содержание .. 1 2 3 ..

Руководство по иммунофармакологии - часть 2

Введение в иммунологию защитных механизмов

диаторы плазменного происхождения-компо-

нейтрофилов. Другие лейкотриены

(ЛТС4 и

ненты комплемента, кинины, компоненты каскада

ЛТD4) обладают сильным бронхосуживающим

свертывания и фибринолитическая система. В

действием. Вместе они составляют вещество,

воспалительной реакции участвуют и клеточные

известное ранее под названием

«медленно

медиаторы, которые продуцируются как чканями

реагирующее вещество анафилаксии». Поли-

организма

(эйкозаноиды, фактор активации

морфно-ядерные лейкоциты метаболизируют

тромбоцитов,

гистамин,

ин-терлейкин-1,

арахидонат главным образом с образованием

лимфокины), так и бактериальными клетками

ОЭТЕ и ЛТВ4, а фагоцитирующие макрофаги,

(хемотаксический фактор ф. мет-лей-фен,

эозинофилы и, вероятно, тучные клетки-ЛТС4,

бактериальный пептид, описанный в главе

3).

ЛТD4 и ПГ. Глава 10 посвящена эйко-заноидам.

Медиаторы клеток микроорганизма кратко

Фактор активации тромбоцитов (ФАТ). Этот

описаны ниже, а детально- в специально

липид, образующийся под действием фосфо-

посвященных им главах книги.

липазы А2 на клетку, также является важным

Эйкозаноиды. Еще одна важная медиатор-

медиатором. Он высвобождается из стимули-

ная система образуется при стимуляции или

рованных эозинофилов, нейтрофилов и тром-

повреждении клеток, участвующих в воспале-

боцитов. Несмотря на свое название, ФАТ

нии. Эйкозаноиды формируются из арахидо-

является фактором хемотаксиса нейтрофилов и

новой кислоты, входящей в состав фосфоли-

стимулирует их секрецию (см. рис. 2), вызывает

пидов клеточных мембран. Эта ненасыщенная

спазмы гладких мышц, обладает сосудо-

жирная кислота высвобождается под действием

расширяющим действием и увеличивает сосу-

липаз,

в частности фосфолипазы А2.

дистую проницаемость. В главе 16 приводятся

Арахидоновая кислота может метаболизиро-

более полные сведения о ФАТ.

ваться несколькими путями, причем выбор ме-

Интерлейкин-1

(ИЛ-1). Выше ИЛ-1 был

таболизма зависит главным образом от типа

описан как химический медиатор, продуциру-

клеток.

емый нефагоцитирующими антигенпредстав-

Один из путей метаболизма приводит к

ляющими клетками, который играет важную

образованию: тромбоксана, который обладает

роль в индукции иммунного ответа. Однако ИЛ-

сосудосуживающим действием и вызывает аг-

1-подобная активность может продуцироваться

регацию тромбоцитов; простациклина, который

многими другими типами клеток, в том числе

имеет сосудорасширяющий эффект и дает

эндотелиальными и фибробластными клетками,

дезагрегацию тромбоцитов; различных про-

а также нейтрофилами. Существует несколько

стагландинов. Простагландины Е вызывают

типов молекул ИЛ-1, которые обладают

боль, расширение сосудов и потенцируют дей-

широким спектром действия на различные

ствие веществ, повышающих сосудистую про-

клетки. ИЛ-1 активирует синовиальные клетки и

ницаемость. Кроме того, они подавляют ак-

фибробласты, в результате чего происходят их

тивность некоторых клеток, участвующих в

пролиферация, секреция коллагена и выделение

воспалении. Последняя активность связана со

простагландинов. Хондроциты и остеокласты

способностью ПГЕ повышать уровень цАМФ и

под действием ИЛ-1 секретируют коллагеназу, а

вследствие этого - активировать циклическую

в мышцах ИЛ-1 вызывает про-теолиз. ИЛ-1,

АМФ-киназу. Простагландины F вызывают

возможно, идентичен эндогенному пирогену

спазм гладких мышц бронхов. Направление

(см. главу 19) и отвечает за образование белков

метаболизма арахидоновой кислоты в сторону

острой фазы воспаления в печени. Он является

образования простагландинов начинается с

фактором хемотаксиса

нейтрофилов

действия циклооксигеназного фермента, при-

активирует их (см. главу 3). В настоящее время

чем данный путь является основным для мета-

полагают, что ИЛ-1 имеет большое значение как

болизма арахидоната в макрофагах.

медиатор хронического воспаления, особенно

Другой метаболический путь начинается с

при ревматоидном артрите. Сведения об ИЛ-1

действия липоксигеназы и приводит к повы-

даны в главах 15 и 31.

шению содержания сначала пероксиэйкозате-

Лимфокины. Лимфокины - это белковые

траеноевых кислот (ПЭТЕ), а затем оксиэйко-

медиаторы, выделяемые Т-лимфоцитами. В

затетраеноевых кислот (ОЭТЕ) и лейкотриенов.

практических целях здесь рассматриваются

Один из них-лейкотриен В4 (ЛТВ4)-является

лишь те из них, которые участвуют в эффек-

очень мощным хемотаксическим фактором

торной

фазе

клеточно-опосредованного

нейтрофилов (см. рис. 2), эозинофилов и мак-

иммунного ответа (см. рис. 4). Им приписы-

рофагов; кроме того, он стимулирует секрецию

Глава 1

вается наличие активности, что базируется на

ющейся системы. Неадекватные иммунные

данных, полученных в исследованиях in vitro.

реакции называют аллергическими или реак-

Лимфокины являются факторами хемотаксиса

циями гиперсенситивности и разделяют их на

нейтрофилов и макрофагов; они вызывают

четыре типа.

пролиферацию других лимфоцитов и расши-

рение сосудов. Кроме того, они активируют

макрофаги, повышая тем самым их способность

Тип I: немедленная (или анафилактическая)

уничтожать определенные микроорганизмы,

гиперсенситивность

например микобактерии туберкулеза, которые

могут

выживать

неактивированных

Данный тип повышенной чувствительности

макрофагах. Лимфокином, активирующим

наблюдается в том случае, когда неопасные

макрофаги, может быть у-интерферон, который

сами по себе вещества, например пыльца рас-

также предупреждает репликацию ряда РНК- и

тений, пчелиный яд, частицы домашней пыли,

ДНК-вирусов.

Некоторые

лимфокины

некоторые пищевые продукты или лекарства,

активируют остеокласты - клетки, резорбиру-

вызывают образование IgE-антител с их фик-

ющие кость. Более подробные сведения о лим-

сацией на тучных клетках. Последующий кон-

фокинах даны в главах 7 и 14, а об интер-

такт с этими веществами приводит к выделению

феронах-в главе 29.

из тучных клеток гистамина и других

Гистамин. Гистамин выделяется стимули-

медиаторов: лейкотриенов С4 и D4, а также

рованными тучными клетками и базофилами.

фактора активации тромбоцитов. При неко-

При взаимодействии гистамина с Н1 -рецепто-

торых типах гиперсенситивности немедленного

рами происходят расширение кровеносных со-

типа важную роль играют эозинофилы;

судов и повышение их проницаемости, а также

возможно также участие других клеток: по-

сокращение гладких мышц бронхиол и кишеч-

лиморфно-ядерных нейтрофилов и макрофагов.

ника. Через Н2-рецепторы гистамин модулирует

Эффекты повышенной чувствительности могут

реакции бронхиолярных гладких мышц и.

локализоваться на бронхиальном дереве

возможно, функции лимфоцитов. В главе

(начальная стадия астмы), на слизистой обо-

описываются эффекты гистамина; там же даны

лочке носа (сенная лихорадка), на коже (кра-

критерии медиаторов.

пивница), в желудочно-кишечном тракте. В

результате генерализованной реакции возникает

анафилактический шок.

Нежелательные эффекты воспалительных

Возможно, что реакции, наблюдаемые при

и иммунных реакций

гиперсенситивности немедленного типа, разви-

вались (в ходе эволюции) как составная часть

Высокоэффективные и сложные реакции, опи-

защиты организма от проникновения гельмин-

санные выше, в некоторых ситуациях могут

тов.

быть неадекватно запущены факторами, ко-

торые сами по себе неопасны для организма. В

других обстоятельствах, будучи запущенными

Тип II: антителозависимая цитотоксическая

адекватно, эти защитные механизмы могут

гиперсенситивность

работать избыточно. В обоих случаях это спо-

собно привести к повреждению тканей собст-

Данный вид повышенной чувствительности

венного организма. Неадекватная активация

наблюдается в том случае, когда антитела

врожденных реакций проявляется в патогенезе

направлены против чужеродных для организма

ревматоидного артрита. Так, перекис-ные

клеток. Например, при переливании не-

соединения из активированных нейтрофилов

совместимой крови часть поверхности этих

могут повреждать IgG. Измененный IgG

клеток является антигенами и вызывает об-

действует как аутоантиген и вызывает дыха-

разование антител. Другим примером служит

тельный взрыв в нейтрофилах, который ге-

повреждение сульфаниламидами поверхности

нерирует еще большее количество перекисей,

белков полиморфно-ядерных лейкоцитов или

способных повреждать ткани суставов, про-

белков тромбоцитов препаратом Sedormid.

должая при этом нарушение IgG и т.д. Эта

Последующая реакция антиген - антитело может

гипотеза патогенеза ревматоидного артрита

привести к запуску системы комплемента или

объясняет прогрессирующее течение повреж-

послужить основой для атаки клеток-убийц. Это

дений суставов на основе самоподдержива-

приводит к гибели клеток-мише-

Введение в иммунологию защитных механизмов

ней, что проявляется агранулоцитозом (в пер-

выше; более подробное их описание дано в

вом примере) или тромбоцитопенической пур-

главе 14. Клеточно-опосредованная повышенная

пурой (во втором примере).

чувствительность лежит в основе реакции на

укусы насекомыми (клещи, москиты), а также в

Тип III: гиперсенситивность, опосредованная

основе высыпаний

(например, при свинке и

иммунными комплексами

кори). Она также может принимать участие в

повреждении тканей при ревматоидном артрите.

Подобный тип повышенной чувствительности

Подобное иногда наблюдается при кожных

наблюдается при реакции растворимого ан-

реакциях на лекарственные препараты или

тигена с антителами. Сформировавшиеся ком-

химикаты, когда химическое вещество,

плексы могут активировать комплемент или (в

соединяясь с белками кожи, образует

некоторых случаях) прикрепляться к тучным

чужеродный материал, который и вызывает

клеткам, вызывая выделение медиаторов. Экс-

клеточно-опосредованный иммунный ответ.

периментальным примером повышенной чув-

Химические вещества, действующие по такому

ствительности III типа является реакция Ар-

механизму, называют гаптенами.

тюса, при которой чужеродный белок вводят

Реакции повышенной чувствительности, как

чрескожно кролику с высоким уровнем в крови

и защитные иммунные ответы, прямо или кос-

антител к данному антигену. Через 3-8 ч об-

венно опосредуются лимфоцитами. Детальным

ласть инъекции становится красной и отечной.

исследованием функции и взаимодействия

При этом отмечается следующая последова-

лимфоцитов занимаются иммунологи, однако

тельность событий: комплексы антиген-анти-

некоторые аспекты функции лимфоцитов, ко-

тело образуются в небольших кровеносных

торые представляют особый интерес для им-

сосудах; одновременно активируется система

мунофармакологии, рассматриваются в главе 7.

комплемента. Под влиянием С5а в зоне реакции

скапливаются и стимулируются нейтро-филы. В

Исход воспалительной реакции

стимулированных нейтрофилах образуются

токсические

метаболиты

кислорода,

После упрощенного описания специфического

секретируются лизосомные ферменты, а тучные

иммунного ответа вернемся к рассмотрению

клетки, активированные СЗа, высвобождают

первичного местного взаимодействия организма

медиаторы. Подобные события могут лежать в

и патогена-к острой локальной воспалительной

основе реакции на сопревшее сено, которую

реакции. Совершенно ясно, что она может

называют

«фермерское легкое», а также

включать в себя врожденные реакции

(т. е.

поздних астматических реакций, наблюдаемых

иммунологически неспецифичные сосудистые и

через

7-8 ч после контакта с антигеном.

клеточные события, описанные в начале данной

Повреждения, обусловленные повышенной

главы) и большее или меньшее участие

чувствительностью с иммунными комплексами,

адаптивного ответа

(т.е.

специфического

выявляются при некоторых формах гипертонии

гуморального или клеточно-опосредованного

и болезнях почек. Сывороточная болезнь также

иммунного ответа).

Соотношение им-

представляет собой пример реакции III типа.

мунологически специфических и неспецифиче-

ских факторов зависит как от природы патогена,

Тип IV: клеточно-опосредованная

так и от участвующих во взаимодействии

органов и тканей организма. Каким может быть

гиперсенситивность

исход такого взаимодействия? Если защитные

Прототипом данной реакции является ответ на

механизмы разворачивают свое действие

внутрикожную инъекцию белкового экстракта

адекватно и эффективно, то возможно полное

микобактерий у человека, сенсибилизирован-

разрешение, и ткань, бывшая местом

ного к этому микроорганизму. Через

24 ч

конфронтации, практически восстанавливается.

наблюдаются покраснение и уплотнение об-

Если в тканях имеются повреждения (гибель

ласти введения, что связано с клеточной ин-

клеток, нагноение, изъязвление), необходимы

фильтрацией кожи

(преимущественно моно-

репаративные процессы, которые могут

нуклеарными клетками) в результате развития

привести к рубцеванию. При персистенции па-

клеточно-опосредованного иммунного ответа.

тогена процесс может перейти в хроническое

В качестве медиаторов реакции особую роль

воспаление-реакцию, которая длится месяцами

играют лимфокины. О них уже говорилось

или даже годами и сопровождается дест-

Глава 1

рукцией тканей, пролиферацией клеток и раз-

ты взаимодействия организм - патоген: пиро-

растанием соединительной ткани. В зонах та-

генез

(лихорадка), лейкоцитоз

(повышение

кого поражения обнаруживаются преимущест-

числа лейкоцитов в крови); в одной главе речь

венно мононуклеары (лимфоциты и макрофаги)

идет об участии нервных механизмов в воспа-

и атипичные клетки

макрофагального

лении применительно к астме.

происхождения. Возможно также существенное

В заключительной четвертой части книги

повышение активности фибробластов, что со-

даны рекомендации относительно выбора наи-

провождается разрастанием фиброзной ткани.

более необходимых и адекватных фармаколо-

Некоторые микроорганизмы, например возбу-

гических препаратов, влияющих на иммунные и

дители сифилиса, туберкулеза и лепры, с самого

воспалительные реакции. В эту часть включена

начала инфекции вызывают реакции, ха-

глава

об

экспериментальных

моделях,

рактерные для хронического процесса. Причина

используемых для отбора лекарственных ве-

некоторых

серьезных

воспалительных

ществ, обладающих противовоспалительным

(хронических) заболеваний, таких как ревма-

эффектом. Некоторые характеристики влияния

тоидный артрит, точно неизвестна, однако

медиаторов и лекарственных препаратов на

предположительно здесь имеет место неаде-

иммунный ответ приведены на рис. 3 и 4 на-

кватное развитие иммунных реакций.

стоящей главы.

Упрощенное

(вводное) описание взаимо-

действия организма и патогена будет далее

расширено и конкретизировано, причем особое

Список литературы

внимание будет уделено фармакологическому

подходу. В первой части книги приводятся

Воспаление

сведения о различных клетках, участвующих в

таком взаимодействии. Во второй части опи-

Taussig M.J.

(1979) Process in Pathology: An Introduction for

сываются химические медиаторы; особое вни-

Students of Medicine. Blackwell Scientific Publications, Oxford.

мание уделяется критериям оценки различных

веществ при их рассмотрении в качестве воз-

Иммунология

можных медиаторов воспаления (см. главу 9).

Часть 3 посвящена основным феноменам вос-

McConnell I., Munro A. & Waldmann H. (1981) The Immune System -

паления; в двух ее главах описываются местные

A Course on Molecular and Cellular Basis of Immunity. Blackwell

Scientific Publications, Oxford.

изменения (сосудистые явления, формирование

Roitt I.

(1988) Essential Immunology, 6th ed. Blackwell Scientific

отека, накопление клеток); в двух других главах

Publications, Oxford.

рассматриваются системные эффек-

Часть 1

Клетки, участвующие в

воспалении

Тучные клетки и базофильные

лейкоциты

Дж. К. Формен (J. С. Foreman)

Тучные клетки были впервые описаны Эрли-хом, давшим им такое название (mastzellen-хорошо

упитанные клетки) ввиду наличия в их цитоплазме большого количества гранул (рис. 6). Через

несколько лет было установлено, что в гранулах таких клеток содержится большая часть гистамина

организма. Независимо от этого была определена принадлежность гистамина к медиаторам острой

аллергической или анафилактической реакции. Только в настоящее время выяснилось, что

симптомы острой аллергии или анафилактического шока в значительной степени определяются

выбросом гистамина и других фармакологически активных веществ из тканевых тучных клеток.

Гистамин играет важнейшую роль в воспалительном процессе (см. главу 9), однако его другие

физиологические функции и участие в патологии пока неясны. Установлено, например, что выброс

гистамина из тучных клеток под действием нейротрансмиттеров обе-

Рис. 6. Электронная микрофотография среза крысиной тучной клетки, стимулированной к выделению

гистамина.

Следует отметить измененную электронную плотность секретирующих гранул по сравнению с несекретирующими.

(Печатается с разрешения д-ра D. Lawson; Университетский колледж, Лондон.)

Тучные клетки и базофильные лейкоциты

спечивает регуляцию микроциркуляции, осо-

ляется столь уж простым и, во-вторых, что

бенно в коже. Однако, за исключением краткого

слизистые тучные клетки содержатся не только

рассмотрения неиммунологических стимулов

в слизистых оболочках. В настоящее время нет

для тучных клеток, данная глава посвящена

удовлетворительных методов классификации

прежде всего активации базофилов и тучных

субпопуляций тучных клеток. Классификация,

клеток комплексом антиген- IgE. Это

определяющая тучные клетки как «слизистые» и

взаимодействие является центральным собы-

«соединительнотканные» и основанная главным

тием при острых формах аллергий, таких как

образом на окрашивании и содержании

анафилактический шок, астма, аллергические

протеогликана

(именно он захватывает кра-

риниты, крапивница и атопические дерматиты.

ситель), не учитывает ряда других характе-

ристик клеток. Гранулы тучных клеток об-

ладают протеазной активностью. Популяции

Происхождение тучных клеток

тучных клеток крыс могут быть разделены по

и базофильных лейкоцитов

типу протеаз: RMCP I или II. Хотя существует

корреляция между RMCP I и соединительно-

Тучные клетки и базофилы имеют ряд общих

тканными мастоцитами, с одной стороны, и

характеристик; вместе с тем между ними су-

RMCP II и серозными тучными клетками-с

ществуют и важные различия. Оба типа клеток

другой, это взаимоотношение несовершенно.

обладают специфическими высокоаффинными

Картина еще более усложняется, если клеточ-

рецепторами к иммуноглобулину Е

(IgE) и

ные популяции классифицируются на основа-

содержат гранулы с гистамином и протеогли-

нии их ответов на стимулы и фармпрепараты.

каном. Тучные клетки и базофилы различаются

Например,

«соединительнотканные» тучные

по своей морфологии, имеют разные

клетки человеческой кожи (в отличие от тучных

тинкториальные свойства, различаются по

клеток легких) реагируют на вещество Р

чувствительности к различным стимулам и

выделением гистамина.

фармакологическим препаратам. По морфоло-

Трудности классификации с использованием

гическим и биохимическим критериям тучные

указанных выше критериев наводят на пред-

клетки представляют собой гетерогенную кле-

положение о том, что тучные клетки в раз-

точную популяцию. Это впервые было обна-

личных структурах организма не являются

ружено при фиксации и окрашивании тучных

разными популяциями, а различие их свойств

клеток слизистой оболочки кишечника и се-

обусловлено влиянием микроокружения тканей

розных оболочек брюшной полости крыс. Туч-

на созревание предшественников тучных

ные клетки серозных оболочек (в отличие от

клеток. Если это предположение справедливо,

клеток слизистой оболочки) под действием

то даже среди тучных клеток одной и той же

вещества

48/80 выделяют гистамин. Многие

локализации должны существовать различные

исследования тучных клеток и базофильных

типы в зависимости от степени их зрелости.

лейкоцитов направлены на изучение гетеро-

Исследование происхождения и развития туч-

генности этих популяций, а также на выяснение

ных клеток дает этому некоторое подтверж-

их происхождения и созревания.

дение.

Доказательства гетерогенности тучных

В ранних исследованиях было показано, что

клеток получены при изучении мастоцитов

развитие «слизистых» тучных клеток зависит от

слизистых и серозных

(или соединительно-

Т-лимфоцитов. Предполагалось, что Т-

тканных) оболочек. Тучные клетки слизистых

лимфоциты являются предшественниками

оболочек окрашиваются алцианом голубым, но

тучных клеток, но в настоящее время эта гипо-

не сафранином, а в качестве основного

теза отвергнута. Многие данные о происхож-

протеогликана содержат хондроитин. Серозные

дении тучных клеток получены в эксперименте

и соединительнотканные тучные клетки

на мышах (линии W/Wv), генетически дефект-

окрашиваются как алцианом голубым, так и

ных в отношении тучных клеток. Наиболее

сафранином, а в качестве основного протео-

вероятно, что тучные клетки

(а возможно, и

гликана содержат гепарин. Неудивительно по-

базофилы) происходят из коммитированного

этому, что тучные клетки различных тканей

предшественника тучных клеток гемопоэтиче-

стали определяться как «слизистые» и «соеди-

ской системы (в основном костный мозг). Для

нительнотканные». Теперь, однако, стало ясно,

развития этой родоначальной клетки требуется

во-первых, что различие между ними не яв-

ряд факторов: фактор роста тучных клеток,

интерлейкин-3, Т-лимфоциты и по крайней ме-

Глава 2

ре еще одна вспомогательная клетка стро-

помощники, которые усиливают В-клеточный

мального происхождения.

ответ на антиген. Т-супрессоры могут быть

Показано, что культивируемые клетки-

специфическими по отношению к антигену.

предшественники в суспензии приобретают ха-

Кроме того, некоторые Т-клетки выделяют

рактеристики «слизистых» тучных клеток; если

растворимые факторы, подавляющие образо-

же их поместить в брюшную полость, они

вание IgE. Хотя IgE принадлежит к основному

превращаются в «соединительнотканные» мас-

классу антител, опосредующих аллергические

тоциты. Предшественники тучных клеток, по-

реакции, в полном ответе на аллерген участвуют

мещенные в строму слизистой оболочки, раз-

и IgG.

виваются в «слизистые» мастопиты. а те же

Различия между IgE- и JgG-антителами по-

клетки, имплантируемые в кожу, превращают-

казаны в табл. I. Строение молекул антител

ся в «соединительнотканные» тучные клетки.

обоих классов соответствует общей мономерной

Совсем недавно было продемонстрировано

структуре иммуноглобулинов

(см. главу

1).

превращение

«слизистых» тучных клеток в

Более высокая молекулярная масса IgE в

«соединительнотканные» с изменением фено-

некоторой степени объясняется наличием

типа. Точные условия для такого превращения

дополнительного домена (Сн4) тяжелой цепи в

пока не определены, однако одним из необ-

Fc-области. Существуют экспериментальные

ходимых факторов может быть интерлейкин-3.

данные, свидетельствующие об участии Сн4, Сн3

Все эти данные (в совокупности) свидетель-

и Сн2 в связывании IgE с высокоаффинными

ствуют об общем происхождении тучных клеток

рецепторами тучных клеток и базофилов.

и базофилов из клетки гемопоэтической

Многие важные сведения об IgE получены

системы. Эта клетка развивается и созревает,

благодаря исследованиям антител, продуциру-

причем изменения ее фенотипа определяются ее

емых злокачественными плазматическими

местонахождением. Вероятно, гетерогенность

клетками

(миеломами), которые секретируют

тучных клеток отражает степень зрелости этих

только IgE. В нормальной сыворотке содер-

клеток. Необходимы дальнейшие исследова-

жится несколько десятков нанограмм IgE, и

ния для подтверждения этого предположения и

даже в сыворотке, полученной у аллергиков,

ответа на следующие вопросы: а) чем оп-

выявляются его микрограммовые количества;

ределяется направление миграции предшест-

так что миеломный IgE служит полезным ис-

венников тучных клеток; б) обладают ли клетки,

точником белка для экспериментальной работы.

находящиеся на разных стадиях созревания,

Чистый миеломный IgE используется для

разными биологическими функциями.

приготовления Fc-, Fab'- и

(FаЬ')-фрагментов

при получении антител к IgE (анти-IgE, отно-

сящийся к классу IgG).

Продукция LgE-антител

IgE, меченный 1251, связывается почти ис-

ключительно с тучными клетками и базофи-

Первичным событием в генерировании аллер-

лами через высокоаффинные рецепторы на их

гической реакции является доставка антигена к

поверхности. Для конкурентного анализа свя-

специфическому рецептору эффекторной им-

зывания IgE были использованы различные его

мунной системы с последующим его распозна-

фрагменты. Анализ показал, что IgE связы-

ванием этим рецептором. Антиген взаимодей-

вается с рецептором посредством Fc-фрагмен-

ствует с В-лимфоцитами (см. главу 7) или с их

та. Как уже упоминалось выше, в связывании

предшественниками и вызывает их дифферен-

циацию в IgE-антителосекретирующие плаз-

матические клетки и В-клетки памяти. Почему

Таблица 1. Сравнительная характеристика иммуноглобу-

некоторые антигены у определенных индиви-

линов G и Е

дуумов вызывают образование специфических

Характеристика

IgG

IgE

IgE, а не IgG, остается неясным. Антиген

Молекулярная масса

150000

200000

взаимодействует и с Т-лимфоцитами, что при-

Содержание углеводов, %

водит к образованию супрессорных клеток,

Прогревание при 56 0С

Не влияет

Нарушает

подавляющих продукцию IgE в стимулиро-

Фиксация комплемента

+ + +

ванных В-клетках. Другие Т-клетки взаимо-

Аффинитет к Fc-рецепторам

тучных клеток и базофилов

+/-

действуют со стимулированными антигеном

макрофагами (антигенпредставляющие клетки),

в результате чего образуются Т-клетки-

Тучные клетки и базофильные лейкоциты

участвуют Сн2, Сн3 и Сн4 домены Fc-фраг-

Современное представление о структуре

мента. Показано также низкоаффинное связы-

рецептора дает рис. 7. Это гликопротеин, со-

вание IgE-рецептора с некоторыми подклассами

держащий 13% углеводов. Молекулярная масса

IgG. Связывание IgE не ограничивается

рецептора составляет примерно

000

(а-45

тучными клетками и базофилами, хотя только

000, beta-33 000, у

-9000); а-, beta- и у-субъ-

эти клетки несут IgE-рецепторы высокой аф-

единицы подразделяются на а1? а2, beta1 и beta2;

финности. Низкоафинные рецепторы к IgE об-

обе у-цепи идентичны. а-Субъединица располо-

наружены у макрофагов и некоторых попу-

жена на поверхности клетки и связывает IgE. р-

ляций лимфоцитов.

и у-субъединицы, очевидно, встроены в мем-

брану, так как их невозможно пометить со

стороны клеточной поверхности, р- и у-субъ-

IgE-рецепторы

единицы ассоциированы с а-субъединицей до-

статочно свободно, но они относятся к ре-

В этом разделе обсуждение темы ограничи-

цептору, поскольку синтез и деградация всех

вается высокоаффинным рецептором к IgE,

субъединиц клеткой строго координированы.

выделенным из лейкозных базофильных клеток

Функции beta- и у-субъединиц в настоящее

крыс или из крысиных перитонеальных тучных

время неизвестны.

клеток. Получены данные, свидетельствующие

Сколько же молекул IgE связывает один

о наличии низкоаффинных IgE-pe-цепторов на

рецептор? При инкубации со смесью IgE клеток,

макрофагах и лимфоцитах.

помеченных разными красителями, а именно:

Ауторадиографические и радиометрические

родамином, дающим красную флюоресценцию,

определения связывания

[125I]IgE с нормаль-

и флюоресцеином, дающим зеленое свечение,

ными тучными клетками и базофилами по-

на поверхности клеток выявляется диффузная

казали, что каждая клетка несет примерно I05

зеленая и красная окраска. При обработке этих

рецепторов. Базофилы лейкозной крысиной

клеток анти-IgE-антите-лами на их поверхности

линии содержат их в 10 раз больше, т.е. 106

происходит образование красных и зеленых

рецепторов на одну клетку. Данная линия яв-

агрегатов.

Антиро-даминовые

антитела

ляется наиболее важным источником клеток

выявляют только красные агрегаты, а

для изучения Fc-e- или IgE-рецепторов. Для

антифлюоресцеиновые-только зеленые. Таким

получения рецепторов их метят 1251 и выделяют

образом, рецепторы, связывающие родамин-IgE,

из лейкозных клеток методами аффинной

не агрегируют с рецепторами,

несущими

хроматографии.

флюоресцеин-IgE, т.е.

Рис. 7. Схема высокоаффинного рецептора к IgE.

Показано расположение субъединиц в мембране.

Заштрихованные области обозначают углеводы [Metzger H.,

Kinet J.-P., Perez-Montfort R., Rivnay V., Wank S. A. Progress in

Immunology, 1983, vol. 5, pp. 493-501-New York: Academic

Press].

Глава 2

на один рецептор приходится один цвет, что

валентных антигенов. Ключом к пониманию

свидетельствует об одновалентности IgE-pe-

стимуляции тучных клеток и базофилов, ве-

цептора.

роятно, является представление о поперечном

В другой серии экспериментов определялось

сшивании двух соседних Fc-e-рецепторов на

время восстановления флюоресценции после

мембране. Для доказательства этого могут быть

облучения лазером мембран тучных клеток,

применены разные методы, схематически

несущих флюоресцеин-IgE и родамин-IgE.

представленные на рис.

8. Бивалентные или

Иммобилизация флюоресцеин-IgE антителами

многовалентные антигены вызывают попереч-

предотвращала восстановление зеленой флю-

ное сшивание соседних IgE-молекул через их

оресценции и не влияла на красную. Это иссле-

Fab-фрагменты (рис. 8, в), вызывая агрегацию

дование подтверждает положение об однова-

Fc-рецепторов клеточных мембран. Анти-IgE,

лентной природе связывания IgE-рецептор и

антитела класса IgG к Fc-e-тяжелых цепей IgE,

отвергает любое взаимодействие типа рецептор-

агрегируют рецепторы, как показано на рис. 8, г.

рецептор.

Скорость

восстановления

Fc- и Fab'-фрагменты этого анти-IgE, будучи

флюоресценции в облученной зоне мембраны

одновалентными, не активны. Лектин-конка-

может быть использована для определения

навалин А активирует тучные клетки и базо-

коэффициента диффузии рецептора в мембране.

филы, присоединяясь к IgE-связанным угле-

Он оказался равным 2-10- см2/сн, что очень

водам и сшивая соседние молекулы иммуно-

близко к значению коэффициента для

глобулина (см. рис.

8,д). Димеры IgE, полу-

липидного маркера в той же мембране-8-10-9

ченные химическим путем, вызывают попереч-

см2/сн; это указывает на жидкую природу

ное сшивание IgE-рецепторов. Очень изящно

мембран тучных клеток при физиологической

была показана возможность активации тучных

температуре.

клеток при агрегации Fc-рецепторов даже в

отсутствие IgE. Это было достигнуто с по-

мощью антител (IgG) к очищенным Fc-рецеп-

торам. Действие этих антител схематически

Активация мембранного рецептора

представлено на рис. 8, ж. Но если IgE занимает

рецепторы (т.е. места, на которые направлено

Простое связывание молекулы IgE с Fc-e-pe-

действие антирецепторных антител), тем самым

цептором тучной клетки или базофильного

маскируя их, то антирецепторные антитела не

лейкоцита не активирует клетку и не приводит к

могут вызвать поперечное сшивание Fc-e-

выделению гистамина или других активных

рецепторов.

веществ. Для активации необходимо присо-

Модель поперечного сшивания рецепторов

единение специфического антигена к IgE, фик-

при активации тучных клеток и базофилов

сированному на клетке.

рождает ряд интересных вопросов. Во-первых,

Не активируют клетку и одновалентные

если мембрана жидкая и Fc-e-рецепторы дви-

антигены: выделение гистамина и других фар-

гаются в ней свободно, то предусматривается

макологически активных веществ происходит

(моделью) определенная частота рецепторных

только под действием бивалентных и много-

событий, которые могут быть соотнесены со

Мембрана тучной

клетки

Поперечное сшивание

Рис. 8. Различные способы поперечного

сшивания Fсe-рецепторов тучных клеток

Антитело

или базофилов.

Тучные клетки и базофильные лейкоциты

Рис.

Зависимость

«концентрация-эффект» для

выделения гистамина базофилами под действием

бивалентного бензилпенициллоилового гаптена (БП02).

Базофилы несут IgE-антитела к БПО. Следует отметить

что выделение гистамина после достижения максимума

снижается при более высоких концентрациях гаптена

[Dembo и соавт.-J. Immunol., 1978, 121, 354].

Концентрация бивалентного гаптена (М)

спонтанным выделением гистамина, что наб-

секреции гистамина количеству поперечных

людается как у тучных клеток, так и у базо-

сшивок согласуется не со всеми фактами; в ряде

филов. Во-вторых, какова связь между обра-

ситуаций картина представляется гораздо более

зованием поперечных связей и клеточной ак-

сложной. Во-первых, базофилы некоторых

тивацией, оцениваемой по секреции гистамина?

людей неспособны выделять гистамин, несмотря

На рис. 9 показана кривая доза-ответ для

на образование поперечных сшивок (см. ниже).

гистамина, выделяемого базофилами при их

Это может быть связано с отсутствием

стимуляции двухвалентным гаптеном бензил-

сопряжения Fc-рецепторов со вторичными

пенициллоилом (БПО)2. Гаптен является двух-

посредниками

(они будут описаны ниже),

валентным, а базофилы несут IgE к гаптену

которые необходимы для переноса информации

БПО. Так как на каждой молекуле IgE су-

от поперечного сшивания к секреторным

ществует два места для распознавания антигена

процессам. Во-вторых, количественные и

(см. главу

1), то антитело взаимодействует с

качественные

характеристики

выделения

двумя группами БПО. По мере повышения

гистамина различаются в зависимости от типа

концентрации

(БПО)2

увеличивается

лиганда, вызывающего образование поперечных

количество поперечных связей между молеку-

сшивок. Например, хотя димеры IgE, вы-

лами IgE, причем они имеют вид IgE БПО-БПО

зывающие образование поперечных сшивок

• IgE. Увеличению количества поперечных

только двух Fc-6-рецепторов, представляются

связей соответствует усиление ответа клеток,

достаточным сигналом к клеточной активации,

но до определенного максимума, поскольку

тримеры и более высокие олигомеры иммуно-

количество IgE, фиксированного клеткой, ог-

глобулина служат более эффективным сигналом

раничено. Если повышение концентрации

для тучных клеток и базофилов. Антигены и

(БПО)2 продолжается, то выделение гистамина

анти-IgE способны образовывать мультире-

снижается вследствие уменьшения количества

цепторные агрегаты. В настоящее время связь

поперечных связей при избытке (БПО)2. При-

между размером рецепторного агрегата и выз-

чина заключается в том, что вместо перекрест-

ванным им ответом определена неточно, однако

ных связей типа IgE-БПО-БПО-IgE в условиях

имеются указания на наличие влияния размера

избытка

(БПО)2 образуются связи типа IgE-

агрегата. У тучных клеток крыс время

БПО-БПО, которые не вызывают секреции

инактивации, вызванной поливалентным анти-

гистамина.

Термодинамическая

модель

геном овальбумином, невелико (tj/2 = 300 с), а

связывания IgE-(BnO)2 может быть создана, что

время полужизни инактивации после стиму-

четко

соответствует

экспериментальным

ляции димером IgE и анти-IgE составляет 1000 и

данным и свидетельствует в пользу концепции

3500 с соответственно. Видимо, скорость

о пропорциональности секреции гистамина ко-

инактивации определяется размером агрегатов

личеству образовавшихся поперечных сшивок.

IgE,

образующихся при использовании

Минимальным сигналом к активации тучных

конкретного лиганда. Более того, показаны

клеток служит простое двухмерное связывание

различия в медикаментозном подавлении

двух IgE-рецепторов (см. рис. 8).

секреции гистамина, вызванной антигеном, и

Однако концепция о пропорциональности

секреции гистамина, индуцированной анти-IgE.

3-1134

Глава 2

Секреция гистамина

ными растворами. При использовании такого

экспериментального подхода было показано,

В этом разделе рассматриваются основные

что секреция гистамина индуцируется возрас-

этапы активации тучных клеток и базофилов,

танием уровня внутриклеточного кальция с 0,1

которая происходит после поперечного сши-

мкМ до 1 мкМ.

вания Fc-e-рецепторов и приводит к секреции

Более прямые доказательства роли внутри-

гистамина.

клеточного кальция в активации тучных клеток

были получены при введении кальция внутрь

Кальций

клеток через микропипетки. При этом отме-

чалась дегрануляция тучных клеток, но не

Секреция гистамина тучными клетками и ба-

определялась секреция гистамина. Слияние

зофилами после антигенной стимуляции за-

тучных клеток с липосомами или фосфоли-

висит от наличия внеклеточного кальция. Оп-

пидными комплексами, нагруженными каль-

тимальная концентрация кальция-1 мМ. Оп-

цием, приводило к повышению уровня внутри-

ределенная секреция гистамина наблюдается в

клеточного кальция и секреции гистамина.

отсутствие внеклеточного кальция при сти-

Таким образом, полученные данные сви-

муляции тучных клеток антигеном и не по-

детельствуют о том, что искусственное по-

давляется хелатами

(веществами, связыва-

вышение концентрации кальция в тучных клет-

ющими кальций), такими как EDTA (этилен-

ках вызывает секрецию гистамина. Следующий

диаминтетрауксусная кислота) или EGTA [ди-

вопрос таков: обусловлена ли секреция

(2-аминоэтокси)-этантетрауксусная кислота].

гистамина поперечным сшиванием Fc-e-рецеп-

Зависимость от кальция антигениндуциро-

торов, которое приводит к повышению внут-

ванного выброса гистамина можно сравнить с

риклеточного уровня кальция? Как уже от-

участием кальция в сопряжении мембранного

мечалось, для индуцированной антигеном сек-

возбуждения с мышечным сокращением. По-

реции гистамина требуется внеклеточный

лучен ряд данных, которые в своей совокуп-

кальций. Поперечное сшивание Fc-e-рецепторов

ности свидетельствуют в пользу гипотезы о

приводит к повышению проницаемости

повышении уровня свободного кальция в ци-

мембраны для кальция, который движется в

тозоле при агрегации FC-e-рецепторов; увели-

клетку по градиенту концентрации. Известно,

чение же концентрации кальция в тучных клет-

что редкоземельный элемент лантан блокирует

ках приводит к возрастанию секреции гиста-

кальциевые каналы мембраны. Лантан и другие

мина.

редкоземельные элементы подавляют секрецию

Кальциевый ионофор А23187 может быть

гистамина, причем это подавление отменяется

использован для переноса иона из внешней

при увеличении концентрации внеклеточного

среды с высокой концентрацией кальция (1 мМ)

кальция. Вероятно, антигенная стимуляция

внутрь клетки, где концентрация иона низка (0,1

обусловливает открытие кальциевых каналов

мкМ); таким образом, его внутриклеточная

мембран тучных клеток и базофилов, которые

концентрация повышается. В тучных клетках и

блокируются

лантаном.

Следовательно,

базофилах

А23187 вызывает кальций-

поперечное

сшивание

Fc-e-рецепторов

зависимую секрецию гистамина. Сходные ре-

открывает кальциевые каналы; поэтому

зультаты получены при использовании другого

существует возможность определения движения

ионофора, иономицина, что подтверждает роль

кальция внутрь клетки. Действительно, поток

вхождения кальция в тучные клетки и базофилы

радиоактивного кальция [45Са] через мембраны

при индукции секреции гистамина. В клетках,

тучных клеток при поперечном сшивании Fc-e-

стимулированных антигеном, ионофоры могут

рецепторов гораздо выше, чем в покоящихся

вызвать ограниченную секрецию гистамина и в

клетках.

Другими

словами,

агрегация

отсутствие внеклеточного кальция. Это

рецепторов

вызывает

увеличение

про-

объясняется высвобождением кальция из

ницаемости мембран тучных клеток для каль-

внутренних депо тучных клеток и базофилов.

ция. Применение флюоресцентных индикаторов

С помощью химических методов можно

кальция, таких как quin и fura, позволяет

повысить проницаемость клеточных мембран

определить временные и количественные из-

для ионов и небольших молекул. После этого

менения концентрации внутриклеточного сво-

концентрацию внутриклеточного кальция мож-

бодного кальция

[Ca2+]i вследствие агрегации

но контролировать извне кальциевыми буфер-

Fc-e-рецепторов. Уровень [Са2+]i составляющий

в покое 100 нМ, при агрегации рецеп-

Тучные клетки и базофильные лейкоциты

торов возрастает до 1,2 мкМ; это увеличение

контролем кальция находятся многие метабо-

зависит от внеклеточного кальция и блоки-

лические процессы клетки, поэтому его уровень

руется лантаном. В экспериментах с индика-

в большинстве клеток постоянно под-

торами внутриклеточного кальция показано,

держивается. Ионофор А23187 совместно с

что после стимуляции увеличение

[Ca2+]i

кальцием вызывает 100% выделение гистамина

обусловлено (отчасти) высвобождением иона из

из клеток. Такая величина секреции редко

внутриклеточного депо, поскольку оно

достигается при поперечном сшивании Fc-e-

наблюдается и при отсутствии внеклеточного

рецепторов. Возможной причиной ограничения

кальция.

выделения гистамина в этом случае является

Несмотря на все доказательства входа

наличие различных лимитирующих секрецию

кальция в тучные клетки и базофилы, сти-

механизмов: нормализация мембранной про-

мулированные поперечным сшиванием Fc-e-

ницаемости, секвестрация и удаление кальция,

рецепторов, электрофизиологические методы

высвобождающегося в ходе секреторного про-

не обнаруживают наличия кальциевого канала,

цесса в клетках.

управляемого рецептором. При поперечном

При стимуляции рецепторов тучных клеток

сшивании рецепторов выявляется деполяриза-

и базофилов в бескальциевой среде выделяется

ция мембран, однако она не сопровождается

небольшое количество гистамина. При добав-

секреторным ответом. Антагонисты кальция, в

лении кальция в разное время после рецептор-

определенных концентрациях блокирующие

ного взаимодействия секреция быстро умень-

потенциалзависимые кальциевые каналы, не

шается при увеличении интервала времени

подавляют секрецию гистамина. Однако не-

между образованием перекрестных связей и

смотря на эти отрицательные данные, в пользу

добавлением кальция (рис. 10). Такая инакти-

гипотезы свидетельствует обнаружение выде-

вация клеток, называемая десенситизацией,

ляемого из клеток RBL белка, который об-

возникает в результате развития устойчивости

ладает свойствами кальциевого канала, управ-

клеток, стимулированных оптимальной кон-

ляемого Fc-8-рецептором. Этот белок, связы-

центрацией антигена в бескальциевой среде, ко

вающий хромогликат, описан в главе 23. Таким

второй антигенной стимуляции в среде, со-

образом, возникает парадокс, объяснить

держащей кальций. Однако эти клетки остаются

который можно двояко: либо мы пока не-

чувствительными к ионофорам, что сви-

способны определить кальциевые каналы, либо

детельствует о связи рефрактерности, вызван-

каналов нет, а существуют другие причины

ной антигеном, с уменьшением мембранной

того, что изменения [Са2+ ]; после стимуляции

проницаемости для кальция. Прямые измерения

зависят от внеклеточного кальция. Возможным

потока

радиоактивного

кальция

[45Са]

объяснением

может служить наличие

показывают повышение проницаемости кле-

кальциевого переносчика, управляемого ре-

точных мембран тучных клеток после попе-

цептором.

речного сшивания Fc-e-рецепторов с последу-

В настоящее время неизвестно, каким об-

ющим возвращением к исходному состоянию.

разом кальций участвует в процессе секреции.

Время снижения клеточной проницаемости на

Имеются данные о зависимости секреции ги-

50% составляет около 5 мин. Таким образом,

стамина от кальмодулина

- белка, связыва-

тучные клетки и базофилы ограничивают свою

ющего внутриклеточный кальций. Вероятно,

секреторную активность только за счет вре-

кальций- кальмодулин активирует киназу (см.

менного повышения кальциевой проницаемости

ниже) и другие ферменты, инициирующие сек-

после перекрестного связывания рецепторов.

рецию.

При исследовании инактивации тучных

клеток, несущих IgE к двум различным анти-

генам, выявлено, что рефрактерность, возни-

Инактивация секреторного процесса

кающая после образования перекрестных связей

После обсуждения роли увеличения концент-

рецепторов первым антигеном, не уменьшает

рации свободного внутриклеточного кальция в

ответа на второй. Инактивация специфична

сопряжении процессов поперечного сшивания

только для поперечно сшитых рецепторов.

Fc-e-рецепторов и секреции гистамина необ-

Однако это справедливо при поперечном

ходимо рассмотреть вопросы кальциевого го-

сшивании лишь небольшой фракции Fc-e-

меостаза. При обработке клеток кальциевыми

рецепторов. При агрегации большой фракции

ионофорами вхождение кальция становится

Fc-e-рецепторов клетка становится нечувстви-

неконтролируемым, и клетки гибнут. Под

содержание .. 1 2 3 ..