ФГБОУ ВО
«Ставропольский государственный медицинский университет»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра иммунологии с курсом ДПО
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
по проведению практического занятия
со студентами
2 курса специальности 31.05.02. Педиатрия
по учебной дисциплине«Иммунология»
Тема №4. Адаптивный иммунитет
Занятие №5.Адаптивный иммунитет
Обсуждены на заседании кафедры иммунологии с курсом ДПО
« 23 » января 2018
Протокол №9
г. Ставрополь, 2018
1. Цель: студентам необходимо овладеть учебной программой данного занятия и научиться применять учебный материал в своей будущей профессии врача. Познакомить студентов со стадиями и типами иммунного ответа, с механизмами элиминации антигенов, функциями антител.
2. Формируем компетенции:
общекультурных (ОК):
способность к абстрактному мышлению, анализу, синтезу (ОК-1)
общепрофессиональных (ОПК):
способность к оценке морфо-функциональных, физиологических состояний и патологических процессов в организме человека для решения профессиональных задач (ОПК-9);
профессиональных:
способность к определению тактики ведения пациентов с различными нозологическими формами (ПК-8)
готовность к сбору и анализу жалоб пациента, данных его анамнеза, результатов осмотра, лабораторных, инструментальных патолого-анатомических и иных исследований в целях распознавания состояния или установления факта наличия или отсутствия заболевания (ПК-5)
3. Учебные вопросы занятия:
Стадии иммунного ответа. Клеточно-опосредованнаяцитотоксичность, механизмы апоптоза. Th-1 опосредованный иммунный ответ. Гуморальный иммунный ответ. Антителообразование, функции антител, иммунологическая память.4. Материально-техническое обеспечение:
5. Теоретическая часть (аннотация):
Иммунный ответ
Развитие иммунного ответа включает 2 фазы:
1.Индуктивную. Реализуется в течение 5-7 суток после попадания антигена в организм, заключается в формировании эффекторныхТ - и В - лимфоцитов и клеток памяти, включает следующие процессы:
- переработка и презентация антигена антигенпрезентирующей клеткой (АПК); распознавание антигена при взаимодействии АПК и Т-лимфоцита; активация и пролиферация специфического клона Т-лимфоцитов; дифференцировка лимфоцитов, направленная на формирование эффекторных функций и клеток памяти.
2.Эффекторную. Длится около 2-х недель, заключается в реализации клеточного и гуморального иммунного ответа, элиминации антигена и формировании клеток памяти.
Существуют два типа иммунного ответа: клеточный и гуморальный.
Клеточный иммунный ответ зависит от локализации патогена и реализуется в виде:
- Цитотоксический тип (Т-киллеры) Th-1 опосредованного иммунного ответа (активация макрофагов под действием хелперов 1 типа и повышение их бактерицидного потенциала).Воспалительный тип.
Клеточный иммунный ответ развивается при внутриклеточной локализации патогена, в ответ на вирусные, опухолевые, трансплантационные антигены. Удаление патогена происходит в результате уничтожения инфицированной клетки.
При локализации патогена внутриклеточно в гранулах, эндосомах будет реализоваться Th-1 опосредованное воспаление с участием макрофагов. Активация бактерицидности макрофагов вызовет гибель патогена.
Внеклеточные патогены формируют гуморальный иммунный ответ с участием антител, которые блокируют и нейтрализуют патогены и их токсины, а также стимулируют факторы врожденного иммунитета (фагоцитоз, классический путь активации комплемента).
Введение антигена в кровь приводит к развитию гуморального иммунного ответа.
Если антиген попадает через слизистые оболочки, развивается гуморальный иммунный ответ с участием IgA и/или Th1 – индуцированное воспаление. На антигены пищи и комменсалы формируется толерантность.
При подкожном и внутрикожном поступлении антигена развивается иммунный ответ клеточного типа.
Тип иммунного ответа определяется природой Т-хелперов. Спектр цитокинов, синтезируемых Th1(ИЛ-2, ИФН-г) индуцирует развитие клеточного иммунного ответа. Цитокины, продуцируемыеTh2 (ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-13) определяют развитие гуморального иммунного ответа (антителогенеза).
Клеточно-опосредованная цитотоксичность
Развивается на внутриклеточные патогены, локализованные в цитозоле (внутриклеточные бактерии, вирусы, микоплазмы). Ключевыми клетками эффекторами являются Т-киллеры, распознающие антигенные пептиды в комплексе с HLA1.
Стадии развития цитотоксического иммунного ответа
1.Индуктивная фаза. Дендритные клетки после взаимодействия с патогеном мигрируют в лимфу, где приобретают форму вуалевых клеток. Одновременно происходит процессинг (расщепление) антигена и экспрессия (представление) комплекса антиген-HLA1 и антиген - HLA2. С током лимфы дендритная клетка попадает в Т-зависимые зоны региональных лимфатических узлов. В лимфатическом узле происходит взаимодействие дендритных клеток, как с наивными Т-киллерами, так и наивными Т-хелперами (Th0).
Между дендритной клеткой и Т-лимфоцитом формируется иммунологический синапс, представляющий зону рецепторных и корецепторных взаимодействий.
1.Рецепторные взаимодействия
Взаимодействие комплексаантиген-HLA1 на дендритной клетке и рецептора к антигену TCR (CD3) на Т-киллерес участием корецептораCD8.
2.Корецепторные взаимодействия
- Взаимодействие молекулы CD28 на Т-лимфоците и CD80 на дендритной клетке способствует пролиферации и дифференцировке Т-киллеров в эффекторные клетки. Взаимодействие CD40L на Т-лимфоците и CD40 на дендритной клетке приводит к активации дендритной клетки, увеличению синтеза ИЛ-12, способствующего активации Т-лимфоцита.
Взаимодействие дендритной клетки с наивным Т-хелпером (Th0)приводит к его дифференцировке в Th1, Th2, Th17, Treg.
Образование Th1-лимфоцитов идет под действием IL12.
Th1-клетки включают продукцию ИЛ-2 и ИФг, которые действуют на Т-киллеры и индуцируют их дифференцировку в зрелые ЦТЛ. ИФгусиливает активность макрофагов.
Эффекторная фаза
Цитолиз инфицированных клеток может происходить посредством трех механизмов.
1.Цитотоксические лимфоциты (Т-киллеры) распознают клетки-мишени, на поверхности которых экспрессирован антиген в комплексе с HLA1 cформированием цитотоксическогоиммунного синапса, активируются и выбрасывают содержимое своих гранул в зону контакта между клетками. Гранулы содержат перфорин и гранзимы. Перфорин встраивается в мембрану клетки-мишени и образует канал. Через сформированные каналы в клетку проникают гранзимы, индуцирующие каскад реакций, ведущих к апоптозу клетки-мишени.
2.Fas-опосредованный апоптоз. Цитотоксические лимфоциты взаимодействуют с помощью Fas-лиганда с Fas-рецепторами, появляющимися на инфицированной клетке. В реультате взаимодействия активируются внутриклеточные каспазы, индуцирующие апоптоз.
3.Цитокиновый механизм цитотоксичности. Цитолиз обеспчивается в результате взаимодействия ФНОб с соответствующими рецепторами на клетке-мишени. Сигналы передаются через домены смерти и приводят к развитию апоптоза.
Спустя 7-10 дней после выполнения своих функций Т-лимфоциты элиминируются. Через 2 недели после этого формируются клетки памяти, способные при повторном введении антигена становится ЦТЛ.
Th-1 опосредованный иммунный ответ
Осуществляет иммунный ответ против внутриклеточных патогенов, локализованных в гранулах фагоцитов.
Th1 – клетки синтезируют ИФг и ФНОб, активирующие микрофаг. Активированные макрофаги выделяют факторы бактерицидности – ФНОб, ИЛ-1, ИЛ-6, ИФб. Эти вещества способствуют уничтожению внутриклеточных патогенов, но они же вызывают деструкцию окружающих тканей.
Гуморальный иммунный ответ
Гуморальный иммунный ответ направлен на защиту организма от внеклеточных патогенов и их токсинов.
Антиген может проникать в перифолликулярное пространство лимфатических узлов и лимфоидные фолликулы, где В-лимфоцит способен его распознать с помощью BCR. При этом В-лимфоцит, распознающий антиген, является в тоже время антигенпрезентирующей клеткой.
В Т-зависимых зонах регионарных лимфатических узлов и других лимфоидных органах происходит взаимодействие дендритной клетки с Th0. Дендритная клетка презентирует антиген Т-лимфоциту в комплексе с HLA2, формируя иммунный синапс. Посредством рецепторных и костимулирующих воздействий под действием IL4 происходит дифференцировка Th0 в Th2 и их миграция в фолликул.
В перифолликулярном пространстве В-клетки взаимодействуют с Th2.
Т-клеточныйрецепторный комплекс TCR-CD3 взаимодействует с антигеном в комплексе с HLA2 на мембране В-лимфоцита – первый активационный сигнал.
Костимулирующее взаимодействие CD28-CD 80 приводит к экспрессии на мембране Th2 молекулы CD40L и выработке цитокинов. Взаимодействие CD40 (на В-лимфоците) и CD40L (на Th2) – второй активационный сигнал для В-лимфоцита, существенно повышающий его чувствительность для цитокинов. Данное взаимодействие также необходимо для переключения синтеза IgМ в В-лимфоцитах на другие классы.
Цитокиновые сигналы (ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6) от Th2 запускают пролиферацию, созревание и дифференцировку В-лимфоцитов.
В перифолликулярном пространстве лимфоузлов В-лимфоциты дифференцируются преимущественно в короткоживущие плазматические клетки, продуцирующие преимущественно IgM.
В процессе миграции в лимфоидном фолликуле из базальной зоны в апикальную В-лимфоциты проходят несколько этапов дифференцировки, направленных на формирование пула клеток с высоким сродством к антигену. В этом процессе участвуют фолликулярные дендритные клетки и фолликулярные Т-хелперы (Thf), при этом В-лимфоциты получают сигналы, поддерживающие их жизнеспособность. Источником поддерживающего сигнала является взаимодействие CD40-CD40L.
При переходе в апикальную зону В-лимфоциты дифференцируются в двух направлениях – антителообразующие клетки и клетки-памяти. В этой зоне В-лимфоциты становятся плазмобластами и мигрируют в мозговые шнуры лимфатических узлов, маргинальные зоны и красную пульпу селезенки, где окончательно дифференцируются в антителопродуцирующие клетки. В красный костный мозг может мигрировать 40% плазмобластов, в слизистые оболочки – 30%, остальные остаются в периферических лимфоидных органах. Плазматические клетки не экспрессируют маркеры, присущие В-лимфоцитам, их основной маркер CD138 осуществляет их взаимодействие с клетками стромы.
При первичном иммунном ответе (первый контакт с антигеном) сначала синтезируются IgM, затем происходит переключение на синтез антител IgG иIgA. Максимальные конценттрацииIgM выявляются на 5-10 сутки, а IgG – на 10-14 сутки после поступления антигена. В среднем высокий уровень IgG сохраняется в течение 20 дней, затем их содержание медленно снижается в течение 2-х месяцев. При вторичном иммунном ответе среди сывороточных иммуноглобулинов преобладают IgG.
Плазматические клетки, синтезирующие антитела данной специфичности выявляются в лимфатических узлах и селезенке в течение 2-х месяцев, в костном мозге – до 10 лет и более.
Рис. Синтез АТ при первичной и вторичном иммунном ответе
В заключение приведем основные функции антител:
1.Нейтрализация микробов и токсинов приводит к утрате их способности связываться с клетками мишенями. Блокирующий эффект составляет основу функции IgA.
2.Опсонизация, стимулирующая фагоцитоз. Антитела способны опсонизировать бактерии, делая их более доступными для фагоцитов (через Fc-рецепторы). Принципиально для бактерий, образующих капсулу. Основные опсонины – IgG.
3.Антителозависимая клеточная цитотоксичность. На NK-клетках расположены Fc-рецепторы, которые взаимодействуют с Fc-рецепторами IgGна клетке-мишени с ее последующем цитолизом.
4.Комплементзависимый цитолиз. Fc-фрагменты IgMи IgG взаимодействуют с компонентами комплемента, вызывая его активацию по классическому пути. Это приводит к формированию мембраноатакующего комплекса С5-С9 на мембране клетки-мишени и ее гибели.
Таблица. Типы иммунного ответа
Характеристика | Клеточный иммунный ответ (ИО) | Гуморальный ИО | |
Клеточная цитотоксичность | Воспалительный ИО | ||
Патогены, против которых направлен ИО | Вирусы, некоторые одноклеточные патогены (лямблии, трихомонады) | Простейшие (лейшмании, хламилии), риккетсии, микобактерии | Бактерии, токсины, гельминты, грибы |
Локализация патогенов | Внутриклеточная (в цитозоле) | Внутриклеточная (в гранулах, эндосомах) | Внеклеточная |
Антигенпрезентирующие клетки | Дендритные клетки | Денндритные клетки, макрофаги | Дендритные клетки, В-лимфоциты |
Клетки-участники ИО | Дендритные клетки, Th1, ЦТЛ | Дендритные клетки, Th1, макрофаги | В-лимфоциты, дендритные клетки, Th2 |
Эффекторные механизмы | Т-киллеры (ЦТЛ) 1.перфорин-гранзимовый 2.Fas-опосредованный 3.цитокиновый | Провоспалительные цитокины, факторы бактерицидности макрофагов | Специфические антитела: 1.нейтрализация патогена 2.опсонизация, активация фагоцитоза 3.активация комплемента 4.антителозависимая цитотоксичность |
6. Вопросы и задания для самоконтроля.
1.Стадии иммунного ответа?
2.Клеточно-опосредованнаяцитотоксичность, механизмы апоптоза?
3.Th-1 опосредованный иммунный ответ?
4.Гуморальный иммунный ответ?
5.Антителообразование, функции антител, иммунологическая память?
7. Рекомендуемая литература:
Основная литература
Хаитов, [Текст]: учеб. длястуд. вузов/. – 3-е изд., перераб. и доп. – М: ГЭОТАР-Медиа, 2016. – 496 с. (100 экз.) Хаитов, [Электронный ресурс]:учеб. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016. – 496 с. – Режим доступа: http://www. studentlibrary. ru/book/ISBN9785970438428.html Ковальчук, иммунология иаллергология с основами общейиммунологии [Текст]: учеб. для студ. вузов/, , . – М.:ГЭОТАР-Медиа, 2014. – 640 с. (100 экз.) Клиническая иммунология и аллергология с основами общей иммунологии [Электронный ресурс]: учеб. /, , . – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. – 640 с. – Режим доступа: http://www. studentlibrary. ru/book/ISBN9785970422410.html? SSr=3401337af3141b427f5a57828011959Дополнительная литература
Основы общей иммунологии [Текст]: учеб. пособие для студ. мед. вузов / под ред. , -Барановой, . – М.: ПедиатрЪ, 2014. – 124 с. (7 экз.) Рёкен, М. Наглядная аллергология [Текст]/ М. Рёкен, Г. Греверс, В. Бургдорф; пер. с англ. ; под ред. , . –М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.– 238 с. (4 экз.) Аллергология и иммунология [Текст]: рек. для врачей/под ред. , . – 2-е изд., испр. и доп. – М: Союз педиатров России, 2010. – 252 с. (9 экз.) Ярилин, [Электронный ресурс]: учеб. . – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 752с. – Режим доступа: http://www. studentlibrary. ru/book/ISBN9785970413197.html Хаитов, : структура и функции иммунной системы [Электронный ресурс]: учеб. пособие /. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. – 280 с. – Режим доступа: http://www. studentlibrary. ru/book/ISBN9785970426449.html Иммунология: практикум [Электронный ресурс]: учеб. пособие/под ред. , . – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. – 176 с. - Режим доступа: http://www. studentlibrary. ru/book/ISBN9785970435069.html Москалёв, иммунология с основами клинической иммунологии [Электронный ресурс]: учеб. пособие /, , . – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. – 352 с. – Режим доступа: http://www. studentlibrary. ru/book/ISBN9785970433829.html