Раздел 9

ОСЪЩЕСТВЯВАНЕ НА ИМУННИЯ ОТГОВОР В ПЕРИФЕРНИТЕ ЛИМФОИДНИ ОРГАНИ


         След като придобият имунна компетентност и функционална годност в централните лимфоидни органи, В- и Т-лимфоцитите преминават в т. нар. периферни или вторични лимфоидни органи. Там се подготвя и развива имунният отговор. Лимфоцитите се срещат с антигена и това ги активира. Те пролиферират, давайки клетъчни клонове, и търпят антиген-зависимо диференциране до клетки-ефектори и клетки на паметта.

1. Видове периферни лимфоидни органи. Строеж на лимфните възли и слезката

         Периферни лимфоидни органи са лимфните възли, слезката (далакът) и т. нар. некапсулирана или мукозо-асоциирана лимфоидна тъкан (съкр. MALT от англ. mucosa-associated lymphoid tissue) по лигавиците на дихателния, храносмилателния и пикочно-половия път. MALT включва сливиците, третата сливица, Пайеровите плаки, апендикса и още редица по-малки лимфоидни струпвания.

         Различните периферни лимфоидни органи са разположени така, че да обхващат всички възможни входни врати за патогени. Ако антигенът е проникнал през наранена тъкан, той от тъканната течност ще премине в лимфата и ще достигне най-близкия лимфен възел. За антигените, попаднали направо в кръвообращението, отговаря слезката, а за тези по лигавиците – некапсулираната лимфоидна тъкан. Лимфоцити непрекъснато мигрират от лимфоидните органи в кръвта и обратно и така свързват отделните части на периферната имунна система.

         Всеки лимфен възел е обвит със съединително-тъканна капсула и се състои от кортекс, паракортекс и медула. Кортексът (кората) е предимно В-лимфоцитна област. В нея се разграничават клетъчни струпвания, наречени фоликули. Фоликул, който не участва в имунен отговор, се нарича първичен и е сравнително малък и плътен. Когато се включи в имунен отговор, фоликулът се уголемява и става вторичен. В средата му се оформя светъл участък, наречен герминативен център – място за усилено делене и диференциране на В-лимфоцитите.

         Паракортикалната област съдържа предимно Т-лимфоцити, поради което се нарича още тимус-зависима или Т-зависима. Нейните клетки пролиферират при клетъчен имунен отговор.

         Медулата (сърцевината) е богата на плазмоцити, които секретират антитела.



         Слезката също е заградена със съединително-тъканна капсула. Състои се от две ясно разграничени части – бяла пулпа, която всъщност е лимфоидният орган, и червена пулпа, която е изградена от повлекла и венозни синуси и изпълнява други функции. Бялата пулпа е струпана около някои артериални разклонения (артериоли). Най-близката до тях лимфоидна тъкан се нарича периартериолна или Т-клетъчна зона на бялата пулпа. По-периферно, на границата с червената пулпа, се намира т. нар. маргинална или В-клетъчна зона на бялата пулпа. Тя съдържа фоликули, подобни по строеж и функция на тези в кората на лимфните възли.



2. Клетъчни взаимодействия при имунния отговор

         Имунният отговор включва не само преките действия на имунната система срещу антигена, а и тяхната подготовка. Самата реакция на антителата и Т-лимфоцитите с антигена е само последната, заключителна фаза на имунния отговор. Тя се нарича ефекторна, а пряко участващите в нея клетки и молекули – ефектори. За ефекторната фаза и при хуморалния, и при клетъчния имунен отговор вече знаем достатъчно от предишните раздели. Сега ще разгледаме как попадането на антиген в организма води до образуване на специфични за него ефектори. Докато ефекторната фаза може да протича във всеки орган и често обхваща целия организъм, предхождащите я процеси имат точно определено място – периферните лимфоидни органи.

         Подготовката на имунния отговор изисква взаимодействие на три основни типа клетки: Т-лимфоцити, В-лимфоцити и антиген-представящи клетки. Взаимодействащите клетки си сигнализират както чрез пряк допир, така и паракринно. Пример за сигнализация чрез пряк допир е активирането на Т-лимфоцит при свързване на Т-клетъчния му рецептор с Ag + MHC. Като паракринни сигнали в имунната система служат група белтъци, наречени цитокини. Секретираният от дадена клетка цитокин действа, като се свързва със специфичен рецептор върху друга клетка. За целта обаче е нужно двете клетки да са съвсем близо, понеже цитокините не са ефективни в ниски концентрации. Пример за цитокин е гама-интерферонът. Вече са изучени доста цитокини и повърхностни сигнални молекули, но тук ще споменем само една-две от най-важните.

2.1. Активация на Т-лимфоцитите. Клетъчен имунен отговор

         Активирането на Т-лимфоцитите изисква ангажиране на Т-клетъчния им рецептор и следователно е работа на антиген-представящите клетки. В организма антиген-представящите клетки (в широк смисъл) са огромно и хетерогенно множество и не всички са еднакво годни за тази функция. В подготовката на имунния отговор участват сравнително малка част от тях, често наричани професионални антиген-представящи клетки. Те освен МНС-І експресират и МНС-ІІ и в повечето случаи са мононуклеарни фагоцити.

         Т-лимфоцитите, които още не са участвали в имунен отговор, се наричат нестимулирани или девствени. Както знаем, те в никакъв случай не са недиференцирани клетки. Още когато напускат тимуса, те са напълно имунокомпетентни и експресират CD4 или CD8, което значи, че са детерминирани да станат съответно Т-помощници или Т-убийци. С други думи, нестимулираният Т-лимфоцит има нужната квалификация, за да участва в имунен отговор. Той обаче е в състояние на покой, от което не е лесно да бъде изваден.

         Логично е да очакваме Т-лимфоцитът да се активира, когато Т-клетъчният му рецептор свърже Ag + МНС. При девствените Т-клетки обаче това е само необходимо, но не и достатъчно условие. Нужен е и допълнителен сигнал – свързване с определен мембранен белтък, означаван като В7. Само един тип професионални антиген-представящи клетки експресират В7 и съответно могат да активират девствен Т-лимфоцит. Те са вид мононуклеарни фагоцити и се наричат дендритни клетки, понеже цитоплазмата им образува дълги дървовидни израстъци.

         Дендритните клетки са най-многобройни непосредствено под външните повърхности на организма – кожата и лигавиците. В кожата те са описани отдавна под името Лангерхансови клетки. Другите тъкани на организма също съдържат разпръснати дендритни клетки, макар и в по-малко количество.

         Дендритните клетки, както и останалите мононуклеарни фагоцити, могат да разпознават патогените чрез неспецифични рецептори и да ги фагоцитират. Освен това дендритните клетки са склонни да поглъщат всякакви макромолекули и техни агрегати. При възпаление фагоцитната активност на дендритните клетки се усилва.

         След като фагоцитира някакви частици, дендритната клетка променя поведението си. Тя напуска своята тъкан и се придвижва до най-близкия периферен лимфоиден орган. Там представя на Т-лимфоцитите пептиди от погълнатите и смлени антигени в комплекс с МНС. Като професионална антиген-представяща клетка тя експресира както І, така и ІІ клас МНС. Представянето на фагоцитирани антигенни пептиди върху ІІ клас МНС е нужно за активирането на Т-помощниците. Важна особеност на дендритните клетки е, че те могат да представят фагоцитирани антигенни пептиди и върху І клас МНС. Както знаем, по правило върху І клас МНС се представят ендогенни пептиди (т.е. синтезирани в самата клетка). Способността на дендритните клетки да представят по този начин и екзогенни пептиди им позволява, без да бъдат заразени с вирус, да представят вирусни антигени на бъдещите Т-убийци.

         За активиране на нестимулирания Т-помощник е достатъчно дендритната клетка да представи "неговия" антиген върху МНС-ІІ заедно с В7. За активиране на нестимулирания Т-убиец обаче е нужно не само представяне на антигена върху МНС-І и В7, а и взаимодействие с Т-помощник. Т-убийците и Т-помощниците, специфични за един и същ антиген, не могат пряко да се разпознаят помежду си. Повърхността на дендритната клетка обаче може да им служи като място за среща, доколкото там антигенът е представен едновременно и върху МНС-І, и  върху МНС-ІІ. Вероятно Th-клетката помага на бъдещия убиец, като отделя определен цитокин, наречен интерлевкин-2 (IL-2).


Предполагаем механизъм на активиране на предшествениците на Т-убийците



         Щом Т-клетката (независимо дали е помощник или убиец) бъде активирана, тя започва да се дели. Пролиферацията се поддържа от IL-2, синтезиран от Т-лимфоцитите – било от същите Т-лимфоцити, които се стимулират от него, било от друга тяхна субпопулация.

         Не след дълго имунната система разполага с цели клонове от активирани Т-клетки, специфични за дадения антиген и готови за действие. Ако получените Т-лимфоцити са помощници от тип Th2, те ще задействат хуморален имунен отговор (вж. по-долу). Ако са убийци и помощници от тип Th1, те ще осъществят клетъчен имунен отговор. За целта те напускат периферния лимфоиден орган, в който са се развили, и с кръвта и лимфата достигат най-различни други тъкани. Т-убийците търсят заразени с вирус клетки, за да ги лизират, а Th1-клетките – заразени с вътреклетъчен патоген фагоцити, за да ги активират. Така клетъчният имунен отговор навлиза в своята ефекторна фаза. Терминът "Т-ефектор" често се използва като синоним на "Т-убиец", но за напълно диференцираните и активни Т-помощници също можем да кажем, че са ефектори.

2.2. Активация на В-лимфоцитите. Хуморален имунен отговор

         Периферните лимфоидни органи съдържат многобройни нестимулирани В-лимфоцити, снабдени с IgM- и IgD-рецептори. Разнообразието им е толкова голямо, че се очаква за всеки възможен проникнал антиген да има поне няколко В-клетки, които да го разпознаят и свържат. На тях ще се основе хуморалният имунен отговор.

         Доколкото разпознават антигена в нативния му вид, В-лимфоцитите не се нуждаят от антигенно представяне от типа, който наблюдаваме при Т-лимфоцитите. Някои клетки от микрообкръжението на периферните лимфоидни органи обаче са специализирани да адсорбират на повърхността си антигените и да ги задържат там дълго време. Можем да ги наречем антиген-представящи клетки за В-лимфоцитите, доколкото те улесняват достъпа на В-лимфоцита до антигена. Вероятно тези клетки осигуряват и допълнителни стимулиращи сигнали за В-лимфоцитите, аналогично на дендритните клетки за Т-лимфоцитите.

         Активацията на В-лимфоцитите зависи от типа на антигена. Знаем, че някои антигени – полизахариди и липополизахариди, са тимус-независими. За да се активира В-лимфоцит, специфичен за такъв антиген, е нужно само свързване на антигена с имуноглобулиновите рецептори и може би някаква помощ от страна на гореспоменатите антиген-представящи клетки. Активираният В-лимфоцит се дели и образува клон, чиито клетки в крайна сметка се диференцират до плазмоцити, секретиращи IgM-антитела.

         Повечето антигени са тимус-зависими и не активират В-лимфоцитите сами по себе си. В този случай освен свързване на антигена с имуноглобулиновите рецептори е нужен и Т-помощник, специфичен за същия антиген. Поначало Т-клетките и В-клетките са пространствено разделени в различни зони на периферните лимфоидни органи (вж. схемите на лимфен възел и слезка). След като обаче Т-помощниците от тип Th2 се активират и размножат, те преминават в В-клетъчните области, за да взаимодействат с В-лимфоцитите.

         Механизмът, по който В- и Т-клетката се разпознават, вече беше разгледан накратко в раздела за функциите на Т-убийците и Т-помощниците. В-лимфоцитът може да поглъща и смила антигените, свързани с повърхностните му рецептори, и да представя получените пептиди върху МНС ІІ клас. Така В-лимфоцитът става антиген-представяща клетка за Т-лимфоцита и двете клетки установяват контакт.


Разпознаване и активиране на В-лимфоцита от Т-помощника


         Чрез отделяне на цитокини Т-помощникът активира В-лимфоцита и го тласка към пролиферация. След това пак цитокини, отделени от Т-помощниците, карат В-лимфоцитите от получения клон да се диференцират. При В-лимфоцитите антиген-зависимото диференциране включва по-забележими промени, отколкото при Т-лимфоцитите, затова ще го разгледаме по-подробно.

         Един от важните процеси при диференцирането на В-лимфоцита е "изборът" на класа имуноглобулин, който ще се секретира. Според това какви точно интерлевкини отделя Т-помощникът, В-лимфоцитът може да остане IgM-синтезираща клетка или да премине към синтеза на IgG, IgA или IgE. Тази смяна на класа имуноглобулин се нарича изотипно превключване. За разлика от синтезата на IgD, която става чрез алтернативно зреене на мРНК, изотипното превключване изисква рекомбинация на ДНК. Тя наподобява V(D)J-пренареждането и се състои в изрязване на локусите за излишните константни части, разположени между V-областта и избраната С-област. Затова В-клетка, веднъж превключила към IgG, IgA или IgE, никога повече не може да синтезира IgM – генът е изгубен.



         Друг важен процес в антиген-зависимото диференциране на В-лимфоцитите е соматичната хипермутация на гените за вариабилните области (вж. раздел Генетична основа на антителата). Соматична хипермутация извършват само клетките, осъществили изотипно превключване. Затова антителата от клас IgM рядко имат висок афинитет към антигена, докато при IgG, IgA и IgE това е често явление.

         В крайна сметка В-лимфоцитът губи имуноглобулиновите рецептори по мембраната си, но за сметка на това започва да синтезира и секретира разтворими антитела. Цитоплазмата му увеличава обема си и се изпълва с разрасналата се ендоплазмена мрежа. В-лимфоцитът е достигнал последния етап на своето развитие – превърнал се е в плазмоцит. Тази крайно диференцирана клетка не може да се дели и има сравнително кратък живот – от няколко денонощия до 2-3 седмици.

         За разлика от Т-ефекторите плазмоцитите няма нужда да напускат органа, в който са се развили, защото антителата, независимо къде са секретирани, се разпространяват с кръвта и лимфата из целия организъм.

3. Имунна памет. Първичен и вторичен имунен отговор. Принцип на ваксинацията

         Специфичният имунитет се нарича придобит не само защото имунният отговор "се разработва" след проникването на патогена, а и защото силата му зависи от това дали даденият патоген вече е познат на имунната система. Когато антигенът е проникнал в организма за пръв път, имунният отговор срещу него се нарича първичен, а при второ или следващо проникване – вторичен. Отдавна е забелязано, че вторичният имунен отговор е значително по-бърз и по-силен от първичния. Обикновено няма съществено допълнително усилване при трета и следваща среща със същия антиген.

         Причината първичният имунен отговор да отстъпва на вторичния е, че има по-лош старт – започва от твърде малко клетки. Размножаването им изисква доста последователни деления, а за всяка митоза са нужни часове. Затова след проникването на антигена минават няколко денонощия, докато имунният отговор срещу него стане забележим, а през това време организмът е принуден да разчита само на вродения имунитет. Неизбежно е обаче нестимулираните Т- и В-лимфоцити да съществуват само в едно или няколко копия. В тялото просто няма достатъчно място и ресурси, за да може всеки от милионите различни девствени лимфоцити да образува клон. Освен това не може да се предскаже какви антигени ще проникнат в организма и съответно кои от лимфоцитите наистина ще потрябват; ясно е само, че повечето нестимулирани лимфоцити така и няма да участват в никакъв имунен отговор. Имунната система не може да поддържа ефективни средства за реакция срещу всички възможни хипотетични антигени. Друг е обаче въпросът с антигените, които вече са проникнали веднъж в организма. Биологично обосновано е да се запази готовност за ефективна реакция срещу тях, защото те явно се съдържат в околната среда и винаги могат да проникнат отново.

         Способността на имунната система да различава повторно появилите се от новопоявилите се антигени се нарича имунна памет и се основава на имунокомпетентни лимфоцити. Както Т-, така и В-лимфоцитите включват специализирани клетки на паметта, функционално различни както от нестимулираните лимфоцити, така и от ефекторите. Те се подбират измежду клетките с най-високо сродство към антигена и при повторна среща с него се активират много по-лесно от нестимулираните лимфоцити, пролиферират и дават нови ефектори.

         Когато даден имунен отговор приключи успешно с унищожаване на антигена, повечето специфични за него Т-лимфоцити загиват. Малка част обаче остават и се превръщат в Т-клетки на паметта. Те могат да живеят дълго, понякога десетки години. Ако прекарана инфекция остави траен и дори пожизнен имунитет, това се дължи на Т-клетките на паметта. Тимусът може да си позволи да инволюира с възрастта именно защото с времето за все повече антигени има Т-клетки на паметта и са все по-малко новите антигени, за които се разчита на новообразувани Т-лимфоцити.

         Докато за Т-клетките на паметта се смята, че са бивши ефектори, това явно е невъзможно за В-клетките на паметта. Както знаем, ефекторът на В-клетъчния ред – плазмоцитът, е крайно диференцирана клетка с къс живот. Затова още докато трае хуморалният имунен отговор, някои В-лимфоцити с висок афинитет към антигена вместо до плазмоцити се диференцират до В-клетки на паметта. Това става под контрола на Т-помощниците и засяга В-лимфоцити, претърпели изотипно превключване. Затова вторичният хуморален имунен отговор се основава главно на IgG, IgA и IgE, докато IgM-антителата се образуват приблизително в същото количество и за същото време като при първичния имунен отговор. Както и трябва да очакваме, Т-независимите антигени не оставят забележима имунна памет, защото няма кой да каже на специфичните за тях В-лимфоцити да станат клетки на паметта.


Динамика на образуването на IgM и IgG-антитела при първичен и вторичен имунен отговор. По Roitt (1994) с малки изменения.



         За да свърже ефективно антигена при повторна поява, повърхността на В-клетките на паметта е гъсто осеяна с имуноглобулинови рецептори (макар и не от клас IgD – той е изгубен при първата антигенна стимулация). Свързването активира В-клетката на паметта, тя се дели и от получения клон се образуват както плазмоцити, така и нови клетки на паметта.

         Макар да са по-трайни от плазмоцитите, В-клетките на паметта все пак имат сравнително къс живот – няколко седмици. Затова В-клетъчната памет не е особено трайна. Когато антиген, попаднал в организма месеци или години след първото проникване, предизвика хуморален имунен отговор от вторичен тип, това се дължи на запазените Th-клетки на паметта. Ролята на Т-помощниците за вторичния хуморален имунен отговор личи най-добре при опити, в които един и същ хаптен се конюгира с различни носители. От таблицата се вижда, че за да има вторичен имунен отговор срещу даден хаптен, той трябва при втората си поява да бъде физически свързан с познат носител.


Опит, показващ важността на носителя (т.е. Т-клетъчните епитопи) за вторичния хуморален имунен отговор срещу хаптена. По Roitt (1994). BSA – говежди серумен албумин, OVA – яйчен албумин (носители), DNP – динитрофенол (хаптен).



         Превъзходството на вторичния имунен отговор над първичния се използва при активната имунизация (ваксинацията) – основен метод за имунопрофилактика. Тя се използва за патогени, с които имунната система поначало може да се справи, но не винаги успява при първичния имунен отговор. Активната имунизация е въвеждане в организма на обезвреден патоген или отделни негови съставки. Имунната система се запознава с вкараните антигени, развива първичен имунен отговор срещу тях и изгражда имунна памет. Така при евентуална среща с истинския причинител имунният отговор ще бъде вторичен и най-вероятно ще успее да предотврати болестта.

         Когато имунизацията се прави с отделни пречистени антигени на микроорганизма, те най-често са негови повърхностни белтъци или токсини, превърнати в безвредни токсоиди (вж. раздел Функции на антителата). Срещу тях се образуват антитела. Когато ваксината се приготвя от цялостния патоген, той се обезврежда или като просто се умъртви – убити ваксини, или като се отслаби (атенюира), т.е. остави се да натрупа мутации, които понижават вирулентността му – живи атенюирани ваксини. При убитите ваксини имунният отговор отново е хуморален, но разнообразието от антитела е по-голямо, защото те се образуват срещу всички белтъци на патогена. Живи атенюирани ваксини се използват, когато трябва да се изгради клетъчен имунитет. Такъв е случаят с микобактериите и редица вируси. Недостатък на атенюираните ваксини е, че са опасни за хора, чиято имунна система по някаква причина в момента не работи ефективно. При такива пациенти живият патоген от ваксината може да предизвика усложнения и дори болест, сравнима по тежест с естествената инфекция.


Основни източници

        Ванков В., Г. Гълъбов. Анатомия на човека. Трето издание. Медицина и физкултура, София, 1990.

        Маркова М. (1999). Имунитетът. Наука и техника, год. ІV, бр. 12: 41-46.

        Стайтс Д.П., А.И. Тер, Т.Дж. Парслоу. Обща и клинична имунология. Национален център по заразни и паразитни болести, София, 1997. (Превод от: Stites D.P., A.I. Terr, T.G. Parslow (Eds.). Basic and Clinical Immunology. 8th Edition. Appleton & Lange, San Mateo.)

        Goldman A.S., B.S. Prabhakar (2002). Immunology overview. In: Baron S. (Ed.). Medical Microbiology. 4th Edition. University of Texas Medical Branch, Texas. [Online] http://gsbs.utmb.edu/microbook/ch001a.htm

        Golub E.S. Immunology, a synthesis. Sinauer Associates, Inc., 1987.

        Roitt I. Essential Immunology. 8th Edition. Blackwell, Oxford, 1994.


URL http://www.mayamarkov.com/biology/I09Peripheria/I09Peripheria.htm


Публикувано 2006
Copyright © Майя Маркова
 
Предишен раздел
Основна страница
Следващ раздел