В-клетки подвергаются процессам селекции.
Большинство созревающих в костном мозге В-клеток не попадает в кровоток, а подобно тимоцитам погибает в результате апоптоза и поглощения костномозговыми макрофагами. Предполагается, что при взаимодействии В-клеток с клетками стромы происходит своего рода положительная селекция, которая "спасает" от запрограммированной гибели небольшую часть В-клеток с продуктивной перестройкой генов иммуноглобулинов. Отрицательная селекция аутореактивных В-клеток может происходить в костном мозге или селезенке - органе, в который мигрирует большинство новообразованных В-клеток в период внутриутробного развития.
Кинетические исследования позволяют рассчитать, что у мыши ежесуточно образуется примерно 5· 107 В-клеток. Поскольку селезенка мыши содержит приблизительно 7,5· 107 В-клеток, огромная часть их должна погибать, что происходит, вероятно, на стадии пре-В-клеток из-за непродуктивной перестройки рецепторных генов или из-за экспрессии этими клетками аутореактивных иммуноглобулиновых рецепторов.
Маркерами зрелых В-клеток служат иммуноглобулины.
Лимфоидные стволовые клетки, экспрессирующие терминальную дезоксинуклеотидилтрансферазу, пролиферируют, дифференцируются и претерпевают перестройку генов иммуноглобулинов, что приводит к образованию пре-В-клеток, в цитоплазме которых появляются тяжелые м-цепи. Некоторые из этих пре-В-клеток и на своей поверхности несут небольшое количество м-цепей, ассоциированных с "суррогатными" легкими цепями, Vnpe_B и л5. К этому времени уже происходит аллельное исключение либо материнских, либо отцовских генов иммуноглобулинов. Из пролиферирующих крупных пре-В-клеток образуются пре-В-клетки меньших размеров. Как только В-клетка начинает синтезировать легкие цепи, которые могут быть к - или л-типа, ее антигенный рецептор slgM приобретает антигенсвязываюшую специфичность. Таким образом, одна В-клетка способна производить антитела лишь одной специфичности - основное положение теории клональной селекции относительно продукции антител. В стадии про-В-клеток на клеточной поверхности появляются ассоциированные с иммуноглобулинами молекулы Igoc и IgP.
На развивающихся В-клетках появляются характерные молекулы поверхности.
В процессе развития В-клеток происходят перестройка генов иммуноглобулинов и фенотипические изменения, сходные с описанными выше для Т-клеток. Самым ранним указанием на начало В-клеточной линии дифференцировки служит перестройка генов тяжелых цепей lg в В-клетках-предшественниках. На последующих стадиях развития пре-В-клеток перестраиваются гены легких цепей. Раньше начала синтеза иммуноглобулинов экспрессируются некоторые поверхностные маркеры В-клеток, а именно молекулы МНС класса II, CD 19, CD20, CD21, CD40 и антиген CD 10. Последний из этих маркеров представляет собой высококонсервативную нейтральную эндопептидазу, временно экспрессируемую на ранних предшественниках В-клеток еще до появления в цитоплазме тяжелых м-цепей. Позднее, уже после активации антигеном, В-клетки вновь начинают экспрессировать антиген CALLA. Другие маркеры, например CD23 и CD25, обнаруживаются главным образом на активированных В-клетках.
Ранние этапы развития В-клеток зависят от ряда факторов роста и дифференцировки. На разных стадиях дифференцировки В-клетки экспрессируют рецепторы для этих факторов. Процесс дифференцировки инициируют ИЛ-7, ИЛ-3 и низкомолекулярный фактор роста В-клеток, тогда как на последующих стадиях действуют иные факторы.
В-клетки мигрируют во вторичные лимфоидные ткани, где осуществляют свои функции.
Ранние В-клетки-"иммигранты" в селезенке и лимфоузлах плода являются slgM+-KneTKaMH, на поверхности которых присутствует CD5. В-клеткипредшественники CD5+ обнаруживаются также в сальнике плода и в зоне мантии вокруг вторичных фолликулов зрелых лимфоузлов.
После антигенной стимуляции зрелые В-клетки могут превращаться в клетки иммунологической памяти или в антителообразуюшие клетки. Плазматические клетки обычно теряют поверхностные иммуноглобулины, поскольку функция этих lg в качестве рецепторов им больше не нужна. Подобно всем другим окончательно дифференцированным гемопоэтическим клеткам плазматическая клетка имеет ограниченную продолжительность жизни и в конце концов подвергается апоптозу.
Незрелые и зрелые В-клетки отвечают на антиген по-разному. При обработке антителами ан-ти-IgM или антигеном и те и другие теряют slgM, молекулы которого удаляются путем кэппинга и эндоцитоза. Однако ресинтез slgM наблюдается в культуре только у зрелых В-клеток. Такая индуцированная потеря антигенного рецептора может служить одним из механизмов приобретения аутореактивными В-клетками толерантности в процессе их созревания.
У птиц В-клетки созревают в фабрициевой сумке.
Лимфопоэз В-клеток у птиц начинается в специальном лимфоэпителиальном органе – фабриции.
Разнообразие антител создается путем перестройки генов.
В любой соматической клетке вариабельные участки генов, включающие сегменты V, D и J, находятся в гаметной конфигурации. На ранних стадиях развития В-клеток происходит делеция промежуточных последовательностей между сегментами D и J и эти сегменты сближаются. На стадии В-клеток-предшественников происходит дальнейшая перестройка V-, D - и J-сегментов вариабельного участка генов тяжелых цепей. Рекомбинированный ген крупной пре-В-клетки экспрессируется с образованием м-цепи, локализованной в цитоплазме. Эти активно пролиферирующие В-клетки-предшественники затем перестраивают свои Ук-гены, а если такая перестройка оказывается непродуктивной, то и нл-гены. При продуктивной перестройке генов легких цепей незрелая В-клетка экспрессирует на своей поверхности м-цепи в сочетании с имеющейся легкой цепью. Клетки, в которых происходит непродуктивная перестройка генов, погибают в результате апоптоза. Этим объясняется гибель столь значительного количества пре-В-клеток в ходе их созревания. В случае появления в незрелых В-клетках после перестройки генов таких легких цепей рецепторов, которые специфичны по отношению к собственным антигенам, легкие цепи могут подвергаться дальнейшей перестройке. Экспрессия м-цепей с суррогатными легкими цепями до появления к - и л-цепей, возможно, важна для селекции В-клеток на ранних стадиях развития.
Закладка ее развивается из выпячивания эндодермы задней кишки и заселяется стволовыми клетками из крови. Исследования на химерах курица/куропатка показывают, что стволовые клетки проникают в сумку только в период между 10 и 14 сутками эмбрионального развития. Пиронинофильные клетки находятся в тесном контакте с эпителиальными клетками. Пролиферирующие клетки сумки образуют корковый и мозговой слои каждого фолликула, который может заселяться одной или несколькими стволовыми клетками.
Разнообразие антител формируется не совсем случайным образом.
Как только начинают продуцироваться к - или л-цепи, поверхностный IgM на незрелых В-клетках приобретает свойства функционального антигенного рецептора. Считается, что V-, D - и J-ceгменты для тяжелых цепей, как и V - и J-сегменты для легких цепей в В-клетках перестраиваются случайным образом. Однако данные, полученные на мышах, крысах и цыплятах, указывают на то, что формирование специфичностей антител происходит в запрограммированной последовательности. Продукция антител в отличие от распознавания антигенов В-клетками зависит как от Ф-клеток, так и от АПК. Механизм запрограммированного формирования специфичностей в В-клетках на молекулярном уровне остается неясным; возможно, он состоит либо в избирательном использовании сегментов V-гена, ближайших к D - и J-сегментам, с перемещением соответствующих рекомбиназ в направлении 3'-конца, либо в отрицательной селекции отдельных клонов, либо включает оба эти пути.
В-лимфоциты CD5+ - отдельная субпопуляция.
Многие В-клетки, появляющиеся на ранних стадиях онтогенеза, экспрессируют CD5. Иммуноглобулины таких клеток кодируются немутировавшими или лишь минимально мутировавшими гаметными генами. Хотя В-клетки CD5+ продуцируют главным образом IgM, в них синтезируется и некоторое количество IgG и IgA. Эти так называемые естественные антитела обладают низкой авидностью, но иногда бывают полиреактивными и в сыворотке зрелых особей присутствуют в высокой концентрации. Клетки CD5+ активно реагируют на Т-независимые антигены, возможно принимают участие в процессинге и презентации антигенов В-клетками, а также, вероятно, играют определенную роль в толерантности и в развитии гуморального иммунного ответа. Предполагается, что естественные антитела формируют первую линию зашиты от микробов, очищают организм от поврежденных собственных компонентов и участвуют в формировании идиотипических сетей иммунной системы.
В-клетки вырабатывают антитела пяти основных классов: IgM, IgD, IgG, IgA и IgE. Существуют также четыре подкласса IgG и два подкласса IgA. Каждая окончательно дифференцированная плазматическая клетка происходит из специфической В-клетки и продуцирует антитела лишь одного класса или подкласса.
В-клетки переключаются на синтез иммуноглобулинов другого класса за счет рекомбинации генов тяжелых цепей.
Первые появляющиеся в процессе развития В-клетки несут в качестве антигенного рецептора IgM. Затем начинается экспрессия и других классов иммуноглобулинов. То, что клетки, несущие на поверхности не IgM, а иммуноглобулины других классов, являются потомками lgM-несущих клеток, доказано в опытах на цыплятах и мышах: после введения антител анти-м животные теряли способность вырабатывать антитела, принадлежащие к любому классу иммуноглобулинов. За образование классов и подклассов антител ответственны гены константной области, кодирующие различные тяжелые цепи. Эти гены группируются на З'-конце локуса тяжелых цепей иммуноглобулинов и у человека расположены в определенной последовательности в 14 хромосоме. Переключение В-клеток с продукции IgM на синтез иммуноглобулинов других классов или подклассов происходит в результате рекомбинации повторяющихся З'-участков переключения и делеции промежуточных Сн-генов. Некоторые В-клетки экспрессируют на поверхности изотипы IgM и IgD; это обеспечивается дифференциальным сплайсингом длинных ядерных РНК-транскриптов Сн-генов.
Переключение изотипа происходит в процессе созревания и пролиферации В-клеток.
Переключение изотипа происходит главным образом в процессе пролиферации В-клеток. однако может иметь место и во время ранней клональной экспансии и созревания В-клеток, еще до их встречи с экзогенным антигеном. Об этом свидетельствует тот факт, что некоторые потомки незрелых В-клеток синтезируют антитела, принадлежащие к другим классам иммуноглобулинов, в том числе IgG и IgA. Дальнейшая дифференцировка В-клеток приводит к синтезу поверхностных IgD - класса антител, присутствующего почти исключительно на мембране В-клеток. Разные классы slg на одной и той же В-клетке обладают одинаковой антигенной специфичностью, т.е. представляют одну и ту же V-область генов хотя позднее, уже после переключения, в результате соматических мутаций может формироваться и дополнительное разнообразие slg в пределах одного и того же клона. Данные о том, что переключение класса иммуноглобулинов возможно и без воздействия антигена, были получены в опытах на позвоночных, развивающихся в гнотоб и отеческой среде, т.е. в условиях, резко ограничивающих возможность попадания в организм экзогенных антигенов.
На экспрессию изотипов может влиять тип антигена.
Некоторые антигены индуцируют выработку антител преимущественно определенного изотипа. Например, углеводы бактериальной клеточной стенки вызывают у мыши независимый от Т-клеток иммунный ответ - продукцию антител главным образом lgG3-n30Tnna, тогда как в ответ на вирусную инфекцию чаще образуются антитела lgG2a-H30Tnna. У человека среди антиполисахаридных антител преобладают антитела IgG2-H30-типа. В основе такой избирательности образования изотипов могут лежать два механизма:
• спонтанное переключение класса иммуноглобулинов до селекции клонов В-клеток и
• переключение, индуцированное de novo в результате взаимодействия с цитокинами - продуктами вспомогательныых клеток - и с Т-клетками.
В настоящее время участие Т-клеток и их цитокинов в переключении изотипа de novo не вызывает сомнений. У мыши Т-клетки стимулируют продукцию IgA в слизистых оболочках. Цитокин ИЛ-4 переключает поликлонально активированные В-клетки на преимущественный синтез изотипа IgGl, одновременно подавляя экспрессию других изотипов. В аналогичной системе ИЛ-5 индуцирует 5-10-кратное возрастание продукции IgA, не влияя на выработку других изотипов, а ИФу усиливает выработку IgG2a, но подавляет продукцию всех других изотипов Ig. Примечательно, что цитокины ИЛ-4 и ИФу, реципрокно регулирующие экспрессию изотипов антител, продуцируются разными субпопуляциями Т-хел-перов. У мыши Txl-клетки выделяют ИФу, аТх2-клетки - ИЛ-4, ИЛ-5 и ИЛ-10. Недавно аналогичные субпопуляции были обнаружены и у человека, причем, как установлено, у лиц, страдающих атопией, продуцируемый Т-клетка-ми ИЛ-4 стимулирует гиперпродукцию IgE.
Последовательность появления иммуноглобулинов разных классов в ходе созревания В-клеток у человека можно проследить по характеру антител в сыворотке плода и новорожденного. До рождения синтезируется IgM, а в перинатальный период появляются IgG и IgA. Концентрация IgG в сыворотке достигает "взрослого" уровня лишь к 1-2-летнему возрасту, а концентрация IgA еще позднее.
При активации антигеном В-клетки либо созревают в АОК, а затем, достигая окончательной стадии дифференцировки, в плазматические клетки, либо превращаются в клетки памяти. Получены убедительные доказательства того, что важную роль в качестве места формирования В-клеток памяти играют центры размножения в различных периферических лимфоидных тканях. Здесь в В-клетках происходит активное гипермутирование генов вариабельной области антител, в результате которого одни клетки погибают, а другие выживают. Презентация антигена фолликулярными дендритными клетками внутри центров размножения обеспечивает выживание клеток, обладающих высокоаффинными рецепторами к чужеродному антигену.
Этот процесс заслуживает более подробного описания. Антигенспецифические В-клетки, колонизирующие первичные лимфоидные фолликулы, примируются антигеном и превращаются в бласты. Одна или очень немногие В-клетки-бласты проникают в первичные лимфоидные фолликулы и образуют центр размножения. Бласты пролиферируют с высокой скоростью и в течение 3-4 суток их количество достигает примерно 104. На 4 сутки они трансформируются в центробласты, лишенные поверхностных иммуноглобулинов, и мигрируют во внутреннюю область вторичного фолликула, где формируют темную зону центра размножения. Из центробластов образуются центроциты, которые вновь начинают экспрессировать на своей поверхности иммуноглобулины и занимают базальную светлую зону центра размножения. В это время происходит переключение класса иммуноглобулинов. Считается, что гипермутирование генов вариабельной области антител происходит после стимуляции антигеном, презентированным фолликулярными дендритными клетками. Центроциты находятся в тесном контакте с ФДК; взаимодействие между ними происходит при участии молекул лимфоцитарной поверхности LFA-1 и VLA-4 и экспрессируемых на поверхности ФДК молекул ICAM-1 и VCAM-1. Эффективное взаимодействие центроцитов, несущих высокоаффинные рецепторы для антигена, презентируемого ФДК, приводит к образованию активированных клеток, которые покидают вторичные фолликулы либо в виде клеток иммунологической памяти, либо в виде предшественников плазматических клеток. Без взаимодействия с ФДК центроциты погибают в результате апоптоза.
Страницы: 1, 2, 3
