Aktivované lymfocyty sú zvýšené alebo znížené - čo to znamená? Aktivácia B-lymfocytov. Vplyv antigénov na B-lymfocyty Ako sa pripraviť na testovanie na leukocytové agranulocyty
Strana 48 z 92
B-lymfocyty reagujú na tri rôzne typy antigénov
1 Antigény 1. typu nezávislé od týmusu
Niektoré antigény, ako napríklad bakteriálny lipopolysacharid, sú v dostatočne vysokých koncentráciách schopné polyklonálnej aktivácie veľkej časti populácie B-lymfocytov, t.j. antigénna špecificita receptorov na povrchu buniek pri takejto aktivácii nehrá rolu. Pri nízkej koncentrácii takýchto antigénov, ktorá nevedie k polyklonálnej aktivácii, tie B-lymfocyty, v ktorých sú imunoglobulínové receptory špecifické pre tieto antigény, ich pasívne zaostria na svojom povrchu. Zároveň tieto antigény vďaka svojej vlastnej mitogénnej aktivite stimulujú bunkovú proliferáciu (obr. 6.13, a).
2 antigény 2. typu nezávislé od týmusu
Niektoré lineárne antigény, ktoré sa v tele pomaly rozkladajú a majú určitým spôsobom organizovaný často sa opakujúci determinant, napríklad pneumokokový polysacharid, polyméry D-aminokyselín, polyvinylpyrolidón, sú tiež schopné stimulovať B-lymfocyty priamo bez účasti T. -bunky, t.j. sú nezávislé od týmusu. Dlhodobo pretrvávajú na povrchu špecializovaných makrofágov marginálneho sínusu lymfatických uzlín a marginálnej zóny sleziny. Väzba týchto antigénov na antigén-špecifické B bunky prebieha s vysokou aviditou a je spôsobená skríženou reakciou antigénnych determinantov s imunoglobulínovými receptormi (obr. 6.13.0).
Antigény oboch typov nezávislé od týmusu spôsobujú prevládajúcu syntézu IgM a nimi indukovaná imunitná odpoveď prakticky nie je sprevádzaná tvorbou pamäťových buniek.
◄
Ryža. 6.9. Biochemické mechanizmy aktivácie T-buniek. Spomedzi procesov stimulovaných antigénom a interleukínom-1 je pravdepodobne najdôležitejšia aktivácia fosfolipázy, ktorá štiepi fosfatidylinozitoldifosfát na dva dôležité mediátory, diacylglycerol a inozitoltrifosfát. Zvýšenie koncentrácie Ca2+ v bunke aktivuje rôzne enzymatické systémy, čo v konečnom dôsledku vedie k stimulácii syntézy RNA, proteínu a interleukínu-2. (Kyselina 5-GPETEK 5-hydroperoxyeikozotetraénová, kyselina 5-GETG K - 5-hydroxyeikozotetraénová, cGMP -cyklický 3",5"-guanozínmonofosfát.) "Kaskáda" kyseliny arachidónovej je prevzatá z prehľadu Haddena J. W., Coffey R. G. In: Mechanisms of Lymphocyte Activation and Immune Regulation Gupta S., Paul W., Fauci A. (eds.), Plenum Press, N. Y., In press.
Ryža. 6.10. Interakciou s hostiteľskými determinantami pomáhajú pomocné T bunky B bunkám reagovať na haptén alebo ekvivalentné antigénne determinanty generovaním ďalších aktivačných signálov. Pre jednoduchosť, obrázok neodráža úlohu MHC produktov pri rozpoznávaní T-buniek, ale netreba na to zabúdať.
3 Antigény závislé od týmusu.
Potreba spolupráce s T-helpermi
Mnohé antigény patria do skupiny závislej od týmusu; u zvierat podrobených neonatálnej tymektómii, ktoré majú málo T-buniek, buď nespôsobujú syntézu protilátok, alebo je táto syntéza veľmi slabá. Tieto antigény v neprítomnosti T-lymfocytov nemajú imunogenicitu: môžu byť monovalentné vzhľadom na špecifickosť každého determinantu, podliehajú rýchlej degradácii fagocytárnymi bunkami a napokon im chýba vlastná mitogénna aktivita. Po naviazaní na B-bunkový receptor nie sú, podobne ako haptény, schopné aktivovať B-bunku (obr. 6.10).
Ryža. 6.11. Úloha primárnej imunizácie nosičom pri vytváraní sekundárnej odpovede na haptén. Opakovaná injekcia spôsobuje tvorbu protilátok proti hapténu len vtedy, ak je haptén kovalentne naviazaný na nosič, ktorým bolo zviera predtým imunizované (podľa Rajewského). BSA hovädzí sérový albumín. DNP-dinitrofenyl, OVA - kurací ovalbumín.
Ryža. 6.12. Sekundárna B bunková odpoveď u zvieraťa aktivovaného dinitrofenylom (DNP) závisí od pomoci T buniek senzibilizovaných na determinanty nosiča. Filtráciou splenocytov cez nylonovú vlnu alebo odstránením B buniek na anti-Ig nanesených doštičkách boli izolované T bunky. Frakcie B buniek sa získali elimináciou T buniek protilátkami proti Thy 1 v prítomnosti komplementu. Zmesi T a B buniek sa preniesli ožiarenému príjemcovi z rovnakej línie, ktorému sa potom injikoval jeden z dvoch konjugátov haptén-vehikulum. BSA - hovädzí sérový albumín, OVA - ovalbumín.
Pripomeňme, že definícia hapténu je malá molekula, ako je dinitrofenyl, ktorá sa môže viazať na už existujúcu protilátku alebo povrchový receptor na špecifickej B bunke, ale nie je schopná stimulovať produkciu protilátok, t.j. samotnej B bunky. Ako už bolo uvedené, haptény sa stávajú imunogénnymi, keď sa kombinujú s vhodným nosným proteínom (str. 69). Teraz je známe, že funkciou nosiča je stimulácia T-pomocníkov, ktorí pomáhajú B bunkám reagovať na haptén tým, že ho stimulujú ďalšími signálmi (obr. 6.10). Z obr. 6.10 je možné vidieť, že jeden antigénny determinant hrá spravidla úlohu hapténu viažuceho sa na B-bunku a všetky ostatné pôsobia ako nosiče aktivujúce T-pomocníkov.
Uvažujme o experimentálnych faktoch, ktoré slúžili ako základ pre tieto závery. Výsledky prvého experimentu (obrázok 6.11) ukazujú, že posilňovacia imunizácia konjugátom haptén-vehikulum indukuje tvorbu sekundárnej protilátky, čo samo osebe nie je prekvapujúce. Ako je možné vidieť z nasledujúcich experimentov, reimunizácia hapténom naviazaným na iný nosič je neúčinná, pokiaľ zviera nebolo predtým imunizované proti tomuto nosiču (pozri experimenty 2 a 3, obrázok 6.11). Najnovšie skúsenosti naznačujú, že ak haptén a nosič nie sú kovalentne spojené, nemôžu vyvolať sekundárnu odpoveď. Úloha T-lymfocytov aktivovaných vehikulom v sekundárnej odpovedi na konjugát vehikula a hapténu môže byť odhalená v adoptívnych experimentoch prenosu buniek u ožiarených myší (obrázok 6.12).
Spracovanie antigénu v B bunkách
Potreba kovalentnej väzby medzi hapténom a nosičom naznačuje, že pomocníci T musia rozpoznať determinanty nosiča na povrchu citlivej B bunky. Iba v tomto prípade budú schopné generovať vhodné dodatočné stimulačné signály. Pretože však T bunky rozpoznávajú spracovaný antigén viazaný na membránu v kombinácii s produktmi MHC, pomocníci T nedokážu rozpoznať natívny antigén jednoducho pripojený (nespracovaný) k imunoglobulínovému receptoru B bunky, ako je zjednodušene znázornené na obr. 6.10. Tu však nejde o žiadny paradox, keďže B bunky môžu prezentovať antigén T pomocníkom. V skutočnosti môžu vykonávať túto funkciu pri oveľa nižšej koncentrácii antigénu ako normálne prezentujúce bunky, pretože môžu sústrediť antigén na povrchové receptory. Preto musia byť schopné „spracovať“ antigén a v súčasnosti sa verí, že antigén naviazaný na povrchový Ig vstupuje do endozómu spolu s molekulami MHC triedy II a potom sa vracia na bunkový povrch v spracovanej forme. Je asociovaný s molekulami MHC triedy II a je dostupný na rozpoznanie špecifickými T-pomocníkmi (obr. 6.13, c). Teraz je jasná potreba kovalentnej väzby medzi hapténom a nosičom. V dôsledku prítomnosti hapténu je nosič spracovaný v B bunkách naprogramovaných na syntézu protilátok proti hapténu. Po stimulácii pomocnými T bunkami, ktoré rozpoznávajú spracovaný nosič, sa týmto bunkám skutočne podarí uskutočniť svoj program a produkovať protilátky, ktoré reagujú s hapténom. Skutočne, triky prírody nemajú konca.
Ryža. 6.13. Rozpoznávanie troch typov antigénov B bunkami. Červená zvlnená šípka - aktivačný signál, červená prerušovaná čiara - zosieťovanie receptora.
Aktivácia B-lymfocytov je kľúčovou udalosťou (presnejšie reťazec udalostí) humorálnej imunitnej odpovede. Všeobecná schéma tohto procesu je znázornená na obrázkoch 38.1-1 a 38.1-2.
Ryža. 38,1-1. Schematický diagram aktivácie B-lymfocytov
Ryža. 38,1-2. Schéma aktivácie B-lymfocytov (podľa Vorobyova, 2002)
A. V bunke prezentujúcej antigén (napríklad makrofág) prebieha spracovanie antigénu, ktoré trvá 30-60 minút pre komplexné antigény a 20-30 minút pre menej komplexné antigény. To má za následok enzymatickú degradáciu antigénu a jeho prezentáciu na povrchu APC v kombinácii s molekulou prezentujúcou antigén (ako je opísané vyššie v častiach 37.2 a 37.3).
B. Aktivuje sa nulový (naivný) T-pomocník, ktorý sa dostal do kontaktu s makrofágom a diferencuje sa na (v prípade humorálnej imunitnej odpovede) T-pomocníka druhého typu (aktivácia T-pomocníkov počas imunitnej odpovede bol opísaný v časti 37.4), ktorý interaguje so zodpovedajúcim B-lymfocytom.
C. Výsledkom je, že klon B-lymfocytov prechádza radom zmien, najmä v dôsledku informačných signálov, ktoré mu T-pomocník prenáša prostredníctvom cytokínov.
1. Najprv sa vplyvom interleukínu-4 aktivuje B-lymfocyt.
2. Potom vplyvom interleukínu-4 dochádza k proliferácii aktivovaného B-lymfocytu (t.j. jeho rozmnožovaniu, tzv. klonovej expanzii).
3. Nakoniec sa na takýchto B-lymfocytoch objaví receptor pre interakciu s interleukínom-6, čo je diferenciačný signál pre tieto bunky.
a. Pod vplyvom IL-6 sa B-lymfocyty diferencujú na plazmatické bunky.
b. Niektoré B-lymfocyty však neprejdú cestou diferenciácie až do konca. Tieto neúplne diferencované B-lymfocyty sú na rozdiel od plazmatických buniek dlhovekými bunkami. Pri opakovanom kontakte s kauzálnym antigénom dokončujú proces diferenciácie na plazmatické bunky, čím zabezpečujú rýchlejšiu a silnejšiu imunitnú odpoveď na opakovaný kontakt s antigénom, t.j. - sekundárna imunitná odpoveď. Tým imunitný systém"pamätá" antigén, s ktorým sa už musela "vysporiadať". Tieto neúplne diferencované B-lymfocyty sa nazývajú imunologické pamäťové bunky (porovnaj s podobnými procesmi v bunkovej imunitnej odpovedi, časť 37.7.B).
D. Jedinou úlohou plazmatickej bunky je syntéza imunoglobulínov, ktorých pôsobenie tvorí efektorové spojenie humorálnej imunitnej odpovede.
D. Všetky typy buniek zapojených do humorálnej imunitnej odpovede sú pod kontrolou T-supresorov, ktoré môžu kedykoľvek zastaviť imunitnú odpoveď, ktorá sa začala (napríklad ak sa z nejakého dôvodu „vymkne kontrole“).
Antigény (grécky anti - proti, gény - generatívne) sú makromolekulárne zlúčeniny, ktoré špecifickou stimuláciou imunokompetentných buniek vyvolávajú imunitnú odpoveď a interagujú s produktmi tejto reakcie: protilátkami a aktivovanými lymfocytmi.
Môže mať antigénne vlastnosti cudzie bielkoviny(séra, tkanivové extrakty), iné vysokomolekulárne a jednoduchšie zlúčeniny. Je pravda, že látky s nízkou molekulovou hmotnosťou samy o sebe nemôžu spôsobiť tvorbu protilátok, ale vstupujú do interakčnej reakcie s imunoglobulínmi, ktoré boli produkované pod vplyvom zlúčenín s vysokou molekulovou hmotnosťou (proteínov), ktoré sú s nimi konjugované. Vysokomolekulárne zlúčeniny, ktoré vyvolávajú tvorbu protilátok a interagujú s imunoglobulínmi, sa nazývajú imunogény a nízkomolekulárne zlúčeniny, ktoré reagujú iba s protilátkami, sa nazývajú haptény (grécky hapto - I zabaviť).
V modernej imunológii sa antigény nazývajú imunogény a haptény, ktoré aktiváciou imunokompetentných buniek spôsobujú tvorbu imunoglobulínov a rozvoj mnohých ďalších imunologických (ochranných) procesov (obr. 3).
Klasifikácia antigénov
^ Pôvod:
Umelé (dinitrofenylované bielkoviny a sacharidy);
Syntetické (syntetizované polyaminokyseliny, polypeptidy).
2. ^ Podľa chemickej povahy:
Proteíny (hormóny, enzýmy; srvátka, vajcia, mliečne bielkoviny);
Sacharidy (dextrán, leván);
Nukleové kyseliny (DNA a RNA);
Konjugované antigény (dinitrofenylové proteíny);
Polypeptidy (polyméry alfa-aminokyselín, kopolyméry glutamínu a ala
Ryža. 3. Klasifikácia antigénov
Lipidy (cholesterol, lecitín, ktoré môžu pôsobiť ako haptén a v kombinácii s proteínmi krvného séra získavajú antigénne vlastnosti). Samotné haptény sú neimunogénne, avšak sú spojené s príslušným nosičom a sú schopné vyvolať imunitné reakcie.
3. Podľa genetický vzťah darca - príjemca:
Vlastné antigény (pochádzajú z tkanív vlastného tela);
Izoantigény (odvodené od geneticky identického – syngénneho darcu);
aloantigény (odvodené od nepríbuzného darcu rovnakého druhu);
Xenoantigény (odvodené od darcu iného druhu).
Keď antigény vyvolajú imunitnú odpoveď, sú tzv imunogény. Antigény, ktoré vedú k zníženiu reaktivity organizmu na tento antigén (tolerancia), sa nazývajú tolerogény.
Imunogenicita antigénu závisí od mnohých faktorov:
molekulovej hmotnosti. Látky s nízkou molekulovou hmotnosťou (monosacharidy, aminokyseliny, lipidy) nie sú imunogény.Látka s molekulovou hmotnosťou 5...10 kD majú mierne imunogénne vlastnosti. Silné imunogény sú látky s molekulovou hmotnosťou niekoľko miliónov daltonov.
Chemická nehomogenita.
genetická cudzosť. Imunogén musí mať geneticky cudzie vlastnosti vo vzťahu k daný organizmus.
dávky antigénu. Nízke dávky spôsobujú tvorbu malých množstiev protilátok s vysokou afinitou. So zvýšením dávky injikovaného antigénu sa zvyšuje závažnosť imunitnej odpovede. Treba však mať na pamäti, že veľké dávky môžu spôsobiť stav imunologickej tolerancie (špecifická nereakcia).
Ako podať antigén. Je výhodné podávať antigén intradermálne alebo subkutánne.
Použitie adjuvans - látok, ktoré zvyšujú imunogenicitu antigénu.
Tvorba imunitnej odpovede závisí aj od geneticky podmienenej schopnosti organizmu reagovať na cudzorodé látky. Je známe, že imunitná odpoveď na konkrétny antigén je riadená Ig génmi (imunitné odpovede) umiestnenými v oblasti D/DR hlavného histokompatibilného komplexu (MHC). MHC antigény sú exprimované na povrchu všetkých jadrových buniek v tele. Svoj názov dostali v súvislosti so schopnosťou vyvolať silnú odmietavú reakciu pri transplantácii tkaniva. U ľudí sa označuje ako HLA (ľudské leukocytové antigény), u myší H-2, u psov DLA a u ošípaných SLA. Antigénne rozpoznávanie zahŕňa antigény MHC triedy I a II.
Molekuly MHC I. triedy sú membránové glykoproteíny nachádzajúce sa na povrchu takmer všetkých buniek a pozostávajú z jediného polypeptidového alfa reťazca s molekulovou hmotnosťou 45 000 a pridruženého nekovalentného ľahkého reťazca s molekulovou hmotnosťou 12 000. Molekuly MHC I. triedy určujú špecifickosť rozpoznávania cieľa alogénnymi bunkami -zabijakmi a sú rozpoznávané spolu s vírusovými, nádorovými a inými membránovými antigénmi cytotoxickými T-bunkami. Molekuly MHC triedy II sú tiež membránové glykoproteíny a pozostávajú z dvoch homológnych polypeptidových reťazcov s molekulovou hmotnosťou 33 000...35 000 (ťažký alfa reťazec) a 27 000...29 000 (ľahký beta reťazec). Spolu s konvenčnými antigénmi sú tieto molekuly rozpoznávané pomocnými T bunkami a inými T bunkami, najmä tými, ktoré sa podieľajú na reakcii precitlivenosti, a tými, ktoré produkujú IL-2 a tak zosilňujú odpoveď cytotoxických T lymfocytov. MHC proteíny triedy III zahŕňajú proteíny komplementového systému: C2 a C3, faktor B.
^
2.2. AKTIVÁCIA LYMFOCYTOV
Jedinečná nehnuteľnosť antigén, ktorý sa dostal do tela, je jeho schopnosť špecificky sa viazať na lymfocyty a aktivovať ich.
Podľa teórie klonálnej selekcie predloženej v roku 1959. Burnet, pri normálnom vývoji v organizme, súbor tisícok veľmi malých subpopulácií lymfocytov, ktoré majú vonkajšia membrána receptory len pre jeden determinant. Imunitná odpoveď je špecifická vďaka tomu, že antigén, ktorý sa dostal do tela, sa selektívne viaže len na tie bunky, na povrchu ktorých sú zodpovedajúce receptory. Tento antigén neinteraguje s inými bunkami.
Väzba antigénu indukuje aktiváciu lymfocytov, t.j. spúšťa sériu procesov vedúcich k deleniu a diferenciácii buniek. V procese diferenciácie lymfocytov dochádza k rozvoju takých efektorových funkcií, ako je tvorba protilátok v B bunkách a objavenie sa cytotoxickej aktivity v niektorých T bunkách.
Aktivácia lymfocytov sa chápe ako pomerne zložitý proces bunkového prechodu z fázy G0 do fázy G1, spôsobený interakciou so stimulačným činidlom (napríklad antigénom alebo mitogénom). Termín "pokojový lymfocyt" označuje lymfocyty, ktoré sú vo fáze G0 (v tejto fáze bunkového cyklu sa bunky nedelia), vyznačujúce sa nízkou úrovňou metabolickej aktivity, t.j. nízkou rýchlosťou syntézy proteínov a RNA v absencia syntézy DNA. Podľa Burnetovej teórie klonálnej selekcie sú antigén-reaktívne bunky zvyčajne v nečinnom stave, kým nie je prijatý stimulačný signál.
Pri interakcii s antigénom v predtým „kľudových lymfocytoch“ spolu s metabolickými zmenami charakteristickými pre deliace sa bunky dochádza k procesom dozrievania, ktoré sú v rôznych subpopuláciách lymfocytov odlišné. Výsledkom je, že každá subpopulácia získava súbor povrchových antigénov a špecifických funkcií, ktoré sú jej vlastné.
Postupnosť procesov aktivácie lymfocytov môže byť vo všeobecnosti znázornená nasledovne. Receptory na povrchu lymfocytov viažu stimulačný ligand (napr. antigén) a navzájom sa zosieťujú za vzniku malých, lokálnych zhlukov zosieťovaných receptorov, ktoré sa stanú najúčinnejšími pri prenose aktivačného signálu.
Lokálne zhluky zvyšujú permeabilitu membrány lymfocytov pre monovalentné katióny vstupujúce do bunky, čo vedie k depolarizácii membrány a lokálnemu zvýšeniu koncentrácie Na + -, K + - ATPázy. V dôsledku zosieťovania lymfocytových receptorov sa aktivuje membránová metyltransferáza, ktorá katalyzuje tvorbu dostatočného množstva monometylfosfatidyletanolamínu, ktorý zvyšuje fluiditu membrány a spôsobuje jej lokálne preskupenie. V dôsledku toho sa otvoria kanály, ktorými ióny Ca2+ prenikajú (difundujú) do lymfocytu. V dôsledku takéhoto lokálneho zvýšenia koncentrácie Ca 2+ s vnútri membrán sa aktivuje fosfolipáza A2, ktorá katalyzuje tvorbu lyzolecitínu a kyseliny arachidónovej z fosfatidylcholínu. Tieto reakcie sa vyskytujú počas prvých 30 minút po kontakte lymfocytu s antigénom.
V rovnakom čase Ca 2+ ióny aktivujú aj ďalší cytoplazmatický enzým, ktorý rozkladá fosfatidylinozitol (aspoň v T bunkách). Uvoľnená kyselina arachidónová sa za účasti lipoxygenázy a cyklooxygenázy štiepi za vzniku leukotriénov a prostaglandínov (niektoré produkty kaskády kyseliny arachidónovej regulujú syntézu RNA a DNA, iné ovplyvňujú príjem Ca 2+ iónov alebo aktivitu adenylátu cykláza).
Lysolecitín pomocou Ca 2+ iónov aktivuje guanylátcyklázu a aktivita adenylátcyklázy sa znižuje v dôsledku jej blízkosti k N + -K + -ATPáze, ktorá s ňou súťaží o ATP. To všetko vedie k dočasnému zvýšeniu koncentrácie cGMP, ktorý aktivuje proteínkinázy, transferázy mastných kyselín a enzýmy zvyšujúce syntézu membránových fosfolipidov. Z iných proteínkináz má veľký význam aktivácia proteínkináz, ktoré podporujú biosyntézu messenger RNA, polyamínov a prenos metylových skupín.
Keďže transport glukózy do bunky je proces závislý od Ca, tok iónov Ca2+ hrá dôležitú úlohu pri zvyšovaní rýchlosti jej transportu, t.j. dodáva východiskový materiál na zabezpečenie mnohých energeticky závislých syntetických procesov. Zvýšený transport aminokyselín a nukleotidov do bunky spôsobuje zvýšenú tvorbu lipozómov, zvýšenie syntézy ribozomálnej a messenger RNA a syntézu proteínov všeobecne.
Tok iónov Ca 2+ aktivuje serínesterázu, ktorá spôsobí zvýšenie bunkovej mobility v dôsledku zmien v systéme cyklických nukleotidov. Okrem toho ester serínu nepriamo aktivuje jadrovú adenylátcyklázu. Zvýšenie koncentrácie cAMP v jadre spôsobuje aktiváciu kináz, ktoré špecificky fosforylujú kyslé nehistónové proteíny, ktoré peryvlyayut transkripciu a syntézu DNA. To vedie k syntéze RNA a DNA, ktorá začína na 3. deň a dosahuje maximum na 4....6. deň.
Medzi faktory ovplyvňujúce aktiváciu lymfocytov nasledujte
Žiadne poznámky: f*
Antigény, pre ktoré existujú špecifické receptory sch lymfocyty; populácia takýchto lymfocytov sa nazýva antiguanové väzbové bunky;
Protilátky proti imunoglobulínom; povrchové prešívanie pshhu- B-bunkové noglobulíny s bivalentnými protilátkami proti týmto imunoglobulínom;
interleukíny IL-1, IL-2;
PS, aktivuje lymfocyt!*.“ ■
Spoločné faktory: ■! ■ ■ ;
niektoré nukleové kyseliny; .(IV
na stimuláciu antigénom. >
inzulín; to nepriamo, prostredníctvom aktivácie adenylátového cyklu *
PS, aktivuje lymfocyt!*.“ ■
Inhibičný účinok na lymfocyty má nasledovné
Spoločné faktory: ■! ■ ■ ;
lipidy; najväčšia inhibičná schopnosť lipo-
protside majú lipoproteíny s veľmi nízkou hustotou
(VLDL), ktoré spôsobujú oddelenie medzi tokom iónov
Ca2 f
niektoré nukleové kyseliny; .(IV
Fragmenty komponentov komplementového systému C3e, C3c a C3d;
zabraňujú proesferácii T-buniek a syntéze protilátok v
na stimuláciu antigénom.
Máte nezávislý antigén typu 1 (napr. tank
teriálny lipopolysacharid).
P o č n á n a n á d a n ý antigén typu 2 (napr.
čo sú lineárne antigény, ktoré sa často opakujú,
determinant organizovaný určitým spôsobom, polym
ry D-aminokyseliny, polyvinylpyrolidón, pneumový polysacharid
mococcus).
3. Antigén závislý od týmusu. Mnoho antigénov
patria do skupiny závislej od týmusu. Pri nedostatku T-lymfocytov
tieto antigény sú zbavené imunogenicity - kontaktovali B-bunky
receptor, nie sú, podobne ako haptény, schopné aktivácie
vytvoriť B bunku. Jeden antigénny determinant týmusu avisimum
antigén sa viaže na B bunku a zvyšok - aktivuje ju. T-pomocníci musia rozpoznať determinanty, ale
nosiča na povrchu odpovedajúcej B bunky.
Antigén, ktorý sa naviazal na povrch /gA bunky, vstupuje do endozómu* spolu s molekulami MHC triedy II a potom sa vracia na povrch A bunky v spracovanej forme. Je asociovaný s molekulami MHC triedy II a je dostupný na rozpoznanie špecifickými T-helps. Nosič je spracovaný v B-bunkách naprogramovaných na syntézu protilátok proti hapténu.Po stimulácii pomocných T-buniek, ktoré rozpoznávajú spracovaný nosič, sa B-bunkám podarí splniť svoj program, teda začnú produkovať protilátky, ktoré reagujú s hapténom.
Mechanizmus aktivácie buniek. Väzba povrchových receptorov (IgM) B-bunky s antigénom alebo protilátkami proti týmto receptorom spôsobujú súbor sekvenčných reakcií podobných reakciám pri aktivácii T-buniek (vstup Ca 2 ^ iónov do B-lymfocytu a aktivácia proteínkináz) - to je jeden mechanizmus. Ďalšou, ktorá je dôležitá pre T-dependentné antigény, je zvýšenie expresie povrchových molekúl MHC triedy II už v najskorších štádiách aktivácie B-buniek. Na molekuly MHC triedy II a spracovaný antigén sa viaže T-helper, ktorý produkuje faktory (napríklad BSF-1 - z anglického B-cell stimulatory factor), ktoré spôsobujú prechod B-buniek do fázy G-1. bunkového cyklu. Podobne ako aktivovaná T bunka, aj stimulovaný B lymfocyt získava početné povrchové receptory pre rastové faktory uvoľňované pomocníkmi T a v tomto stave je pripravený na proliferáciu, hlavný proces v ďalšej fáze imunitnej odpovede.
Ako prví sa začínajú deliť T-pomocníci, na povrchu ktorých sú exprimované vysokoafinitné receptory pre IL-2. Tieto bunky proliferujú v reakcii buď na svoj vlastný IL2 alebo IL-2 produkovaný subpopuláciou T pomocných látok. Proliferáciu B-bunkového klonu zabezpečujú T-bunkové rozpustné faktory, najmä BSF-1 (B-bunkový rastový faktor, bežnejšie označovaný ako interleukín-4), vylučovaný aktivovanými T bunkami. Vplyvom iných faktorov (napríklad BCDF z anglického B-cell diferenciation factor) dozrieva klon B-lymfoblastov a urýchľuje sa ich premena na plazmatické bunky s vysokou úrovňou sekrécie. IgM. Ďalší diferenciačný faktor BCDF (tiež syntetizovaný aktivovanými pomocnými T bunkami) prepína syntézu z IgM na IgG a vyvoláva tie zmeny, ktoré sú nevyhnutné na zabezpečenie vysokej rýchlosti syntézy protilátok.
^ Aktivácia T-lymfocytov . Na aktiváciu sú potrebné dva signály. Úlohu prvého signálu môže vykonávať antigén (alebo mitogén) spojený s molekulou M HG triedy II na povrchu bunky prezentujúcej antigén. Trojitá interakcia medzi antigénom, MHC glykoproteínom a T-lymfocytovým receptorom vytvára signál prenášaný cez komplex receptora s molekulou CD-3 (ide o membránovo viazaný proteínový komplex, čo je antigén špecifický T- bunkový receptor periférnych T-lymfocytov) a súčasne poskytuje bunke účinok vysokej lokálnej koncentrácie IL-1 (druhý signál) produkovanej bunkou prezentujúcou antigén.
Aktivované T bunky vylučujú:
IL-2, ktorý stimuluje delenie buniek s receptorom pre IL-2;
Lymphokine BSF-1, ktorý aktivuje B bunky;
Lymfokín BSF-2, stimulujúci klonálnu expanziu aktivované B-lymfocyty; lymfokín BCDF - B-bunkový diferenciačný faktor, ktorý podporuje dozrievanie buniek s vysokou rýchlosťou sekrécie IgM;
Lymfokínový BCDF faktor spôsobujúci prechod zo syntézy IgMnaIgG a vysoká miera sekrécie posledne menovaných.
Jedinečnou vlastnosťou antigénu, ktorý sa dostal do tela, je jeho schopnosť špecificky sa viazať na lymfocyty a aktivovať ich.
Podľa teórie klonálnej selekcie, ktorú v roku 1959 predložil Burnet, počas normálneho vývoja vzniká v tele súbor tisícov veľmi malých subpopulácií lymfocytov, ktoré majú na vonkajšej membráne receptory len pre jeden determinant. Imunitná odpoveď je špecifická vďaka tomu, že antigén, ktorý sa dostal do tela, sa selektívne viaže len na tie bunky, na povrchu ktorých sú zodpovedajúce receptory. Tento antigén neinteraguje s inými bunkami.
Väzba antigénu indukuje aktiváciu lymfocytov, t.j. spúšťa sériu procesov vedúcich k deleniu a diferenciácii buniek. V procese diferenciácie lymfocytov dochádza k rozvoju takýchto efektorových funkcií,
ako tvorba protilátok v B bunkách a objavenie sa cytotoxickej aktivity v niektorých T bunkách.
Aktivácia lymfocytov sa chápe ako pomerne zložitý proces bunkového prechodu z fázy G0 do fázy G1, spôsobený interakciou so stimulačným činidlom (napríklad antigénom alebo mitogénom). Termín "pokojový lymfocyt" označuje lymfocyty, ktoré sú vo fáze G0 (v tejto fáze bunkového cyklu sa bunky nedelia), vyznačujúce sa nízkou úrovňou metabolickej aktivity, t.j. nízkou rýchlosťou syntézy proteínov a RNA v absencia syntézy DNA. Podľa Burnetovej teórie klonálnej selekcie sú antigén-reaktívne bunky zvyčajne v nečinnom stave, kým nie je prijatý stimulačný signál.
Pri interakcii s antigénom v predtým „kľudových lymfocytoch“ spolu s metabolickými zmenami charakteristickými pre deliace sa bunky dochádza k procesom dozrievania, ktoré sú v rôznych subpopuláciách lymfocytov odlišné. Výsledkom je, že každá subpopulácia získava súbor povrchových antigénov a špecifických funkcií, ktoré sú jej vlastné.
Postupnosť procesov aktivácie lymfocytov môže byť vo všeobecnosti znázornená nasledovne. Receptory na povrchu lymfocytov viažu stimulačný ligand (napr. antigén) a navzájom sa zosieťujú za vzniku malých, lokálnych zhlukov zosieťovaných receptorov, ktoré sa stanú najúčinnejšími pri prenose aktivačného signálu.
Lokálne zhluky zvyšujú permeabilitu membrány lymfocytov pre monovalentné katióny vstupujúce do bunky, čo vedie k depolarizácii membrány a lokálnemu zvýšeniu koncentrácie Na + -, K + -ATPázy. V dôsledku zosieťovania lymfocytových receptorov sa aktivuje membránová metyltransferáza, ktorá katalyzuje tvorbu dostatočného množstva monometylfosfatidyletanolamínu, ktorý zvyšuje fluiditu membrány a spôsobuje jej lokálne preskupenie. V dôsledku toho sa otvoria kanály, ktorými ióny Ca2+ prenikajú (difundujú) do lymfocytu. V dôsledku takéhoto lokálneho zvýšenia koncentrácie Ca2+ sa na vnútornej strane membrány aktivuje fosfolipáza A2, ktorá katalyzuje tvorbu lyzolecitínu a kyseliny arachidónovej z fosfatidylcholínu. Tieto reakcie sa vyskytujú počas prvých 30 minút po kontakte lymfocytu s antigénom.
V rovnakom čase Ca 2+ ióny aktivujú aj ďalší cytoplazmatický enzým, ktorý rozkladá fosfatidylinozitol (aspoň v T bunkách). Uvoľnená kyselina arachidónová sa za účasti lipoxygenázy a cyklooxygenázy štiepi za vzniku leukotriénov a prostaglandínov (niektoré produkty kaskády kyseliny arachidónovej regulujú syntézu RNA a DNA, iné ovplyvňujú príjem Ca 2+ iónov alebo aktivitu adenylátu cykláza).
Lysolecitín pomocou Ca 2+ iónov aktivuje guanylátcyklázu a aktivita adenylátcyklázy sa znižuje v dôsledku jej blízkosti k W + -K + -ATPáze, ktorá s ňou súťaží o ATP. To všetko vedie k dočasnému zvýšeniu koncentrácie cGMP, ktorý aktivuje proteínkinázy, transferázy mastných kyselín a enzýmy zvyšujúce syntézu membránových fosfolipidov. Z iných proteínkináz má veľký význam aktivácia proteínkináz, ktoré podporujú biosyntézu messenger RNA, polyamínov a prenos metylových skupín.
Keďže transport glukózy do bunky je proces závislý od Ca, tok iónov Ca2+ hrá dôležitú úlohu pri zvyšovaní rýchlosti jej transportu, t.j. prísun východiskového materiálu na zabezpečenie mnohých energeticky závislých syntetických procesov. . Zvýšený transport aminokyselín a nukleotidov do bunky spôsobuje zvýšenú tvorbu lipozómov, zvýšenie syntézy ribozomálnej a messenger RNA a syntézu proteínov všeobecne.
Prúd iónov Ca 2+ aktivuje serínesterázu, ktorá spôsobí zvýšenie bunkovej mobility v dôsledku zmien v systéme cyklických nukleotidov. Okrem toho ester serínu nepriamo aktivuje jadrovú adenylátcyklázu. Zvýšenie koncentrácie cAMP v jadre spôsobuje aktiváciu kináz, ktoré špecificky fosforylujú kyslé nehistónové proteíny, ktoré regulujú transkripciu a syntézu DNA. To vedie k syntéze RNA a DNA, ktorá začína na 3. deň a dosahuje maximum na 4....6. deň.
Medzi faktory ovplyvňujúce aktiváciu lymfocytov je potrebné poznamenať:
antigény, pre ktoré existujú špecifické receptory na lymfocytoch; populácia takýchto lymfocytov sa nazýva bunky viažuce antigén;
protilátky proti imunoglobulínom; zosieťovanie povrchových imunoglobulínov B buniek s bivalentnými protilátkami proti týmto imunoglobulínom;
interleukíny IL-1, IL-2;
inzulín; nepriamo, prostredníctvom aktivácie adenylátcyklázy, aktivuje lymfocyty.
Nasledujúce faktory majú inhibičný účinok na lymfocyty:
lipidy; lipoproteíny s veľmi nízkou hustotou (VLDL) majú najväčšiu inhibičnú schopnosť z lipoproteínov, čo spôsobuje rozpojenie medzi tokom Ca 2+ iónov do bunky a koncentráciou v tomto prípade vytvorených cyklických nukleotidov;
fragmenty komponentov komplementového systému C3e, C3c a C3d; inhibujú proliferáciu T-buniek a syntézu protilátok v reakcii na výzvu antigénu.
Napriek tomu, že mechanizmy aktivácie lymfocytov rôznych populácií sa vyznačujú určitou zhodou, treba si všimnúť aj znaky, ktoré sa pozorujú pri aktivácii T- a B-lymfocytov, ktoré majú rôzne povrchové markery, pomocou tzv. ktoré tieto bunky interagujú s vonkajšími faktormi.
Aktivácia B-lymfocytov. B-lymfocyty reagujú na tri rôzne typy antigénov:
2. Antigén nezávislý od týmusu 2. typu (napríklad niektoré lineárne antigény, ktoré majú určitým spôsobom organizovaný často sa opakujúci determinant – polyméry D-aminokyselín, polyvinylpyrolidón, pneumokokový polysacharid).
Tieto antigény, pretrvávajúce dlhú dobu na povrchu špecializovaných makrofágov marginálnej lymfatickej uzliny a sleziny, sa špecificky viažu na imunoglobulínové receptory B buniek. Obidva antigény nezávislé od týmusu sú teda schopné priamo, t.j. bez účasti T-buniek, stimulovať B-lymfocyty a spôsobovať prevažne syntézu IgM. Imunitná odpoveď nimi vyvolaná prakticky nie je sprevádzaná tvorbou pamäťových buniek.
3. Antigén závislý od týmusu. Mnoho antigénov
patria do skupiny závislej od týmusu. Pri nedostatku T-lymfocytov
tieto antigény sú zbavené imunogenicity - kontaktovaním B-buniek
receptor, nie sú, podobne ako haptény, schopné aktivácie
vytvoriť B bunku. Jeden antigénny determinant závislý od týmusu
antigén sa viaže na B-bunku a zvyšok - na T-pomocníka,
jeho aktiváciou. T-pomocníci musia rozpoznať determinanty, ale
nosiča na povrchu odpovedajúcej B bunky.
Antigén naviazaný na povrchové /gA bunky vstupuje do endozómu spolu s molekulami MHC triedy II a potom sa vracia na povrch A bunky v spracovanej forme. Je spojený s molekulami MHC triedy II a je dostupný na rozpoznanie špecifickými T pomocníkmi. Nosič je spracovaný v B bunkách naprogramovaných na syntézu protilátok proti hapténu. Po stimulácii T-pomocníkmi, ktorí rozpoznávajú spracovaný nosič, sa B-bunkám podarí uskutočniť svoj program, t.j. začnú produkovať protilátky, ktoré reagujú s hapténom.
Mechanizmus aktivácie buniek. Väzba povrchových receptorov (IgM) B-bunky s antigénom alebo protilátkami proti týmto receptorom spôsobujú súbor sekvenčných reakcií podobných reakciám pri aktivácii T-buniek (vstup Ca 2+ iónov do B-lymfocytu a aktivácia proteínkináz) - to je jeden mechanizmus. Ďalší, ktorý je dôležitý pre T-závislý
Tigenov, je zvýšenie expresie povrchových molekúl MHC triedy II už vo veľmi skorých štádiách aktivácie B-buniek. Na molekuly MHC triedy II a spracovaný antigén sa viaže T-helper, ktorý produkuje faktory (napríklad BSF-1 - z anglického B-cell stimulatory factor), ktoré spôsobujú prechod B buniek do fázy G-1 tzv. bunkový cyklus. Podobne ako aktivovaná T-bunka, aj stimulovaný B-lymfocyt získava početné povrchové receptory pre rastové faktory vylučované T-pomocníkmi, v tomto stave je pripravený na proliferáciu – hlavný proces v ďalšej fáze imunitnej odpovede.
Ako prví sa začínajú deliť T-pomocníci, na povrchu ktorých sú exprimované vysokoafinitné receptory pre IL-2. Tieto bunky proliferujú v reakcii buď na svoj vlastný IL-2 alebo IL-2 produkovaný subpopuláciou T pomocných látok. Proliferáciu B-bunkového klonu zabezpečujú T-bunkové rozpustné faktory, najmä BSF-1 (B-bunkový rastový faktor, bežnejšie označovaný ako interleukín-4), vylučovaný aktivovanými T bunkami. Vplyvom iných faktorov (napríklad BCDF - z anglického B-cell diferenciation factor) dozrieva klon B-lymfoblastov a urýchľuje sa ich premena na plazmatické bunky s vysokou úrovňou sekrécie. IgM.Ďalší diferenciačný faktor BCDF (tiež syntetizovaný aktivovanými T-pomocníkmi) prepína syntézu z IgM na IgG a vyvoláva tie zmeny, ktoré sú nevyhnutné na zabezpečenie vysokej rýchlosti syntézy protilátok.
Aktivácia T-lymfocytov. Na aktiváciu sú potrebné dva signály. Úlohu prvého signálu môže vykonávať antigén (alebo mitogén) spojený s molekulou MHC II. triedy na povrchu bunky prezentujúcej antigén. Trojitá interakcia medzi antigénom, MHC glykoproteínom a T-lymfocytovým receptorom vytvára signál prenášaný cez komplex receptora s molekulou CD-3 (ide o membránovo viazaný proteínový komplex, čo je antigén špecifický T- bunkový receptor periférnych T-lymfocytov) a súčasne poskytuje bunke účinok vysokej lokálnej koncentrácie IL-1 (druhý signál) produkovanej bunkou prezentujúcou antigén.
Aktivované T bunky vylučujú:
IL-2, ktorý stimuluje delenie buniek s receptorom pre IL-2;
lymfokín BSF-1, ktorý aktivuje B bunky;
lymfokín BSF-2, ktorý stimuluje klonálnu expanziu aktivovaných B-lymfocytov;
lymfokín BCDF - B-bunkový diferenciačný faktor, ktorý podporuje dozrievanie buniek s vysokou rýchlosťou sekrécie IgM;
lymfokínový BCDF-faktor spôsobujúci prechod zo syntézy IgM na IgG a vysoká miera sekrécie posledne menovaných.
Aktiváciou buniek sa rozumie ich prechod zo stavu pokoja do funkčne aktívneho stavu – makrofágy produkujú reaktívne formy kyslíka, žírne bunky vyhadzujú granule, svalové bunky sa sťahujú atď. V prípade lymfocytu znamená aktivácia aj výstup z pokojového stavu (G0), ale v trochu inom zmysle: pokojový lymfocyt je mimo bunkového cyklu a jeho aktivácia znamená vstup do cyklu. Tento dôsledok aktivácie lymfocytov je hlboko funkčný, keďže akémukoľvek prejavu funkcie lymfocytov musí predchádzať ich rozmnožovanie (keďže počiatočný počet buniek v každom klone je malý). Neplatí to pre prirodzených zabíjačov – lymfocyty, ktorých populácia nemá klonálnu štruktúru. Aktivácia NK buniek nie je spojená s proliferáciou a znamená prechod do stavu pripravenosti vykonávať cytotoxickú funkciu.
Molekulárny základ aktivácie T buniek
Aktivácia buniek, vrátane lymfocytov, je vždy spojená s expresiou mnohých génov. V prípade lymfocytov by aktivácia mala viesť predovšetkým k expresii génov, ktoré zabezpečujú proliferatívnu expanziu klonu. Podstata prípravy T buniek na proliferáciu spočíva predovšetkým v expresii génov autokrinného rastového faktora - IL-2 a jeho receptora, resp. a-reťazca tohto receptora, čo zabezpečuje dosiahnutie požadovanej úrovne afinity k cytokín, ktorý slúži ako podmienka pre receptor na vykonávanie jeho funkcií. Oba tieto gény sú indukovateľné; v kľudovom stave sú vypnuté, ale prejavujú sa ako odpoveď na indukčný účinok. Signál na zapnutie génu prichádza z jeho regulačnej (promótorovej) oblasti, ktorá obsahuje miesta špecifickej interakcie s určitými proteínmi – transkripčné faktory. Niektoré z týchto proteínov sú pôvodne prítomné v bunke v aktívnej forme, ale väčšina chýba a možno ich syntetizovať de novo alebo aktivovať fosforyláciou alebo odstránením inhibičnej podjednotky. Molekulárnym základom aktivácie je teda tvorba nevyhnutných transkripčných faktorov, ktoré zabezpečia inklúziu indukovateľných génov.
T-lymfocyty sú aktivované aktivačnými induktormi. Za fyziologických podmienok je takýto induktor antigénnym stimulom. Samotné rozpoznávanie antigénu pri kontakte T-helper s APC nemôže ovplyvniť aktivitu génu v dôsledku priestorovej disociácie membránového receptora a génov lokalizovaných v jadre. TCR vstupuje do bunky po naviazaní na antigén, nie preto, aby migroval do jadra a ovplyvňoval aktivitu génu, ale aby sa štiepil. Keď sa však antigénny komplex naviaže na TCR, v kombinácii s kostimulačným účinkom vzniká signál, ktorý sa dostane do jadra a reguluje génovú expresiu. Prenos signálu sa uskutočňuje podľa kaskádového princípu. V rôznych štádiách signálnej transdukcie ju vykonávajú molekuly enzýmov (hlavne proteínkinázy, ktoré aktivujú proteíny v každom nasledujúcom štádiu signálnej transdukcie), ako aj adaptorové a GTP-viažuce proteíny. Signál je spočiatku duálny, pretože jeho prenos prebieha súčasne z TCR a CD28. Potom sa tieto cesty pretnú a opäť rozdelia na niekoľko vetiev. Konečným výsledkom prenosu signálu pozdĺž každej signálnej dráhy je vytvorenie transkripčného faktora. Na obr. 3.90 ukazuje typickú schému prenosu intracelulárneho signálu, vrcholiaceho tvorbou transkripčných faktorov a aktiváciou génu. Aktivácia T buniek vyžaduje vytvorenie troch transkripčných faktorov, NF-AT, NF-kB a AP-1. Ďalej uvažujeme o implementácii prenosu intracelulárneho signálu pomocou príkladu aktivácie T-helper po rozpoznaní antigénu prezentovaného dendritickými bunkami.
Väzba komplexu MHC-II-peptid spôsobuje konformačné zmeny v molekule TCR a s ňou spojenej molekule jadrového eptoru CD4. Stále nie je úplne známe, či sa tým mení iba konformácia receptorov alebo či dochádza k ich oligomerizácii. Takéto zmeny aktivujú tyrozínkinázy spojené s receptorom a koreceptorom - Lck (p56lck) spojeným s CD4 a Fyn (p59fyn) spojeným s CD3. Tieto tyrozínkinázy sa nazývajú receptorové alebo proximálne, pretože priamo susedia s receptorom a vstupujú do receptorového komplexu. Obe tieto kinázy patria do rodiny kináz Src. Kinázy tejto rodiny obsahujú domény SH1, SH2 a SH3 (SH - z Src-homológie) (obr. 3.91). Prvá doména má enzymatickú aktivitu, zvyšok interaguje s inými kinázami a adaptorovými proteínmi. Funkciou tyrozínkináz je fosforylovať cieľové proteíny na tyrozínovom zvyšku, čo je nevyhnutné pre ich aktiváciu a prejavenie funkcií, vrátane enzymatických. Ciele receptorových kináz sú početné. Patria sem samotné molekuly Fyn a Lck (čo spôsobuje ich autofosforyláciu), ako aj polypeptidové reťazce TCR a iné kinázy. Ciele Lck kinázy sú obzvlášť rôznorodé.
Počiatočnou podmienkou aktivácie receptorových kináz je však naopak ich defosforylácia, ktorá zabezpečuje re-
prejsť z hyperfosforylovanej na normálnu. Faktom je, že v pokojovej bunke je doména SH2 Lck kinázy v zloženej forme v dôsledku fosforylácie C-koncového tyrozínového zvyšku Y505 konštitutívne aktivovanou Csk kinázou. Fosforylovaný Y505 interaguje prostredníctvom fosfátovej skupiny s tyrozínovým zvyškom v doméne Sffi, ku ktorému je pritiahnutý C-koniec molekuly. V tejto forme nie je enzým aktívny, pretože funkčne dôležitý zvyšok Y394 v doméne SH1 nemôže byť fosforylovaný. Na odstránenie takejto funkčnej blokády je potrebná defosforylácia, po ktorej nasleduje nasadenie molekuly, ktoré sa uskutočňuje za účasti tyrozínfosfatáz. Hlavnú úlohu pri prenose receptorových kináz do „pracovného“ stavu zohráva molekula CD45, ktorej cytoplazmatická doména má aktivitu tyrozínfosfatázy. Už skôr bolo spomenuté, že táto veľká molekula, ktorá bráni vytvoreniu úzkeho kontaktu medzi dendritickou bunkou a T-pomocníkom, je najprv odstránená zo zóny imunitnej synapsie a potom sa časť molekúl vracia do tejto zóny, aby vykonala svoju funkcia - defosforylácia molekúl receptorovej tyrozínkinázy. Akonáhle sa zvyšok Y394 stane dostupným na fosforyláciu, Lck môže vykazovať tyrozínkinázovú aktivitu.
Pri generovaní signálov prenášaných z polypeptidových reťazcov komplexu TCR-CD3 je najdôležitejšia prítomnosť v cytoplazmatickej oblasti y-, 5-, e- a Z-reťazcov aktivačnej sekvencie ITAM, ktorá má boli opakovane spomenuté. Štruktúra tohto motívu je nasledovná: YXXI/L/VX (6-8) YXXI/L/V (kde Y je tyrozín, X je akýkoľvek zvyšok, I/L/V je izoleucín, leucín alebo valín) (obr. 3,92). Fosforylácia tyrozínových zvyškov
Ryža. 3,92. Porovnanie charakteristík aktivačných a inhibičných motívov (ITAM a ITIM)
v ITAM sprístupňuje túto oblasť na rozpoznanie podobnými oblasťami signálnych molekúl umiestnených distálne. Spomedzi polypeptidových reťazcov TCR je pre prenos signálu najdôležitejší reťazec Z. Na rozdiel od y-, 5- a e-reťazcov TCR, z ktorých každý má jedno ITAM miesto, cytoplazmatická časť Z-reťazca obsahuje 3 ITAM sekvencie určené na interakciu s tyrozínovými zvyškami tyrozínkinázy ZAP-70 (od Z-asociovaný proteín - ^- asociovaný proteín; hmotnosť 70 kDa) - kľúčový faktor prenosu signálu z TCR, keď sa viaže na ligand. Fosforylácia Z reťazca je najzodpovednejším a zároveň najzraniteľnejším štádiom aktivácie T buniek. Predpokladá sa, že na zabezpečenie fosforylácie všetkých ITAM motívov tejto molekuly je potrebné dlhodobé udržiavanie kontaktu medzi T-lymfocytmi a dendritickými bunkami. V reťazci Z pokojovej T bunky je fosforylovaný 1 tyrozínový zvyšok; absencia fosforylácie vedie k rozvoju apoptózy (obr. 3.93). Po interakcii Z-reťazca a ZAP-kinázy sa spustí
Ryža. 3,94. Schéma signálnych dráh počas aktivácie T-buniek. Rozpoznanie komplexu molekuly MHC s antigénnym epitopom v kombinácii s kostimuláciou indukuje spustenie signálov prenášaných do jadra cez 5 kaskád, ktoré zabezpečujú tvorbu 3 transkripčných faktorov nevyhnutných pre aktiváciu bunky. Tučným obrysom boli zakrúžkované faktory, pri ktorých je znázornený vysoký stupeň závislosti od kostimulácie.
Objaví sa proces v plnom rozsahu vo forme niekoľkých paralelných dráh na prenos aktivačného signálu (obr. 3.94).
Molekula ZAP-70 patrí medzi tyrozínkinázy rodiny Syk. Obsahuje tandem dvoch domén SH2. Podmienkou jeho interakcie s freťazcom je predbežná fosforylácia tyrozínových zvyškov v ITAM freťazci. Po fosforylácii 2. tyrozínový zvyšok v motívoch ITAM freťazca interaguje s tyrozínom S^-domén ZAP-70 kinázy. Výsledkom je, že fosfátová skupina phreťazca tyrozínu sa stáva spoločnou s tyrozínom domény Sffi molekuly ZAP-70. Potom nasleduje fosforylácia tyrozínových zvyškov v enzymatickej doméne molekuly ZAP-70, uskutočnená tyrozínkinázami Lck a prípadne Fyn, čo vedie k zahrnutiu enzymatickej (kinázovej) aktivity molekuly.
Ďalší prenos signálu je spôsobený interakciou ZAP-70 s jeho hlavným substrátom - adaptorovým proteínom LAT (od Linker pre aktiváciu T-buniek - T-bunkový aktivačný linker). Tento proteín je spojený s membránou a je súčasťou raftov. Po fosforylácii katalyzovanej ZAP-70 získava LAT schopnosť viazať signálne molekuly zapojené do ďalšej signálnej transdukcie: adaptorové proteíny SLP-76, Grb2, faktor Vav, ako aj enzýmy PLCy1 a PI3K. Aktivácia niektorých zo spomínaných proteínov závisí od LAT nie priamo, ale nepriamo. Takže cez domény SH3
adaptorové proteíny rodiny Grb2, faktory SLP-76 a Sos sú napojené na signálnu dráhu. SLP-76 zase sprostredkováva spojenie so signálnou dráhou PLСy1 a GTPázy Ras. K aktivácii PLCy1 dochádza za účasti Itk tyrozínkinázy, patriacej do rodiny Btk, tretej (po Src a Syk) rodine tyrozínkináz zapojených do intracelulárnej signálnej transdukcie počas aktivácie lymfocytov. Všetky signalizačné faktory zapojené do procesu aktivácie s priamym a nepriamym zapojením LAT sa prijímajú do bunkovej membrány a interagujú s jej fosfoinozitidovými zložkami. Komplex vytvorený počas interakcie SLP-76, Vav a Nck reaguje s cytoskeletálnymi proteínmi PAK a WASP, ktoré slúžia ako mediátory prestavieb v cytoskelete aktivovaných buniek.
Aktivovaný PLCy1 katalyzuje štiepenie fosfatidylinozitol 4,5-bisfosfátu za vzniku diacylglycerolu (DAG), ktorý zostáva viazaný na membránu, a inozitol-1,4,5-trifosfátu (obr. 3.95). Inozitoltrifosfát vstupuje do cytoplazmy a interaguje s receptormi na povrchu endoplazmatického retikula, čo spôsobuje uvoľnenie iónov Ca2+ z vnútrobunkového zásobníka. Ich vyčerpanie spôsobuje otvorenie Ca2+-dependentných kanálov v bunkovej membráne, cez ktoré Ca2+ ióny vstupujú do bunky z extracelulárneho priestoru. V dôsledku toho sa zvyšuje koncentrácia voľných iónov Ca2+ v cytoplazme bunky. Ca2+ ióny aktivujú kalcineurín fosfatázu, ktorá defosforyluje cytoplazmatickú zložku transkripčného faktora NF-AT (Nuclear factor ofactivated T-cells - nukleárny faktor aktivovaných T buniek) (obr. 3.96). To spôsobí, že faktor migruje do jadra, interaguje s jadrovou zložkou a vytvorí zrelú formu molekuly NF-AT schopnú interagovať s DNA v promótorových oblastiach génov zapojených do aktivácie T-buniek (IL2, IL2R, atď.).
Diacylglycerol sa tradične považuje za faktor, ktorý aktivuje proteínkinázu C (PKC) - serín / tre-
Ryža. 3,96. Aktivačná väzba T-buniek závislá od Ca2+ a jej blokáda cyklosporínom A. Signálna dráha závislá od inozitoltrifosfátu vedie k mobilizácii transkripčného faktora NF-AT do jadra. Túto dráhu môže blokovať cyklosporín A, ktorý v kombinácii s cyklofylínom môže inaktivovať kalcineurínfosfatázu, ktorá je zodpovedná za defosforyláciu cytoplazmatického faktora NF-AT (ktorý slúži ako podmienka pre jeho migráciu do jadra)
onínkináza, uznávaná ako jeden z kľúčových faktorov pri aktivácii T-buniek. Ukázalo sa však, že izoformy PKC aktivované diacylglycerolom nesúvisia s aktiváciou T buniek. Zahŕňa izoformu 0 PKC, ktorá sa objavuje v imunitnej synapsii na vrchole svojej „zrelosti“. Jeho nábor do imunitnej synapsie závisí od aktivity P13K a Vav (posledný faktor je spojený s cytoskeletom, ktorého úloha v transporte PKC0 je veľmi dôležitá). Keďže aktivácia Vav závisí od signalizácie nielen prostredníctvom TCR, ale aj prostredníctvom CD28 a dráha závislá od CD28 sa realizuje za účasti PI3K (je spojená s CD28 - pozri nižšie), je zrejmé, že PI3K a Vav predstavujú rôzne štádia rovnakej signálnej dráhy, a teda zapojenie do aktivácie molekuly PKC0 závisí od kostimulácie prostredníctvom CD28. Súčasne je úloha signálov prichádzajúcich z TCR pri aktivácii PKC0 nepochybná, pretože PKC0 je fosforylovaný (a teda aktivovaný) Lck kinázou. Iné faktory, vrátane diacylglycerolu, sa môžu podieľať na aktivácii PKC0, ale tieto vplyvy sú sekundárne. Aktivácia PKC0 je potrebná na zabránenie apoptózy aktivovaných buniek a zapnutie dvoch z troch kritických transkripčných faktorov potrebných na expresiu génov IL2 a IL2R, AP-1 a NF-kB. Aktivácia AP-1 závislá od PKC0 je realizovaná prostredníctvom Rac/JNK vetvy MAP kaskády (o nej bude diskutované nižšie). Dráha vedúca k aktivácii transkripčného faktora NF-kB obsahuje as
medzičlánky sekvenčne aktivované (za účasti PKC0) faktory CARMA-1, Bcl-10 a MALT-1, IKK. IKK fosforyluje inhibičnú podjednotku NF-kB - IkK, čím získava schopnosť viazať ubikvitín, čo predurčuje jeho následnú degradáciu. Tým sa uvoľní aktívna podjednotka NF-kB, ktorá migruje do jadra a pôsobí ako transkripčný faktor, jeden z troch potrebných na expresiu génov aktivácie T-buniek. Transkripčný faktor NF-kB, ktorý hrá kľúčovú úlohu pri aktivácii buniek vrodenej imunity, bol diskutovaný vyššie (pozri časť 2.2.4).
Iná signálna dráha, ktorá je spúšťaná aktiváciou T-lymfocytov, kaskáda MAP alebo modul MAP (z mitogénom aktivovaných kináz - mitogénom aktivovaných kináz), je tiež široko používaná počas bunkovej aktivácie. Jeho úlohou je hlavne indukovať transkripčný faktor AP-1 (c-jun/c-fos dimér). Existujú 3 vetvy tejto kaskády, čo vedie k vytvoreniu troch typov MAP kináz (MAP ^ - ERK1 / ERK2 (z Extracelulárnych signálom regulovaných kináz - kinázy regulované extracelulárnymi signálmi), p38 a JNK (z c-Jun NH2- terminálne kinázy - c -Jun NH2-terminálne kinázy).Kaskády vedúce k aktivácii MAP-kináz sa zapínajú za účasti adaptorových proteínov a GTPáz s nízkou molekulovou hmotnosťou.Jeden z adaptorových proteínov Grb2 (Growth factor receptor bound protein 2), sa aktivuje po interakcii s faktorom LAT. Aktivovaný Grb2 sa spontánne viaže na iný proteín aktivovaný LAT, SLP-76, a Sos (od Son of sevenless) Sos je substitučný faktor guanínového nukleotidu: spôsobuje nahradenie GDP GTP v malých G proteínoch (t. j. proteíny viažuce guanínový nukleotid. Komplex SLP-76/Grb2/Sos preto spôsobuje aktiváciu G-proteínu Ras, pričom premieňa súvisiaci GDP na GTP. Ras-GTP aktivuje serín/treonín kinázu Raf (MAP kináza kináza kináza - MKKK).Nasleduje kaskáda reakcií: R af aktivuje MEK (MAP kinázová kináza - MCK) a MEK aktivuje vyššie uvedené MAP kinázy ERK1 a ERO. Aktivácia JNK vetvy MAP kaskády je iniciovaná faktorom Vav uvedeným vyššie (v závislosti od LAT a spojeného s aktiváciou cytoskeletu, ako aj PKC0, pozri vyššie). Spôsobuje konverziu GDP na GTP v komplexe s G-proteínom Rac (rodina Rho). Rac-GTP aktivuje MEKK kinázu (pôsobiacu ako MKKK), aktivuje JNKK kinázu (MKK), ktorá následne aktivuje JNK MAP kinázu. Tretia dráha modulu MAP, ktorá vedie k vytvoreniu p38 MAP kinázy, tiež závisí od G proteínov z rodiny Rho. Vo všeobecnom prehľade je podobný ostatným dvom cestám, ale bol skúmaný menej podrobne.
MAP kinázy ERK1/ERK2, JNK a p38 sú aktivované fosforyláciou treonínových a tyrozínových zvyškov v motíve TXY, pričom rôzne zvyšky (Glu, Pro a Gly, v danom poradí) hrajú úlohu X v troch typoch kináz. Tieto MAP kinázy určujú tvorbu transkripčných faktorov zapojených do mnohých bunkových procesov. ERK1/ERK2 spôsobuje tvorbu transkripčných faktorov АР-1 a Elk-1, JNK - faktory ATF2, Elk-1 a c-Jun (zložka АР-1), p38 - faktory ATF2, Elk-1 a MEF-2C.
K aktivácii vyššie uvedených signálnych dráh počas aktivácie T buniek dochádza paralelnou väzbou TCR a kostimuláciou prostredníctvom molekuly CD28. Diferenciácia signálnych dráh zapnutých cez tieto membránové molekuly, ako aj dešifrovanie interakcie týchto dráh, nie je úplne dokončená. Celkový obraz sa však ukazuje dostatočne jasne na to, aby poskytol všeobecné pochopenie molekulárneho základu kostimulácie. Keď je väzba TCR koordinovaná s väzbou na koreceptor, zmení sa konformácia komplexu TCR-CD3, CD4 spôsobí aktiváciu receptorových tyrozínkináz Fyn a Lck, ako aj CD45 fosfatázy. Konečným výsledkom "proximálnych" udalostí je fosforylácia Z-reťazca receptorového komplexu a prenos aktivačného signálu na ZAP-70 kinázu. Ďalej, za účasti adaptorových proteínov LAT, SLP-76 a Vav sa oblasť zapojená do signálnej transdukcie významne rozširuje, vrátane membránovo viazaných kináz, cytoskeletu a malých G proteínov. Zdá sa, že signálna dráha vedúca (prostredníctvom aktivácie PLCyl, tvorby inozitoltrifosfátu a aktivácie kalcineurínu) k mobilizácii Ca2+ a aktivácii transkripčného faktora NF-AT je realizovaná bez priamej účasti signálov generovaných počas kostimulácie. Ostatné dráhy sú viac-menej závislé od kostimulačného signálu.
Najpriamejším dôsledkom kostimulácie prostredníctvom CD28 je aktivácia membránového enzýmu PI3K, ktorý je fyzicky spojený s molekulou CD28. Tento enzým katalyzuje tvorbu fosfatidylinozitol-4,5-bifosfátu, ktorý slúži ako zdroj inozitoltrifosfátu. Táto udalosť však priamo nesúvisí s aktiváciou a možno ju považovať za prípravnú. Po aktivácii buniek fosfatidylinozitoltrifosfát aktivuje Vav, nodálny faktor zodpovedný za zapojenie do aktivácie cytoskeletu a zapojený do náboru a aktivácie proteínkinázy PKC0. Tento enzým je dôležitý pre fungovanie signálnej dráhy vedúcej k tvorbe transkripčných faktorov NF-kB a AP-1. V oboch prípadoch je úloha PKC0 najvýraznejšia pri zahrnutí Rac/JNK vetvy MAP kaskády. Vetvy Raf/ERK a Rac/p38 MAP kaskády sú menej závislé od PKC0 a následne od kostimulácie. Molekulárnym základom kostimulácie je teda zapojenie do procesu aktivácie T-helper signálnych dráh realizovaných za účasti troch kľúčových faktorov – PI3K, faktora Vav a proteínkinázy C izoforma 0. Z troch kľúčových transkripčných faktorov, ktoré spúšťacie gény aktivácie T-buniek, expresia dvoch (AP-1 a NF-kB) závisí od kostimulácie a samotná kostimulácia nie je potrebná na produkciu NF-AT.
V dôsledku toho sa v T bunke tvoria 3 transkripčné faktory - NF-AT, NF-kB AP-1. Tieto faktory sa tvoria rôznymi spôsobmi. Aktívny NF-AT sa tvorí ako výsledok zostavenia diméru, ktorý zahŕňa cytoplazmatické a jadrové subkomponenty NF-AT - NF-ATc a NF-ATn. Ak je NF-ATn konštitutívnym faktorom vždy prítomným v jadre T bunky, NF-ATc sa musí aktivovať, aby migroval do jadra, čo sa dosiahne jeho defosforyláciou katalyzovanou kalcineurínom (pozri vyššie). Transkripčný faktor NF-kB sa aktivuje odštiepením inhibičnej podjednotky IkB z komplexu IkB-NF-kB. Ako je uvedené vyššie, k tomu dochádza, keď je IkB fosforylovaný kinázou IKK, ktorá je aktivovaná za účasti PKC0. Fosforylovaná podjednotka sa stáva dostupnou na degradáciu
pozdĺž ubikvitínovej dráhy. Faktor AP-1 je dimér proteínových produktov dvoch indukovateľných protoonkogénov - c-fos a c-jun. Expresia týchto génov a syntéza proteínov vyžadujú vhodné transkripčné faktory, menovite Elk-1 (pre c-fos) a JNK (pre c-jun). Ako je uvedené vyššie, Elk-1 a JNK - konečné produktyčinnosti rôznych odvetví MAP-kaskády. Proteíny c-fos a c-jun syntetizované de novo tvoria homo- a heterodiméry, ktoré tvoria transkripčný faktor AP-1.
Tri zvažované faktory (NF-AT, NF-kB a AP-1) sú potrebné na indukciu génov aktivácie T-buniek, predovšetkým IL2 a IL2R. Promótorová oblasť génu IL2 obsahuje 9 väzbových miest pre transkripčné faktory (obr. 3.97). Medzi nimi sú 2 väzbové miesta pre oktomer Oct, ktoré neobmedzujú proces génovej indukcie. Z troch kľúčových transkripčných faktorov NF-kB interaguje s promótorom na jednom mieste nezávisle od iných transkripčných faktorov. Dva ďalšie faktory, NF-AT a AP-1, interagujú s promótorom ako oddelene od seba (1 väzbovým miestom), tak aj v komplexe (3 väzbové miesta). Naplnenie všetkých miest vhodnými transkripčnými faktormi, čo vedie ku génovej indukcii, je konečným výsledkom signálnej transdukcie počas aktivácie T buniek.
Signálne dráhy zapojené do aktivácie T-pomocníkov boli podrobne diskutované vyššie. Aktivácia cytotoxických T-buniek sa uskutočňuje podobnými mechanizmami.
3.5.2.2. Prejavy aktivácie T buniek
Aktivácia CD4+ T-buniek (ako aj akýchkoľvek T-lymfocytov) vedie k expresii Vysoké číslo Najväčšiu úlohu pri realizácii hlavných efektorových dejov zohrávajú gény IL2 a IL2R, kódujúce cytokín IL-2 a α-reťazec jeho receptora. K expresii génu IL2 dochádza približne 1 hodinu po prijatí stimulačného signálu. Sekrécia IL-2 proteínu stimulovanými T bunkami in vitro sa deteguje po 3-4 hodinách; vrchol dosahuje po 8-12 hodinách a zastavuje sa po 24. In vivo sekrécia IL-2 začína 1-3 dni po podaní antigénu
Ryža. 3,98. Časová dynamika expresie aktivačných molekúl T-buniek. Na grafe
Je znázornené načasovanie expresie kľúčových aktivačných molekúl po stimulácii T buniek.
(imunizácia) a pretrváva 7-12 dní. Expresia α-reťazca IL-2 receptora nastáva o niečo neskôr a trvá dlhšie – in vitro sa deteguje 4 hodiny po stimulácii; svoje maximum dosiahne po 2-3 dňoch a ustane po 5 dňoch (obr. 3.98).
Súčasne s génom IL2, čo najskôr po pôsobení stimulátora (vo fyziologických podmienkach antigénny komplex peptid-MHC) dochádza k expresii génov c-Myc a N-Myc, nazývaných gény skorej aktivácie. Podieľajú sa na príprave buniek na mitózu. Po 2-3 hodinách sa na povrchu T-buniek objaví CD69, najskorší aktivačný antigén, čiastočne mobilizovaný z intracelulárnych zásob a čiastočne exprimovaný de novo. Jeho prejav trvá o niečo viac ako jeden deň. Krátko po CD69 sa na bunkovom povrchu objavuje ďalší skorý aktivačný marker CD25, ktorý predstavuje už spomínaný a-reťazec IL-2 receptora. O niečo skôr sa deteguje expresia množstva cytokínových génov a syntéza obmedzených množstiev zodpovedajúcich cytokínov (IFNy, IL-4, IL-5, IL-6).
Nasledujúce prejavy aktivácie sa pozorujú jeden deň po pôsobení stimulátora, keď sa exprimuje molekula receptora pre transferín (CD71). Tento faktor hrá dôležitú úlohu pri proliferácii, pretože ióny železa sú nevyhnutné na jeho realizáciu. V nasledujúcich dňoch (3-6 dní) dochádza k expresii molekúl MHC-II, ktoré sú klasifikované ako neskoré markery aktivácie T-buniek, a následne p1-integrínov, označovaných ako antigény veľmi neskorej aktivácie - VLA (Veľmi neskoré aktivačné antigény ) a vylučujú sa chemokíny. Tieto neskoré prejavy aktivácie buniek sú kombinované s proliferatívnym procesom.
Ak sa manžel stal podráždeným
Tablety na diabetes
Tiež - je potrebná čiarka?
Ako sa vyrábajú počítačové hry?
Výklad snov zlato, prečo snívať o zlate, vo sne zlato
Cystitída uretrálna laváž Ako dať podkľúčový katéter
Horoskop prasa a tiger. Tiger - Prasa. Kompatibilita