Паттерновое (групповое) распознавание
Групповое распознавание лежит в основе врожденного иммунитета. Его главная задача — выявлять консервативные молекулярные структуры, характерные для целых групп патогенов (образы патогенности).
Этот механизм формировался в процессе филогенеза, поэтому дискриминация на «свое» и «чужое» здесь совершенна. Рецепторы изначально запрограммированы распознавать только чужеродные молекулы и игнорировать собственные ткани. К ним относятся TLR, NLR, CLR, RIG, DAI, растворимые и Scavenger-рецепторы.
Гены, кодирующие эти рецепторы, жестко детерминированы. В результате все клетки популяции (преимущественно миелоидного ряда, но также и любые другие ядерные клетки) несут на своей поверхности идентичный набор сенсоров. Ответ на угрозу возникает немедленно, без потребности в дополнительных костимулирующих сигналах. Однако иммунологическая память при этом не развивается: каждая новая встреча с патогеном отрабатывается иммунной системой как в первый раз.
Антигенное (индивидуальное) распознавание
Индивидуальное распознавание — прерогатива адаптивного иммунитета, который представляют B- и T-лимфоциты. Объектом поиска здесь выступают конкретные антигенные эпитопы. Они могут находиться как в составе свободных молекул, так и презентироваться в комплексе с молекулами MHC.
Специфичность таких рецепторов (BCR на B-клетках, TCR-γδ и TCR-αβ на T-клетках) не заложена в геноме изначально. Она формируется совершенно случайно в процессе дифференцировки каждого отдельного лимфоцита в онтогенезе. Из-за этого распределение рецепторов носит клональный характер: каждый клон лимфоцитов распознает только свой антиген.
Для полноценного запуска ответа одного лишь связывания с антигеном недостаточно — обязательно требуется костимуляция. На развитие такой реакции уходит время, зато клональный принцип организации создает возможность формирования иммунологической памяти.
Проблема случайности и аутоиммунитет
Поскольку антигенраспознающие рецепторы адаптивного иммунитета генерируются случайным образом, неизбежно появляются клоны, нацеленные на собственные структуры организма.
Чтобы предотвратить саморазрушение, требуются дополнительные механизмы селекции. Их задача — выявить и уничтожить аутореактивные, «опасные» лимфоциты. Тем не менее, эта дискриминация несовершенна. Если механизмы отбора дают сбой, сохранившиеся «ненужные» клоны могут запустить аутоиммунные процессы — агрессивные реакции против собственных антигенов, приводящие к повреждению тканей хозяина.
Взаимосвязь врожденного и адаптивного иммунитета
Оба типа распознавания не работают изолированно, образуя целостную систему защиты организма.
- Фундамент: Врожденный иммунитет является базой для адаптивного. Лимфоциты способны распознать антиген только в процессе презентации, которую осуществляют преимущественно клетки врожденного иммунитета.
- Эффекторная стадия: Непосредственное удаление антигена и несущих его клеток происходит с помощью механизмов врожденного иммунитета. Однако благодаря адаптивному звену эти базовые реакции получают специфический компонент — строгую направленность на конкретный антиген, что резко повышает их эффективность.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие клетки выступают в роли антигенпрезентирующих клеток для запуска адаптивного ответа?
В роли «профессиональных» антигенпрезентирующих клеток выступают дендритные клетки, макрофаги и В-лимфоциты. При этом для запуска первичного иммунного ответа критически важны именно дендритные клетки.
- Дендритные клетки — эффективно активируют наивные Т-клетки и запускают первичный ответ.
- Макрофаги — активируют эффекторные Т-клетки и клетки памяти.
- В-лимфоциты — активируют хелперные Т-лимфоциты.
Также существуют «непрофессиональные» антигенпрезентирующие клетки (например, эндотелиальные и эпителиальные), которые могут приобретать эти свойства при активации в условиях воспаления.
В комплексе с какими классами молекул MHC презентируются антигены T-хелперам и цитотоксическим T-лимфоцитам?
Антигены презентируются Т-лимфоцитам в комплексе с молекулами главного комплекса гистосовместимости (MHC) первого или второго класса в зависимости от типа клетки.
| Тип Т-лимфоцита | Класс молекул MHC | Корецептор |
|---|---|---|
| Т-хелперы | MHC-II | CD4 |
| Цитотоксические Т-лимфоциты | MHC-I | CD8 |
Распознавание комплекса MHC-антиген является необходимым условием для активации Т-клеток, при этом корецепторы обеспечивают сродство к определенным классам MHC.
Какие виды селекции проходят лимфоциты для предотвращения аутоиммунных реакций?
Для предотвращения аутоиммунных реакций лимфоциты проходят процесс отрицательной селекции, направленный на элиминацию аутореактивных клонов.
- Отрицательная селекция В-лимфоцитов — происходит в костном мозге, селезенке и лимфоузлах, обеспечивая элиминацию аутоспецифических В-клеток при ответе на аутоантиген.
- Отрицательная селекция Т-лимфоцитов — протекает в тимусе, где развивающиеся тимоциты взаимодействуют с клетками стромы. При распознавании собственных антигенов аутореактивные клоны уничтожаются путем апоптоза.
Также Т-клетки проходят положительную селекцию и β-селекцию, но именно отрицательная ограничивает агрессивность к собственным молекулам.
Какие конкретно молекулярные паттерны (PAMP) распознаются рецепторами врожденного иммунитета?
Рецепторы врожденного иммунитета распознают консервативные структуры микроорганизмов — патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (PAMP).
К основным видам PAMP относятся:
- Липополисахариды (LPS) — характерны для грамотрицательных бактерий.
- Липотейхоевые кислоты — присутствуют у грамположительных микроорганизмов.
- Пептидогликаны — компоненты клеточной стенки бактерий.
- Тейхоевые кислоты — распознаются мембранными рецепторами.
- Зимозан и липоарабиноманнан — экзогенные лиганды для мембранных рецепторов.
- ДНК — бактериального происхождения.
- РНК — вирусного происхождения.
Эти структуры стабильны, мало изменяются в процессе эволюции и однозначно связаны с патогенностью микроорганизмов.
Какие молекулы обеспечивают костимулирующий сигнал при активации лимфоцитов?
Костимулирующий сигнал при активации лимфоцитов обеспечивается парным взаимодействием молекул на поверхности антигенпрезентирующих клеток (АПК) и Т-лимфоцитов.
Основные активирующие пути костимуляции:
- CD80 (B7-1) и CD86 (B7-2) — лиганды на поверхности АПК (дендритных клеток, макрофагов, В-клеток), которые связываются с рецептором CD28 на Т-клетках.
- ICOSL — лиганд на АПК, взаимодействующий с рецептором ICOS на Т-лимфоцитах.
Передача сигнала через эти молекулы дополняет специфический сигнал от Т-клеточного рецептора и является обязательным условием для полноценной активации Т-клеток; отсутствие костимуляции приводит к анергии.
Чтобы не путать типы распознавания: Паттерновое — как стандартная пожарная сигнализация (срабатывает немедленно у всех одинаково, реагирует на дым, генетически встроена). Антигенное — как сканер сетчатки глаза (индивидуально, требует времени на проверку профиля, но зато «запоминает» нарушителя).
Вопросы с занятий и экзамена
Почему врожденный иммунитет не вызывает аутоиммунных заболеваний?
Его рецепторы сформировались в филогенезе и генетически запрограммированы распознавать только чужеродные консервативные молекулы, поэтому дискриминация «свое-чужое» совершенна.
Могут ли антигенные эпитопы распознаваться в свободном виде?
Да, но только определенными рецепторами (например, B-лимфоцитами). В других случаях эпитопы должны быть встроены в молекулы MHC для презентации.
Что означает клональное распределение рецепторов?
Это принцип адаптивного иммунитета, при котором каждый отдельный клон лимфоцитов несет на своей поверхности уникальные рецепторы, реагирующие только на один строго определенный антиген.
Что ещё разобрать по теме
- Строение и функции паттернраспознающих рецепторов (TLR, NLR, CLR, RIG, DAI).
- Механизмы презентации антигена в комплексе с молекулами MHC.
- Этапы и механизмы селекции клонов лимфоцитов в онтогенезе.
- Роль костимуляции в активации адаптивного иммунного ответа.
- Взаимодействие эффекторных механизмов врожденного иммунитета со специфическими компонентами.
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Иммунологическое распознавание» 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 «Введение в иммунологию»
Весь раздел «Введение в иммунологию»Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.