Сенсибилизация и синтез аллергических антител
Развитие аллергии начинается с первичного контакта с аллергеном. В слизистых оболочках дендритные клетки второго типа (DC2) захватывают антиген. В отличие от классического воспаления, DC2 продуцируют IL-4. Они мигрируют в лимфоузел и презентируют аллерген CD4+ Т-клеткам, направляя их по пути дифференцировки в Th2-лимфоциты.
Эпителиальные клетки выделяют цитокин TSLP, который индуцирует экспрессию костимулирующей молекулы OX40L на дендритных клетках. Взаимодействие через рецептор OX40 формирует именно «аллергические» Th2-клетки, которые помимо классических цитокинов выделяют провоспалительный TNFα.
Под влиянием IL-4 происходит переключение генов в В-лимфоцитах на синтез IgE. Это переключение (сближение V- и Cε-генов с вырезанием петли ДНК) может идти одноэтапно или двухэтапно. В результате синтезируется молекула IgE.
Особенности структуры IgE и связывание с рецептором
Молекула IgE (масса 190 кДа) имеет четыре C-домена в тяжелой цепи, что обеспечивает обширное пространство для контакта с рецептором. Она крайне нестабильна: разрушается при 56 °C, крайних значениях pH и воздействии восстановителей.
Большая часть IgE секретируется в слизистых оболочках. Своим доменом Cε3 антитело прочно связывается с высокоаффинным рецептором FcεRI на мембране тучных клеток. Этот рецептор состоит из трех цепей: α (связывает IgE), β и сигнальной γ-цепи с активационными последовательностями ITAM. Важно: простое оседание IgE на рецептор не вызывает реакции клетки.
Активация тучной клетки: внутриклеточные каскады
При повторном попадании аллерген перекрестно сшивает рецепторы FcεRI. Это активирует тирозинкиназу Lyn, а затем киназу Syk, которая запускает три параллельные сигнальные ветви:
- Быстрый ответ (дегрануляция). Syk активирует фосфолипазу С (PLC), которая расщепляет PIP2 на диацилглицерол и инозитолтрифосфат (TP3). Последний вызывает выброс ионов кальция, что вместе с диацилглицеролом активирует протеинкиназу С. Итог — сокращение цитоскелета и выброс готовых гранул.
- Промежуточный ответ. Активируется фосфолипаза А2 (PLA2), высвобождающая арахидоновую кислоту. Из неё синтезируются липидные медиаторы — эйкозаноиды.
- Поздний ответ. Запускается MAP-каскад (с участием Ras и факторов транскрипции), включающий гены цитокинов.
Фазы реакции и эффекты медиаторов
Клинически аллергия немедленного типа протекает в несколько этапов:
- Ранняя фаза (минуты): Обусловлена предобразованными факторами гранул тучных клеток. Главный медиатор — гистамин. Через H1-рецепторы он вызывает спазм гладких мышц бронхов, расширение сосудов (отёк), обильную секрецию слизи и зуд.
- Вторая волна: Секреция эйкозаноидов. Лейкотриены обусловливают медленную фазу бронхоспазма, а простагландин D2 расширяет сосуды.
- Поздняя фаза (через 4–6 часов): Выделившиеся хемокины и цитокины привлекают в ткани лейкоциты, в первую очередь эозинофилы. Эти клетки выделяют токсичные для тканей белки (например, главный щелочной белок MBP и эозинофильный катионный белок ECP), а также синтезируют собственные цитокины, поддерживая местное воспаление.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Каковы структура и функции высокоаффинного рецептора FcεRI?
Высокоаффинный рецептор FcεRI связывает свободные молекулы IgE-антител и при перекрестном сшивании запускает активацию и дегрануляцию клеток. Рецептор экспрессируется на тучных клетках, В-лимфоцитах, дендритных клетках и эозинофилах. Структура рецептора включает три типа цепей:
- α-цепь — связывает IgE-антитела (молекулярная масса 29,6 кДа).
- β-цепь — четырехкратно пронизывает клеточную мембрану (26,5 кДа).
- γ-цепь — сигнальная цепь массой 9,7 кДа, содержащая три активационные последовательности ITAM.
Связывание IgE обусловлено высоким сродством Fc-части антител к рецептору (Kd = 10⁻⁹–10⁻¹⁰ М). Перекрестное сшивание рецепторов вызывает конформационные изменения α-цепи, которые улавливаются тирозинкиназой Lyn, запуская внутриклеточный каскад.
Какова роль дендритных клеток второго типа (DC2) в развитии аллергического ответа?
Дендритные клетки второго типа (DC2) осуществляют презентацию аллергена и направляют дифференцировку CD4+ Т-лимфоцитов по пути Th2-клеток. Основные функции DC2 в аллергическом ответе:
- Продукция цитокинов — DC2 секретируют интерлейкин-4 (IL-4), который является главным индуктором Th2-ответа.
- Миграция — клетки перемещаются в региональный лимфатический узел для первичного иммунного ответа.
- Презентация антигена — в лимфоузле DC2 представляют антиген CD4+ Т-лимфоцитам в присутствии IL-4.
При повторном поступлении аллергена DC2 презентируют его Т-клеткам памяти местно, преимущественно в слизистых оболочках, что способствует развитию локальных аллергических реакций.
Как происходит переключение классов антител на синтез IgE в В-лимфоцитах?
Переключение синтеза антител на IgE происходит путем смены С-генов иммуноглобулинов на ген Cε под контролем интерлейкина-4 (IL-4). Процесс на уровне ДНК включает следующие этапы:
- Сближение генов — V- и Cε-гены сближаются, формируя петлю ДНК из промежуточных генов, которая затем вырезается.
- Транскрипция и трансляция — образованный тандем генов V и Cε транскрибируется в мРНК, транслирующуюся в тяжелую H-цепь IgE.
Механизм переключения может быть одноэтапным (с гена Cμ на Cε) или двухэтапным (через ген Cγ4). Дополнительно процесс стимулируется взаимодействием растворимой формы рецептора CD23 с молекулой CD21 на В-лимфоцитах, что запускает внутриклеточный сигнал через тирозинкиназу Lyn.
Каковы основные физико-химические свойства и период полувыведения молекулы IgE?
Молекула IgE представляет собой 8S мономерный иммуноглобулин с молекулярной массой 190 кДа, состоящий из двух тяжелых (ε) и двух легких цепей. Период полувыведения сывороточного IgE составляет 2,5 суток. Основные физико-химические свойства:
- Структура ε-цепи — содержит четыре C-домена, обеспечивающих большее пространство для взаимодействия с Fc-рецептором.
- Гликозилирование — молекула имеет высокую степень гликозилирования C-доменов (до 12% углеводов, 6 сайтов).
- Стабильность — IgE обладает высокой чувствительностью к прогреванию при 56 °C, крайним значениям кислотности (pH 11) и восстановлению β-меркаптоэтанолом.
Три каскада внутри тучной клетки легко запомнить по времени: «Дегрануляция, Липиды, Гены». Сначала (за секунды) клетка выбрасывает готовые гранулы гистамина, затем (минуты) синтезирует липиды (эйкозаноиды) из мембраны, и лишь потом (часы) считывает гены для сборки новых цитокинов.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему при первом контакте с аллергеном не возникает симптомов?
Первичный контакт нужен для сенсибилизации: дифференцировки Th2-клеток, выработки IgE и их фиксации на рецепторах FcεRI тучных клеток. Симптомы появляются только при повторном контакте, когда аллерген перекрестно сшивает уже зафиксированные на клетке антитела.
Можно ли активировать тучную клетку без аллергена и антител IgE?
Да, дегрануляция тучных клеток напрямую зависит от повышения уровня кальция внутри клетки. Этот процесс также могут запускать анафилатоксины (например, компонент комплемента С5а), кальциевые ионофоры и некоторые фармакологические препараты.
В чем отличие эффектов гистамина и лейкотриенов при астме?
Гистамин высвобождается мгновенно и отвечает за острую, раннюю фазу спазма бронхов. Лейкотриены же синтезируются в ходе реакции (эйкозаноидный путь) и обусловливают медленную, но более затяжную фазу бронхоспазма.
Что ещё разобрать по теме
- Гуморальная регуляция выработки IgE при участии низкоаффинных рецепторов CD23.
- Особенности микроокружения (включая роль дигидрооксивитамина D), способствующего Th2-дифференцировке.
- Детальный механизм генетического переключения изотипа на ген Cε.
- Морфологические изменения тучных клеток в процессе активной дегрануляции.
- Характеристика 4 основных белков специфических гранул эозинофилов.
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Гиперчувствительность I типа» и ещё 723 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 23 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Иммунитет в защите и повреждении организма. Патология иммунитета»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.