание проникшему антигену иммуностимулирующих свойств.

Относящиеся к ним клетки Лангерганса из кожи и других плоскоэпителиальных покровов тела мигрируют в виде "вуалевидных" клеток (с характерными, напоминающими теннисные ракетки, бербековыми гранулами в цитоплазме) по афферентным лимфатическим сосудам в паракортикальные области регионарных лимфоузлов. Там они взаимодействуют с многочислеными T-клетками и представляют собой уже интердигитатные (переплетенные) клетки (англ. interdigitating cell). Такая миграция обеспечивает эффективный механизм доставки нагруженных на них процессированных антигенов из кожи и слизистых оболочек к хелперным T-клеткам лимфоузлов. На этих АПК обильно экспрессированы белки MHC класса II, необходимые для презентации антигена хелперным T-клеткам. Фолликулярные дендритные (развлетвленные) клетки, презентирующие антигены B-клеткам, содержатся в первичных фолликулах и вторичных фолликулах B-клеточных областей лимфоузлов, селезенки и лимфоидной ткани слизистых оболочек. Прочно соединяясь десмосомами отростков и образуя стабильную сеть, они не мигрируют из мест своего расположения. ФДК не экспрессируют белки MHC класса II, но связывают антигены посредством рецепторов к компонентам комплемента (CD21 и CD35 ), ассоциированными в данном случае с иммунными комплексами.

Кроме того, ФДК экспрессируют рецепторы для Fc иммуноглобулинов. Был обнаружен в центрах размножения внутри вторичных B-клеточных фолликулов другой вид АПК - дендритные клетки центров размножения, которые, в отличие от ФДК, экспрессируют белки MHC класса II и способны к миграции. В центре размножения они взаимодействуют с T-клетками. Взаимодействие T-клеток и АПК приводит к активации хелперных T-клеток (CD4 T-клеток), и если активируется достаточное количество этих клеток, то почти всегда происходит активация B-клеток или развиваются реакции клеточного иммунитета. В противном случае развивается та или иная форма иммунологической толерантности. Презентировать антигены могут самые разнообразные клетки в зависимости от того, где и как происходит первичное взаимодействие антигена с иммунной системой. Наиболее эффективно начальную активацию покоящихся CD4 T-клеток обеспечивают дендритные клетки. Для этих клеток характерен высокий уровень экспрессии молекул MHC класса II, которые взаимодействуют с антигенраспознающим рецептором (ТКР) и молекулой CD4 на поверхности T-клеток.

Однако макрофаги и B-клетки также могут экспрессировать молекулы MHC класса II. Более высокая эффективность ИДК объясняется их более эффективной индукцией пролиферации T-клеток. При вторичном иммунном ответе (протекающем с участием большого количества антигенспецифичных B-клеток) B-клетки также могут играть основную роль в презентации антигена. В презентации антигена помимо комплекса ТКР с антигенным пептидом, находящегося в полости молекулы MHC, участвует множество костимулирующих молекул клеточной поверхности: ICAM-1, B7-1 (CD80), B7-2 (CD86), CD2. Наиболее эфективны из них B7-1 (CD80) и B7-2 (CD86).

1. Дендритные клетки

Дендритные клетки или дендроциты (Dendritic cells (DCs)) -- это гетерогенная популяция антигенпрезентирующих клеток костно-мозгового происхождения. Дендритные клетки были впервые описаны Полом Лангергансом (клетки Лангерганса) в конце девятнадцатого века.

Однако, термин "дендритные клетки" был придуман Ральфом М. Штейнман и Zanvil А. Кон. В 2007 году Штейнман был удостоен премии Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования для его открытия. После активации, они мигрируют в лимфоидные ткани, где они взаимодействуют с Т-клетками и В-клетками для начала и формирования адаптивного иммунного ответа. На определенных этапах развития они растут в разветвленной форме «дендритов», которые дают клетке свое название. Однако, эти не имеют никакого особого отношения к нейронам, которые также обладают подобными отростками. Незрелые дендритные клетки называются также вуалевыми клетками, и в этом случае они обладают большими цитоплазматическими "завесами", а не дендритами.

К ним относятся популяции отростчатых прилипающих клеток, обладающих высокой антигенперерабатывающей способностью, сохраняющих и презентирующих антиген. Дендритные клетки находятся в крови и различных органах, преимущественно лимфоидных. Количество дендритных клеток периферической крови человека составляет 0,1-0,5%. Дендритные клетки селезенки находятся в Т-зависимой зоне. Они простирают свои отростки между Т-клетками. Особый вид дендритных клеток,названных вуалевидными, обнаружен в лимфе и в паракортикальной области лимфоидных узлов. Различают несколько путей их дифференциации и созревания. Миелоидные предшественники дифференцируются в классические эпителиальные(CD1a) и неэпителиальные (CD1a) тканевые дендритные клетки. Моноциты крови также могут дифференцироваться в дендритные клетки (Мо-ДК) и таким образом усиливать популяцию антигенпрезентирующих клеток.

Дендритные клетки экспрессируют набор поверхностных молекул, характерных для других антигенпредставляющих клеток:

· рецепторы для компонентов клеточной стенки и нуклеиновых кислот микроорганизмов, в том числе рецепторы к компонентам комплемента и toll-like рецепторы;

· молекулы II класса гистосовместимости;

· костимуляторные молекулы CD40, B7 1/2 (CD80, CD86), B7-DC, B7-H1;

· молекулы межклеточной адгезии (ICAM-1)

Фенотип клеток (Thy-1⁺, Ly-5⁺, Lyt-2^-, L3T4^-, асиало-GM1⁺) у мышей позволяет предположить, что это естественные киллерные клетки (ЕКК), незрелые тимоциты или естественные супрессорные клетки. До сих пор аналогичные клетки не выделены из кожи чело- века.

Классификация: К дендритным АПК относятся:

1. - клетки Лангерганса,

2. - интердигитатные (переплетенные) клетки (ИДК),

3. - интердигитатные клетки центров размножения,

4. - дендритные клетки центров размножения.

У человека выделяют две субпопуляции дендритных клеток:

· миелоидные дендритные клетки (myeloid DCs (mDCs)) -- названы так потому, что происходят из общего миелоидного гемопоэтического предшественника. Локализованы в различных органах и тканях, где захватывают микроорганизмы, чужеродные белки путем фаго- и пиноцитоза, после чего экспрессируют антигенную детерминанту в комплексе с молекулами MHC II класса. Затем дендритные клетки мигрируют в регионарные лимфоузлы, где стимулируют пролиферацию и дифференцировку антигенспецифических Т-лимфоцитов, тем самым инициируя и стимулируя иммунный ответ. Специфическими маркерами миелоидных дендритных клеток крови являются молекулы BDCA-1 (CD1c), BDCA-3.

Миелоидные ДК не экспрессируют маркеры других клеток иммунной системы, таких как CD14 (моноциты, макрофаги и нейтрофилы), CD3 (Т-лимфоциты), CD19, CD20 (B-лимфоциты), CD56, CD57 (естественные киллеры), CD66b (гранулоциты). В ответ на стимуляцию индукторами созревания, миелоидные дендритные клетки продуцируют преимущественно цитокины Th1 спектра, включая ИЛ-6, ИЛ-12, ФНО-альфа и ИНФ-гамма.

· плазмоцитоидные дендритные клетки (plasmacytoid DCs (pDCs)), Эти клетки - лимфоидного происхождения и морфологически напоминают плазматические клетки. pDCs - основная субпопуляция дендритных клеток крови. pDCs экспрессируют TRL-9, лигандами которого являются CpG-олигонуклеотиды бактериальной ДНК. ПДК секретируют в больших количествах интерфероны I типа (б и в), а также ИЛ-4 и ИЛ-10, которые переключают дифференцировку нулевых Т-хелперов в Т-хелперы 2 типа. К маркерам плазмацитоидных дендритных клеток относят молекулы BDCA-2, BDCA-4.

Роль в инициации иммунитета: Не все патогены индуцируют синтез и экспрессию костимуляторов на поверхности макрофагов. К этой категории возбудителей инфекционнного заболевания относятся, в частности, вирусы, которые в течение эволюции адаптировались к использованию биосинтетического аппарата клетки для своего воспроизведения. Кажется, что подобная эксплуатация клеток противоречит принципам "всеобщей" защищенности организма от чужеродных антигенов. Подобное несоответствие разрешается включением в противовирусную защиту дендритных клеток.Этот тип антигенпрезентирующих клеток обильно представлен в лимфоидной ткани и обладает выраженной и, что очень важно, постоянной экспрессией костимулятора В7, молекул I и II классов МНС, а также адгезинов ICAM-1, ICAM-3, LFA-3.

Иначе, для дендритных клеток не требуется инициации поверхностных структур, принимающих участие в формировании Т-клеточного ответа. Подобная заданность иммунологически значимых молекул определяет защитный потенциал дендритных клеток. При этом они не обладают способностью к фагоцитозу,но легко усваивают белки и вирусные частицы посредством пиноцитоза.Экспонирование антигена B-клеткам происходит на фолликулярных дендритных клетках (ФДК). Моноциты, активированные in vitro гранулоцитарно-макрофагальным колониестимулирующим фактором и интерлейкином-4, теряют способность к фагоцитозу и превращаются в АПК, приобретая морфологию дендритных клеток, и начинают экспрессировать белки MHC класса II. Постоянная экспрессия молекул I и II классов MHC у этого типа клеток приводит к быстрому формированию иммуногенных комплексов вирусных пептидов с соответствующими молекулами. В результате создаются условия для включения в ответ наивных CD8 Т-клеток и наивных CD4 Т-клеток, дифференцирующихся в ТН1-клетки воспаления и хелперные ТН2-клетки. Большинство вирусных белков локализуется в цитозоле клетки, где они разрушаются до отдельных пептидов в протеасомах. Особенность локализации вирусных белков обеспечивает формирование комплекса c молекулами I класса MHC в эндоплазматическом ретикулуме и его последующий прямой транспорт к плазматической мембране. Образование комплекса с некоторыми поверхностными вирусными белками имеет иной характер. Такие белки, оказавшись в эндоплазматических вакуолях, которые содержат молекулы II класса MHC, транспортируются к клеточной поверхности в составе этих вакуолей.

Фолликулярные дендритные клетки. Экспонирование антигена B-клеткам происходит на фолликулярных дендритных клетках. Фолликулярные дендритные клетки (ФДК) содержатся в первичных фолликулах и вторичных фолликулах B-клеточных областей лимфоузлов, селезенки и лимфоидной ткани слизистых оболочек. Прочно соединяясь десмосомами отростков и образуя стабильную сеть, они не мигрируют из мест своего расположения. ФДК не экспрессируют молекулы MHC класса II, но связывают антигены посредством рецепторов к компонентам комплемента ( CD21 и CD35 ), ассоциированными в данном случае с иммунными комплексами.

Кроме того, ФДК экспрессируют рецепторы для Fc иммуноглобулинов. Фолликулярные дендритные клетки первичных фолликулов оличаются от дендритных клеток, активирующих Т-клетки, по крайней мере по двум признакам. Во-первых, они способны длительное время сохранять нативный антиген на своей поверхности. Во-вторых, данные клетки экспрессируют специализированные молекулы CD23, которые является лигандом для CR2 - компонента корецептора В-клеток CD19. Взаимодействующие поверхностные молекулы CD23 и CR2 принимают участие в селекции высокоафинных В-клеток. Был обнаружен в центрах размножения внутри вторичных B-клеточных фолликулов еще один вид АПК - дендритные клетки центров размножения, которые, в отличие от ФДК, экспрессируют белки MHC класса II и способны к миграции. В центре размножения они взаимодействуют с T-клетками. Относительно ФДК первичных и вторичных лимфоидных фолликулов предполагается, что они имеют мезенхимное, а не костномозговое происхождение.

Развитие: Индукторами созревания дендритных клеток являются продукты жизнедеятельности бактерий -- ЛПС, РНК и ДНК вирусов, CpG мотив, Т-лимфоцитарные стимулы (CD40L), механический стресс, цитокины -- ИЛ-1, ИЛ-2, ФНО-альфа. Зрелые ДК экспрессируют маркеры -- CD83⁺, CD86⁺, CMRF44⁺. Незрелые дендритные клетки захватывают антиген в результате эндоцитоза или макропиноцитоза, в то время как зрелые утрачивают эту способность, но параллельно усиливают стимуляторные свойства по отношению CD4⁺ и CD8⁺ Т-лимфоцитам. По мере созревания изменяются функции клетки (захват, фиксация и переработка антигена на антигенпрезентацию). В конечном итоге они превращают антиген в иммуногенную форму, экспрессируют костимуляторные молекулы и, таким образом, инициируют развитие специфического приобретенного иммунитета. ДК мигрируют через афферентные лимфатические узлы в Т-зависимые зоны вторичных лимфоидных органов. В результате происходит стимуляция клонов наивных Т-клеток, играющих ключевую роль в развитии противоинфекционного, противоопухолевого и поствакцинального иммунитета. Разработка способов регуляции антигенпрезентации ДК способствует решению актуальных проблем иммунопатологии (онкологических, аутоиммунных и аллергических заболеваний). Они становятся центральным объектом создания новых методов иммунотерапии.Клетки Лангерганса из кожи и других плоскоэпителмальных покровов тела, захватив антиген, мигируют в виде "вуалевидных" клеток по афферентным лимфатическим сосудам в паракортикальные T-зависимые области региональных сосудов, чтобы презентировать этот антиген T-клеткам CD4. (Клетки Лангерганса богаты молекулами MHC класса II ). В T-областях они меняют свою морфологию и уже как интердигитатные клетки они контактируют с T-клетками и презентируют им антиген. Особенно велико их содержание в мозговой зоне тимуса. В этом органе, которому принадлежит основная роль в размножении и созревании T-клеток, ИДК, по-видимому, ответственны также и за устранение T-клеток, реагирующих на собственные антигены организма ( отрицательная селекция ). Особенность дендритных клеток состоит в отсутствии выборочности при столкновении с вирусами. Большинство тканей чувствительны только к ограниченному числу различных вирусов. В то же время дендритные клетки поглощают самые разнообразные вирусные частицы.

Клетки Лангерганса

Клетки Лангерганса - внутриэпидермальные макрофаги, впервые были описаны в 1868 году немецким гистологом известным всем Паулем Лангергансом. Для выделения клеток был использован метод золочения. Он считал их нервными элементами. В последующем клетки Лангерганса рассматривали как стареющие меланоциты. Лишь в последние годы убедительно показано, что эти клетки имеют костномозговое (моноцитарное) происхождение и являются разновидностью макрофагов. Работами G.F. Murphy и соавт. (1986) была показана трансформация дермальных активно фагоцитирующих макрофагов в эпидермальные клетки Лангерганса через промежуточные формы, которые совмещали в себе как свойства моноцитов-макрофагов, так и типичных клеток Лангерганса. Подобно меланоцитам, клетки Лангерганса обладают большим количеством отростков и относительно светлой цитоплазмой. Они обычно располагаются в пределах шиповатого слоя средней части эпидермиса, хотя случайные клетки также могут встречаться и в самых нижних слоях эпидермиса. Клетки Лангерганса имеют костномозговое происхождение, это, так называемые, мо-нонуклеарные клетки которые находятся в эпидермисе. Они предназначены для приема, обработки и представления информации об антигенах окружающей среды (и, возможно, также об эндогенных антигенах) Т-лимфоци-там в коже и в лимфатических узлах, дренирующих кожу. Соответственно, они являются важными медиаторами таких столь разнообразных состояний, как контактные дерматиты и, потенциально, опухолевая регрессия. Резидентная популяция клеток Лангерганса и ассоциированные с ними иммунологически активные лимфоциты и мононуклеары были названы ассоциированной с кожей лимфоидной тканью -- SALT (skin-associated lymphoid tissue).Клетки Лангерганса выявляются в эпидермисе всех млекопитающих, включая человека. Кроме эпидермиса, они встречаются в многослойных эпителиях эктодермального происхождения: полости рта, пищевода, роговицы и конъюнктивы глаза, влагалища и шейки матки. Эти клетки обнаружены также в лимфоузлах, селезенке, мозговом веществе тимуса.

В многорядном реснитчатом эпителии воздухоносных путей эти клетки в норме отсутствуют, однако при метаплазии его в многослойный эпителий (например, у курильщиков) появляются там. Подобная же ситуация наблюдается и при метаплазии переходного эпителия мочевого пузыря в многослойный плоский неороговевающий.В последнее время доказано наличие клеток Лангерганса в многорядном эпителии воздухоносных путей в условиях нормы.При обычной световой микроскопии клетки Лангерганса трудно различимы. Электронно-микроскопически в них выявляются характерные цитоплазматические структуры, которые формируют перепончатые диски, часто с внутренней периодичностью и маленькой перепончатой везикулой на поверхности (гранулы Birbeck). Эти гранулы клеток Лангерганса напоминают теннисные ракетки, когда срез исследуется в двумерном плане. Подобно меланоцитам, клетки Лангерганса обладают положительной иммуногистохимической реакцией на наличие протеина S-100. В замороженных срезах или в ткани, сохраненной в растворе Митчела, на их поверхности при иммуногистохимической реакции экспрессируется GDI-антиген. Было показано, что этот гликопротеин является высокоспецифичным маркером для клеток Лангерганса и их пролиферирующих форм, клеток гистиоцитоза X.

Элективными методами выявления клеток Лангерганса являются методы с солями тяжелых металлов (хлориды золота и серебра), солями кобальта, ртути, никеля, хрома. Эти клетки содержат такие ферменты, как маннозидаза, АТФаза, гистохимическое исследование которых широко (особенно АТФазы) также используется для их визуализации. Наиболее точными являются методы иммуногистохимической идентификации клеток Лангерганса, связанные с выявлением специфических антигенов на поверхности клеток при помощи флуоресцирующих моноклональных антител. Такими антигенами у мышей являются la-антигены, а у человека -- HLA-Dr и Т6. Надежным способом идентификации внутриэпидермальных макрофагов является электронная микроскопия благодаря характерной их ультраструктуре. Количество клеток Лангерганса в эпидермисе, по данным разных авторов, сильно колеблется от нескольких десятков (30--40) до 1500 на 1 мм² площади поверхности кожи. Такие различия могут быть связаны с различными методами выявления, возрастом животных или человека, областью исследования и т. д. Известно, что в толстом эпидермисе ладоней и подошв человека количество клеток Лангерганса в 2 раза меньше их числа в коже туловища и конечностей. По данным Мяделыда О.Д. (1985); Полчаниновой В.В.(1996), содержание клеток Лангерганса в коже спины половозрелых крыс составляет 1220 клеток/мм², а в коже спины и живота человека -- соответственно 330 и 340 клеток/мм².В зависимости от возраста число клеток Лангерганса сильно варьирует.

Так, у новорожденных животных они не выявлялись, а появлялись в эпидермисе впервые у 3-суточных крысят (10 кл/мм2). Затем в течение первого месяца жизни их число постепенно возрастало и достигало 1000--1100 кл/мм², что было характерно и для половозрелых животных. У старых животных число клеток уменьшалось почти в 3 раза по сравнению с уровнем половозрелых крыс. Нами отмечено также снижение числа клеток Лангерганса и у пожилых людей. Имеются половые различия в числе клеток Лангерганса у человека и животных, причем в коже самцов их численность обычно меньше. Количество клеток Лангерганса может существенно изменяться под действием различных факторов внешней среды и факторов, используемых в физиотерапии. Ультрафиолетовое облучение вызывает стойкое снижение численности этих клеток. Таким же эффектом обладает лазерное облучение.

Работами Мядельца О.Д. показано существенное снижение содержания клеток Лангерганса при действии на организм общего глубокого охлаждения. При этом, наряду со снижением содержания клеток, существенно изменялась форма оставшихся в эпидермисе клеток: они теряли характерную отростчатость, уменьшались в размерах, активность АТФазы в клетках снижалась. Эти реактивные изменения зависели от возраста животных и продолжительности холодового воздействия.Как отмечалось, клетки Лангерганса являются внутриэпидермальными макрофагами.Однако они, наряду со сходством (наличие активности неспецифической эстеразы и кислой фосфатазы; наличие на рецепторов к Fc-фрагменту IgG и СЗ-компоненту комлемента; способность к активной миграции; способность к секреции интерлейкина-1; способность к фагоцитозу; экспрессия антигенов гистосовместимости класса II;способность презентировать антиген и стимулировать лимфоциты), имеют и существенные отличия от типичных макрофагов. Эти отличия следующие. Клетки Лангерганса обладают меньшей фагоцитарной активностью и способностью прилипать к стеклянным поверхностям, чем типичные макрофаги. Они не могут поглощать целые клетки или их фрагменты, а фагоцитируют лишь растворимые и мелкозернистые вещества. У них отсутствует активность типичных для макрофагов ферментов, таких как глюкуронидаза, пероксидаза, 5-нуклеотидаза, лизоцим, а-1-антитрипсин и а-1-антихимотрипсин.

Клетки Лангерганса несут на своей поверхности отличающийся от макрофагов антигенный набор. Они в 50 раз сильнее экспрессируют на своей поверхности HLA-DR-антиген, чем моноциты крови. В дополнение к классическим антигенам макрофагов они несут некоторые маркеры Т-лимфоцитов (Т6 и Т4).У них выявляется белок S-100, характерный для нервной ткани и обычно отсутствующий у макрофагов. Имеются и ультраструктурные отличия клеток Лангерганса от макрофагов: меньшее содержание лизосом, отсутствие фаголизосом и наличие гранул Бирбека. Все эти различия до сих пор вызывают споры в отношении природы клеток Лангерганса. Однако все возрастающее количество фактов подтверждает моноцитарную природу клеток и заставляет противников этой точки зрения превращаться в ее адептов. Как отмечалось, выявлены промежуточные клетки, имеющие свойства и типичных макрофагов, и клеток Лангерганса. Было показано, что некоторые макрофаги также несут белок S-100, который, таким образом, не является абсолютным маркером нервной ткани.

В эпидермисе клетки Лангерганса располагаются в базальном слое или супрабазально. При выявлении АТФазным методом они окрашиваются в черный или коричневый цвет. Иногда можно видеть, что ядро клеток не окрашивается или окрашивается слабее, чем перикарионы и отростки.Эти отростки могут уходить в дерму и заканчиваться там либо слепо, либо контактировать с гемокапиллярами. Эта связь отростков клеток Лангерганса с гемокапиллярным руслом может являться либо проявлением миграционного процесса, либо отражением какой-то эндокринной функции клеток.

Вопросы происхождения гранул клеток Лангерганса, их функций и содержимого до конца не разрешены. Ряд исследователей полагают, что они формируются в комплексе Гольджи и отражают процесс секреции.По другим предположениям гранулы формируются в результате пиноцитоза/ фагоцитоза. Авторы этой гипотезы рассматривают гранулы Бирбека как транспортные органеллы, несущие антигены к месту внутриклеточной переработки или разрушения.

Роль в инициации иммунитета. Особое место в формировании иммунного ответа принадлежит клеткам Лангерганса. До недавнего времени эти клетки относили к тканевым макрофагам кожи. В настоящее время считается, что этот тип клеток функционально и морфологически следует относить к предшественникам дендритных клеток.При проникновении патогена через поврежденный участок кожи среди прочих клеточных форм в реакцию изоляции микроорганизма вступают клетки Лангерганса, способные к фагоцитозу, но не экспрессирующие костимулятор В7.Мигрируя по лимфатическим сосудам в ближайший лимфатический узел клетки оседают и трансформируются в типичные дендритные клетки с поверхностным корецептором В7, что создает условия для включения в иммунный ответ CD8 T-клеток и CD4 T-клеток.Древовидные отростки клеток Лангерганса эффективно осуществляют захват и процессинг антигена в коже.Затем происходит его презентация специфическим кожным лимфоцитам. Количество клеток Лангерганса значительно возрастает при аллергических реакциях, таких как контактный дерматит.

Клетки Лангерганса при старении.Число клеток Лангенгарса в эпидермисе с возрастом снижается. Было обнаружено уменьшение количества клеток Лангерганса на 15% в коже ягодиц у лиц старше 65 лет по сравнению с лицами моложе 24 лет.При сравнительном анализе числа и ультраструктуры клеток Лангенгарса с закрытых и открытых участков кожи выявлены более значительное снижение их количества в фотоповрежденной коже, агрегация вокруг фотоповрежденных вакуолизированных кератиноцитов, в непосредственной близи с лимфоцитами, прямые контакты с меланоцитами. Установлена обратная зависимость между плотностью распределения клеток в эпидермисе и тяжестью фотоповреждения. Количество гранул Бирбека в клетках и число дендритных отростков уменьшается, преобладают недифференцированные клетки.Кроме того, при хронологическом старении снижается миграционная активность клеток JIангенгарса в ответ на воздействие ФНО-а, на их поверхности уменьшается число молекул адгезии, продуктов генов главного комплекса гистосовместимости II класса и костимулирующих молекул. Клинически это сочетается с подавлением контактной гиперчувствительности у пожилых лиц.

Клетки Лангерганса и «иммунная неприкосновенность» отдельных микроорганизмов.

На коже и в кишечнике человека живет едва ли не больше сапрофитных бактерий, чем «родных» клеток в организме. Исследователи института Centenary Institute в Сиднее нашли, наконец, ответ на вопрос, почему наша иммунная система не уничтожает эти микроорганизмы а, наоборот,«дружит» с ними. Оказывается, такие взаимоотношения определяют клетки Лангерганса - внутриэпидермальные макрофаги из наружных слоев кожи. Статья об этом открытии опубликована в сегодняшнем выпуске «Proceedings of the National Academy of Sciences».Команда ученых под руководством профессора Барбары Фазекас де Сейнт Грос (Barbara Fazekas de St Groth) обнаружили, что внутриэпидермальные макрофаги (клетки Лангерганса) блокируют иммунный ответ организма.

2. Презентация антигена

Презентация (представление антигена Т-лимфоцитам) осуществляется в результате поглощения антигена антигенпрезентирующей клеткой (АПК), расщепления его внутри клетки ферментами, связывания образующихся антигенных пептидов с молекулами МНС ("загрузка" антигенных пептидов в желобки собственных молекул МНС I, II класса) и выхода их на поверхность клетки для представления (presentation) Т-лимфоцитам.

Антигенпрезентирующая, или антигенпредставляющая, клетка (АПК) захватывает антиген путем эндоцитоза и расщепляет его до пептидных фрагментов, которые связываются внутри клетки с молекулами МНС I или II класса и выставляются на поверхность клетки. Профессиональными АПК для лимфоцитов являются дендритные клетки (DC), В-лимфоциты, макрофаги. Роль АПК могут также выполнять эндотелиальные клетки, фибробласты, кератиноциты и некоторые другие клетки, способные при активации экспрессировать МНС и цитокины.

дентдритный клетка лангерганс иммунитет

Разновидности антигенпрезентирующих клеток

Т-лимфоциты (тимусзависимые лимфоциты) дифференцируются в тимусе - лимфоциты Тбв. Другие - лимфоциты Тгд возможно дифференцируются в слизистых оболочках ЖКТ. Имеют антигенраспознающий рецептор - TcR (T-клеточный рецептор), состоящий из двух форм - бв или гд. Антигенраспознающий рецептор - TcR распознает антигенный пептид, связанный с МНС антигенпрезентирующих клеток (АПК). В результате, при действии костимулирующих факторов, клетки дифференцируются в Т-хелперы или цитотоксические Т-лимфоциты.

NК-клетки (normal killers, или natural killers - нормальные киллеры) в кооперации с цитокинами оказывают неспецифическую цитотоксичность против инфицированных вирусом клеток, стареющих и опухолевых клеток. NK-клетки убивают клетки-мишени на основе лектинового распознавания или антителозависимои клеточной цитотоксичности.

В-лимфоциты дифференцируются в костном мозге (или в бурсе - фабрициевой сумке, находящейся в клоаке птиц). Выполняют роль антигенпрезентирующей клетки (АПК) и, после преобразований (в результате связывания антигена) В-лимфоциты дифференцируются в плазматические клетки, продуцирующие антитела. В-лимфоциты получают антиген от фолликулярных дендритных клеток (FDC), несущих иммунные комплексы антиген-антитело, а также в результате рецептор-опоередованного поглощения.

Презентация антигена T-клеткам - это придание проникшему антигену иммуностимулирующих свойств вследствие образования комплексов этого антигена с молекулами MHC. Презентации антигена часто предшествует его процессинг.

Проникшие в организм антигены подвергаются внутриклеточному расщеплению, в результате которого образовавшиеся пептиды связываются с молекулами MHC класса I или II в полости этих молекул. Рецепторы T-клеток (ТКР) распознают аминокислотные последовательности этих фрагментов (в отличие от этого антитела распознают конформационные детерминанты).Презентировать антигены могут самые разнообразные антигенпрезентирующие клетки (АПК) в зависимости от того, где и как происходит первичное взаимодействие антигена с иммунной системой.Т-клеточный ответ примируется тремя типами антигенпрезентирующих клеток (АПК),каждый из которых адаптирован к обработке определенного класса антигенов :

· - макрофагами, захватывающими и перерабатывающими до иммуногенной формы в основном бактерии и другие корпускулярные антигены;

· - дендритными клетками, которые поглощают самые разнообразные вирусные частицы, и

· - В-клетками, активность которых направлена на белковые антигены, включая бактериальные токсины.

При этом, чтобы наивная T-клетка вышла в процесс своего развития до форм зрелых эффекторов, необходимы два сигнала от клеточной поверхности к геному.Связывание антигенраспознающего T-клеточного рецептора с комплексом антигенный пептид:молекулы I или II класса МНС и включение в комплексообразование корецепторов CD8 или CD4 обеспечивает формирование первого сигнала к пролиферации и дифференцировке T-клеток.Для полноценного развития специфического ответа необходим второй сигнал от клеточной поверхности к геному.Костимулятором в данном случае выступает молекула В7, экспрессирующаяся на поверхности антигенпрезентирующей клетки.Рецептором для В7 на поверхности наивной Т-клетки является белок CD28. Взаимодействие CD28:В7 обеспечивает формирование второго сигнала.Помимо CD28 активированные наивные Т-клетки синтезируют и экспрессируют еще один белок с костимулирующей активностью - СTLA-4, обладающей большей афинностью в сравнении с В7.Совместное костимулирующее действие этих молекул оказывает больший эффект на развитие Т-клеток.Наиболее эффективно начальную активацию покоящихся CD4 T-клеток обеспечивают дендритные клетки, для которых характерен высокий уровень экспрессии молекул MHC класса II.Однако макрофаги и B-клетки также могут экспрессировать молекулы MHC класса II.В случае очень низкой концентрации антигена B-клетки с высокоаффинными антигенными рецепторами ( IgM или IgD ) становятся основными АПК, поскольку другие типы клеток не могут захватить достаточного количества антигенного материала.При вторичном иммунном ответе (протекающем с участием большого количества антигенспецифичных B-клеток).B-клетки также могут играть основную роль в презентации антигена. В презентации антигена помимо комплекса ТКР с антигенным пептидом, находящегося в полости молекулы MHC, участвует множество костимулирующих молекул клеточной поверхности: ICAM-1, B7-1 (CD80), B7-2 (CD86), CD2. Наиболее эфективны из них B7-1 (CD80) и B7-2 (CD86).

MHC антигены

Антигены главного комплекса гистосовместимости (MHC) - это группа поверхностных белков различных клеток организма, играющих ключевую роль в опосредованных клетками иммунных реакциях. Антигены MHC кодируются комплексом генов, обозначаемым HLA у человека и H-2 у мыши. Первоначально молекулы MHC ( антигены MHC ) идентифицировали по их способности вызывать сильные трансплантационные реакции. Выяснилось, что у каждого вида позвоночных существует одна группа тесно сцепленных генетических локусов, имеющая решающее значение при трансплантации ткани от одной особи другой особи внутри одного и того же вида ( аллотрансплантация ).Поверхностные рецепторы T-лимфоцитов узнают антиген лишь в том случае, если он находится на поверхности клетки в комплексе с антигенами MHC, этот процесс носит название " представление антигена ". Аналогичную роль молекулы MHC выполняют и в B-клеточном ответе. Таким образом, помимо того, что эта группа сцепленных генетических локусов (MHC) контролирует иммунный ответ на аллотрансплантаты, данная группа локусов играет важнейшую роль в контроле клеточных взаимодействий, лежащих в основе физиологических иммунных реакций: молекулы, кодируемые MHC, связываются с пептидными антигенами, вследствие чего эти антигены узнаются специфичными рецепторами T- и B-лимфоцитов.

Отдельный кластер генов MHC обозначается как " гаплотип " и обычно наследуется весь целиком как отдельный менделевский признак; гены, входящие в его состав, выявляются при кроссинговере.Благодаря работам Р.Цинкернагеля и П.Доэрти и многим десяткам последующих исследователей стало известно, что именно антигены MHC обеспечивают взаимодействие иммунокомпетентных клеток, участвующих в развитии иммуного ответа.Обнаружено две группы антигенов MHC (антигенов MHC класса I и антигенов MHC класса II ), участвующих в регуляции иммунного ответа. Эти группы антигенов по-разному экспрессируются на клетках организма и, хотя они выполняют однотипную функцию, между ними имеется "распределение обязанностей". Антигены MHC класса I представляют собой антигены, синтезируемые самой клеткой (вирусные, опухолевые, собственные мутированные), в то время как антигены MHC класса II - это экзогенные (пришедшие извне) антигены. Иммунный ответ против антигенов, которые представляются антигенпрезентирующими клетками Т-хелперам, в результате феномена генетической рестрикции развивается только при наличии у антигенпрезентирующих клеток антигенов гистосовместимости класса II собственного генотипа.

Цитотоксические T-лимфоциты (Т-киллеры) распознают клетки-мишени лишь при наличии на их поверхности антигенов MHC класса I собственного генотипа. В том случае, когда взаимодействующие в иммунном ответе клетки несут различные аллели MHC, иммунный ответ развивается не против представляемого чужеродного антигена (например, вирусного или бактериального), а против отличающихся антигенов MHC. Данный феномен лежит в основе того, что антигены MHC обеспечивают распознавание в организме "своего" и "чужого"

B7-белок

Связывание антигенраспознающего T-клеточного рецептора с комплексом антигенный пептид:молекулы I или II класса МНС и включение в комплексообразование корецепторов CD8 или CD4 обеспечивает первый сигнал к пролиферации и дифференцировке T-клеток. Чтобы специфически подготовленная клетка вышла в процесс дальнейшего развития, необходим второй сигнал от клеточной поверхности к геному. Костимулятором в данном случае выступает молекула В7. Молекулы B7 экспрессируются на мембране антигенпрезентирующих клеток; это гомодимер из суперсемейства иммуноглобулинов. Рецептором для В7 на поверхности наивной Т-клетки является белок CD28, также относящийся к суперсемейству иммуноглобулинов.В процессе внутриклеточного переваривания корпускулярого антигена макрофагами происходит индукция синтеза и экспрессии на клеточной поверхности молекул MHC класса II и костимулятора В7. Факторами индукции, возможно, являются рецепторы клеточной поверхности, взаимодействующие с микроорганизмами, поскольку синтез В7 можно индуцировать простой инкубацией макрофагов с отдельными компонентами ( углеводами, липополисахаридами ) бактериальной стенки.B7-1(CD80) и B7-2 ( CD86 ) являются наиболее эффективными костимулирующими (из числа известных) молекулами при презентации антигена T-клеткам. Они конститутивно экспрессируются интердигитатными клетками, но возможна также их стимуляция на моноцитах, B-клетках и, вероятно, других антигенпрезентирующих клетках. Обе молекулы служат лигандами для CD28 и его гомолога CTLA-4.

CD28 гликопротеин, молекулярная масса которого равна 90 кДа.Гомодимер. Полипептидная цепь состоит из 54 аминокислот.Член суперсемейства иммуноглобулинов. Внеклеточная часть включает фрагмент, гомологичный V- домену Ig. Экспрессируется на мембране клетки, как дисульфидносвязанный гомодимер.Экспрессирован на большинстве Т-лимфоцитов и на плазматических клетках.Активация Т-клеток приводит к увеличению его экспрессии. CD28 относится к адгезивным молекулам.Его естественным лигандом является, в частности, мембранный активационный белок В- лимфоцитов B7/BB-1,также являющийся адгезивным белком.

4. Роль дендритных клеток и клеток Лангенгарса в физиологии и медицине

За последние 10 лет представления о дендритных клетках, их происхождении и функциях значительно уточнились. Доказано костномозговое происхождение дендритных клеток.

Возможны два пути дифференцировки: из отдельной клетки-предшественника дендритной клетки или из общего предшественника миело-моноцитарной серии, который дифференцируется до стадии моноцита, а моноцит может дифференцироваться либо в тканевой макрофаг, либо в дендритную клетку.

Возможно, что предшественники дендритных клеток из костного мозга через кровяное русло заселяют различные нелимфоидные ткани: эпидермис кожи, слизистые оболочки,интерстициальные ткани сердца, почек и других органов.Заселение нелимфоидных тканей дендритными клетками стимулирует ростовой фактор - GM-CSF.Усиленная продукция GM-CSF в легочной ткани при воспалении ведет к рекрутированию в легочную ткань клеток типа Лангерганса.Самые ранние иммигранты в очаг бактериального воспаления в легких - это дендритные клетки-предшественники, экспрессирующие антигены МНС 2 класса. Прибывшие клетки остаются в связи с эпителиальными и дифференцируются в типичные дендритные клетки.

Дендритные клетки рекрутируются в эпителий дыхательных путей в ответ на аэрозольное введение бактериального ЛПС.

В эпителии воздухоносных путей (в частности, трахеи и бронхов) человека обнаружена сеть дендритных клеток, экспрессирующих антигены МНС 2 класса и сходных с клетками Лангерганса. Этот пул дендритных клеток постоянно истощается миграцией зрелых клеток в дренирующие лимфоузлы и постоянно обновляется за счет притока предшественников из костного мозга. Быстрый круговорот дендритных клеток слизистых отражает их адаптацию к постоянной экспозиции попадающих с вдыхаемым воздухом чужеродных антигенов, которые необходимо презентировать распознающим Т-лимфоцитам в регионарных лимфоузлах. Популяция дендритных клеток воздухоносных путей увеличивается под влиянием бактериальных компонентов и продуктов.

Дендритные клетки при саркоидозе.

Саркоидоз - системная гранулематозная болезнь.

При саркоидозе формируются структуры, состоящие из эпителиоидных клеток, фибробластов и нескольких типов иммунных клеток.В иммунной системе, дендритные клетки (DCs) являются специализированными антиген-презентирующими клетками (APCs).В периферической крови человека было идентифицировано две основных субпопуляции предшественников DCs: субпопуляция CD11c⁺ имеет миелоидное происхождение, в то время как CD11c^- плазмацитоидная субпопуляция, также называемая интерферон альфа /бета продуцирующими клетками, имеет лимфоидное происхождение. Субпопуляции DCs могут мигрировать к различным тканям, включая лимфоидную ткань, поэтому они расцениваются как циркулирующий пул тканевых DCs.Недавнее исследование DCs предположило, что различные субпопуляции по-разному DCs регулируют T-клеточный ответ. CD11c⁺ способны к поляризации нативных CD4⁺ T-клеток к Th1 клеткам, производящим IFN-g, в ответ на интерлейкин-12, в то время как CD11c^- стимулируют Th2 клетки, производящие IL-4, в ответ на IL-3.Появляются свидетельства, что DCs играют важную роль в различных состояниях.Двадцать четыре пациента с саркоидозом (8 мужчин и 16 женщин) которые поступили в клинику между маем 2000 г. и февралем 2002 г., были привлечены в исследование.

У всех пациентов саркоидоз был диагностирован клинически и гистологически.Во премя исследования, у четырех пациентов проводилось лечение кортикостероидами;остальные 20 пациентов не получали кортикостероиды в течение исследования.

Было выполнено окрашивание эозин-гематоксилином и иммуногистохимическое окрашивание биоптатов кожи двух пациентов с саркоидозом и лимфатического узла двух других пациентов.Были получены подобные результаты для всех четырех пациентов. Гистологическая экспертиза показала паттерн, типичный для саркоидной гранулемы, эпителиоидное ядро, окруженное слоем лимфоцитов, с большим количеством CD4⁺ клеток и меньшим числом CD8⁺ клеток. Множество фасцин-положительных (специфический маркер зрелых DCs) мононуклеарных клеток также было найдено в этом слое, также как LAMP-положительных (другой специфический маркер DCs) клеток и HLA-DR положительных клеток. Двойное окрашивание анти-фасцин и анти-HLA-DR антителами показало, что фасцин-положительные клетки в основном были HLA-DR положительными. Однако, также были обнаружены HLA-DR положительные и фасцин-отрицательные клетки. С другой стороны, двойное окрашивание анти-фасцин и анти-CD3 антителами показало, что многие CD3⁺ клетки контактировали с фасцин-положительными мононуклеарными клетками, предполагая, что DCs функционально взаимодействуют с T-клетками в гранулематозных повреждениях при саркоидозе. Также обнаружили, что многие клетки в окружении ядра гранулемы производили IFN-g. Существенное число клеток, производящих IL-4, также были обнаружены не только в окружении, но и внутри эпителиоидного ядра гранулемы. Двойное окрашивание для IL-4 и CD3 показало существование трех типов клеток: IL-4⁺ CD3⁺ клетки, IL-4⁺ CD3^- клетки и IL-4- CD3⁺ клетки.В последнее время накоплены свидетельства, что при воспалительных состояниях, подобных инфекциям, в ответ на сигналы опасности в виде цитокинов и хемокинов, происходит инфильтрация тканей дендритными клетками. Поэтому выдвинули гипотезу, что при саркоидозе, DCs мигрируют из периферической крови к гранулематозным повреждениям, где они накапливаются, таким образом уменьшая число DCs в периферической крови. В поддержку этой гипотезы обнаружили, что у пациентов с саркоидозом число DCs в периферической крови было значительно уменьшено. Это уменьшение было результатом существенного уменьшения и миелоидой субпопуляции CD11c⁺ и лимфоидной субпопуляции CD11c^-. Гистологически, множество фасцин-положительных и HLA-DR-положительных клеток и фасцин-положительных и LAMP-положительных клеток было найдено в лимфоцитарном окружении гранулемы, но не в эпителиоидном ядре. На основании этих результатов заключили, что множество зрелых DCs проникло только в лимфоцитарное окружение саркоидной гранулемы.

Уменьшение числа незрелых DCs в крови и накопление зрелых DCs в гранулеме предлагает, что процесс созревания DCs происходит в течение их движения из крови к гранулеме, или по достижении гранулемы.

Предыдущие исследования предположили присутствие DCs в саркоидных гранулематозных повреждениях из-за обнаружения S-100-положительных клеток. Однако, белок S-100 не является высоко специфическим маркером DCs.

Исследование показало, что DCs проникают в саркоидные гранулемы человека. DCs играют существенную роль в индукции антиген-специфического T-клеточного ответа. рамках парадигмы DC1/DC2, DC1 (миелоидые DCs) дифференцируют нативные T-клетки в Th1 клетки, в то время как DC2 (лимфоидные DCs) дифференцируют нативные T-клетки в Th2 клетки.

Гистиоцитоз из клеток Лангерганса.(прежние термины: гистиоцитоз Х, болезнь Хенда-Шюллера-Крисчена, эозинофильная гранулема, болезнь Таратынова, болезнь Леттерера-Сиве) - исключительно разнообразное по клиническим проявлениям и течению заболевание, характеризующееся накоплением и пролиферацией в очагах поражения клеток с характеристиками эпидермальных гистиоцитов - клеток Лангерганса. В начале 20 века различные варианты этого заболевания были охарактеризованы как самостоятельные нозологические. В 1953 г. L. Lichtenstein объединил ранее описанные варианты под общим названием «Гистиоцитоз Х». В 1973 г. С. Nezelof с соавт. идентифицировал гистиоциты из очагов поражения как клетки, несущие структурно-функциональные маркеры эпидермальных клеток Лангерганса. В 1987 г. историческое название “Гистиоцитоз Х” было предложено заменить термином “Гистиоцитоз из клеток Лангерганса”, так как последний отражает гистогенетическое происхождение клеток. Классификация.Выделяют моносистемную и полисистемную формы заболевания. Моносистемное заболевание может протекать с одним очагом поражения или двумя и более очагами,с нарушением и без нарушения функции жизненно важных органов.

Этиология и патогенез.

Этиология и патогенез не известны. Обсуждаются иммунопатологическая и опухолевая природа заболевания. В пользу иммунопатологической природы свидетельствует высокая частота спонтанных ремиссий, низкая летальность, отсутствие хромосомных аномалий в клетках из очагов поражения. В пользу опухолевой природы - клональный характер пролиферации клеток Лангерганса в очагах поражения. В патогенезе разнообразных клинических и морфологических проявлений ГКЛ ведущая роль отводится цитокинам, которые продуцируются Т-лимфоцитами и клетками Лангерганса в очагах поражения.

Диагностика. Основой морфологического диагноза ГКЛ служит выявление в очагах поражения крупных клеток, диаметром 15-25 мкм с овальным, почковидным или изрезанным ядром с нежным, равномерно распределенным хроматином и 1-2 обычно маленькими ядрышками. Диагноз ГКЛ считается доказанным при идентификации на этих клетках специфического маркера клеток Лангерганса - поверхностного CD1a антигена или выявлении при электронномикроскопическом исследовании уникальных цитоплазматических органелл - гранул Бирбека.Если диагностика основывается только на морфологических критериях, диагноз рассматривается как вероятный.Помимо клеток Лангерганса в очагах поражения присутствует различное количество эозинофилов, нейтрофилов, лимфоцитов, фагоцитирующих макрофагов, а также гигантские многоядерные клетки, очаги некроза и фиброз.