Молекулы-мишени: на что реагирует иммунитет
В современной иммунологии триггеры защитных реакций делят на три самостоятельные группы:
- Образы патогенности (PAMP). Универсальные сигналы вторжения биологически агрессивного агента. Это молекулы, типичные для целых классов патогенов (вирусов, грибов, бактерий), но отсутствующие у организма-хозяина. Запускают реакции врожденного иммунитета.
- Антигены. Высокомолекулярные соединения, распознаваемые сугубо индивидуально. Являются мишенями для адаптивного иммунитета.
- Стрессорные молекулы и образы опасности (DAMP). Эндогенные аналоги PAMP. Это собственные молекулы организма, которые экспрессируются на клеточной мембране в ответ на повреждающее воздействие (инфекционное, лучевое, температурное). Занимают промежуточное положение между врожденным и адаптивным ответом.
Важно отметить, что чужеродность не является абсолютным критерием для иммунной атаки. Границы терпимости могут расширяться: иммунитет не реагирует на компоненты пищи или микрофлору кишечника. С другой стороны, существуют изолированные зоны (ЦНС, полость глаза), которые в норме исключены из-под контроля адаптивной системы. При нарушении тканевых барьеров эти зоны сами становятся объектом мощной иммунной агрессии.
Рецепторы врожденного иммунитета
Врожденный иммунный ответ реализуется клетками миелоидной линии (в первую очередь, фагоцитами), широко распределенными по барьерным тканям.
Главный инструмент распознавания здесь — паттернраспознающие рецепторы (PRR). При связывании с PAMP или DAMP они передают в клетку сигнал, активирующий «гены воспаления». Классические представители PRR — это мембранные и внутриклеточные Toll-подобные рецепторы (TLR), а также цитозольные NOD-рецепторы.
Отдельную группу составляют рецепторы, распознающие стрессорные молекулы. Они локализуются преимущественно на естественных киллерах (NK-клетках) и некоторых субпопуляциях Т-лимфоцитов. Представители этой группы (например, NKG2D, NCR) способны распознавать молекулы MHC независимо от связанного с ними антигена, генерируя не только активирующие, но и ингибирующие сигналы.
Антигенраспознающие рецепторы лимфоцитов
Адаптивный ответ имеет клональную природу и обеспечивается клетками лимфоидной линии. Антигенспецифические рецепторы отличаются гигантской вариабельностью (миллионы вариантов доменов) и распределены клонально — одна клетка несет рецепторы только одной специфичности.
Выделяют следующие разновидности:
- В-клеточные рецепторы (BCR). Имеют иммуноглобулиновую природу. Напрямую распознают фрагмент антигена (эпитоп). При дифференцировке В-лимфоцита в плазматическую клетку BCR начинают секретироваться в растворимой форме — в виде антител.
- Т-клеточные рецепторы (TCR). Всегда остаются на мембране и не секретируются. Вариант $\gamma\delta$TCR способен распознавать антиген напрямую. Однако основной вариант, $\alpha\beta$TCR, не может увидеть нативный антиген — ему необходим строго подготовленный фрагмент, упакованный в молекулу-презентер.
Молекулы главного комплекса гистосовместимости (MHC)
Для работы $\alpha\beta$TCR клетка-мишень должна выставить фрагмент антигена в составе комплекса MHC на свою поверхность. Процесс распознавания зависит от класса молекулы и участия специальных корецепторов:
- MHC-I (1 класса). Присутствуют на мембране всех клеток. Они презентируют эндогенные пептиды из цитозоля. Если клетка инфицирована, MHC-I сигнализирует о внутриклеточной проблеме. Эти комплексы распознаются Т-лимфоцитами, несущими корецептор CD8.
- MHC-II (2 класса). Экспрессируются только на специализированных антигенпрезентирующих клетках (АПК). Демонстрируют экзогенные антигены, попавшие в клетку путем эндоцитоза. Распознаются Т-лимфоцитами с корецептором CD4.
Существуют также неклассические молекулы MHC (например, CD1), которые презентируют липидные эпитопы для Т-клеток популяции NKT.
Органная основа иммунитета
Если врожденный иммунитет не требует сложных межклеточных контактов, то адаптивный ответ основан на постоянной кооперации лимфоцитов. Поскольку нужные клетки клонально распределены, организму необходимы механизмы их рекрутирования в одной точке. Именно поэтому адаптивный иммунитет может функционировать только в условиях органной структуры — в центральных и периферических лимфоидных органах.
В-лимфоциты видят антиген напрямую (как свободный, так и на мембране), а для большинства Т-лимфоцитов антиген должен быть предварительно подготовлен и подан на специальном молекулярном «подносе» — комплексе MHC.
Вопросы с занятий и экзамена
Обязательно ли антиген должен быть чужеродным для запуска иммунного ответа?
Нет. Чужеродность не является главным и обязательным свойством. Иммунитет толерантен к пище и симбионтам кишечника, но может мощно атаковать собственные ткани, если нарушаются барьеры изолированных зон (например, центральной нервной системы).
В чем принципиальная разница между PAMP и классическим антигеном?
PAMP — это универсальные паттерны, характерные для целых групп микроорганизмов, они запускают врожденный иммунитет. Антигены же уникальны, стимулируют лимфоциты и запускают индивидуальный адаптивный ответ.
Почему существуют разные классы молекул MHC?
MHC-I выставляют на мембрану внутриклеточные (цитозольные) антигены, показывая проблему всем клеткам с рецептором CD8. MHC-II презентируют захваченные извне (экзогенные) антигены только для клеток с рецептором CD4.
Что ещё разобрать по теме
- Организация и функции центральных и периферических органов иммунной системы
- Механизмы передачи ингибирующих сигналов от рецепторов NK-клеток
- Процесс презентации экзогенных антигенов специализированными АПК
- Структурные различия мембранных Toll-подобных и цитозольных NOD-рецепторов
- Особенности распознавания липидных эпитопов с помощью молекул CD1
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Распознавание антигенов» 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»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.