Адаптивный иммунитет и функция лимфоцитов
Адаптивный иммунитет — это антиген-специфическое звено иммунной системы позвоночных, опосредованное Т- и В-лимфоцитами, которые распознают молекулярные мишени посредством клонально распределенных рецепторов, генерируемых соматической перестройкой генов. В отличие от врожденных защитных механизмов, реагирующих на широкие классы патоген-ассоциированных паттернов, адаптивные ответы настраиваются на индивидуальные антигены, совершенствуются в ходе инфекции и оставляют стойкую иммунологическую память, которая лежит в основе длительной защиты и принципа вакцинации.
Definition
Адаптивный иммунитет — это форма защиты хозяина, при которой антиген-специфические лимфоциты, несущие соматически генерированные рецепторы, клонально экспандируют, дифференцируются в эффекторные клетки и клетки памяти, и формируют ответы, которые улучшаются по специфичности и величине при повторной встрече с тем же антигеном.
Scope
Эта область знакомит читателя с клеточной и молекулярной логикой адаптивного иммунитета: как генерируются и отбираются антигенные рецепторы лимфоцитов, как развиваются и активируются Т- и В-клетки, как хелперные Т-клетки дифференцируются в функциональные субпопуляции и как реакция герминативного центра улучшает качество антител. Это образовательная справочная основа, которая связывает эти механизмы с их каноническими теориями и основополагающими работами; это не клиническое руководство.
Sub-topics
Core questions
- Как иммунная система генерирует разнообразие рецепторов, способных распознавать практически любой антиген?
- Как аутореактивные лимфоциты удаляются или подавляются, в то время как полезные специфичности сохраняются?
- Как активируются Т- и В-лимфоциты, и как хелперные Т-клетки координируют ответ?
- Как улучшается качество антител в ходе ответа, и как формируется иммунологическая память?
Key concepts
- Антиген-специфическое распознавание
- Клональная селекция и экспансия
- Т-клеточный рецептор и В-клеточный рецептор (иммуноглобулин)
- MHC-рестрикция и презентация антигена
- Центральная и периферическая толерантность
- Субпопуляции хелперных Т-клеток
- Реакция герминативного центра и созревание аффинности
- Иммунологическая память
Key theories
- Теория клональной селекции
- Каждый лимфоцит экспрессирует рецептор одной специфичности; связывание антигена отбирает и экспандирует соответствующие клоны, что объясняет специфичность, память и самотолерантность.
Mechanisms
Адаптивный иммунитет основан на лимфоцитах, каждый из которых экспрессирует клонально уникальный антигенный рецептор, собранный путем соматической рекомбинации сегментов генов, что создает обширный репертуар из ограниченного генома. Т-клетки распознают пептидные фрагменты, представленные молекулами главного комплекса гистосовместимости, тогда как В-клетки распознают интактный антиген через мембранный иммуноглобулин. Развивающиеся лимфоциты проходят скрининг, чтобы явно аутореактивные клоны были удалены или инактивированы. При встрече с антигеном вместе с соответствующей костимуляцией наивные лимфоциты пролиферируют и дифференцируются: CD4 хелперные Т-клетки принимают функциональные программы, которые координируют другие клетки, CD8 цитотоксические Т-клетки убивают инфицированные мишени, а В-клетки становятся плазматическими клетками, секретирующими антитела. В герминативных центрах В-клетки подвергаются соматической гипермутации и селекции, повышая среднее сродство антительного ответа и генерируя долгоживущие клетки памяти и плазматические клетки [smith-garvin-2009][lebien-tedder-2008][zhu-paul-2008][victora-2012].
Clinical relevance
Обобщенные здесь механизмы лежат в основе вакцинации, трансплантационной иммунологии, аллергии, аутоиммунитета и иммунодефицита, и они определяют, как клиницисты и ученые интерпретируют иммунные явления. Данная статья описывает биологию и концепции для справки и образования; она не предоставляет диагностических критериев или рекомендаций по лечению для какого-либо отдельного человека.
History
Концептуальная основа адаптивного иммунитета была заложена теорией клональной селекции Бернета в конце 1950-х годов, которая объясняла специфичность и толерантность в терминах предсуществующих клонов, отобранных антигеном. Открытие Тонегавой соматической рекомбинации генов иммуноглобулинов обеспечило генетическую основу для разнообразия рецепторов, а демонстрация Цинкернагелем и Доэрти MHC-рестрикции объяснила, как Т-клетки видят антиген. Вместе эти идеи сформировали современное представление об опосредованном лимфоцитами иммунитете, которое рассматривается в этой области [janeway-textbook].
Key figures
- Frank Macfarlane Burnet
- Niels Kaj Jerne
- Susumu Tonegawa
- Rolf Zinkernagel
- Peter Doherty
Related topics
Seminal works
- smith-garvin-2009
- lebien-tedder-2008
- victora-2012
Frequently asked questions
- Чем адаптивный иммунитет отличается от врожденного иммунитета?
- Врожденный иммунитет быстро реагирует на консервативные молекулярные паттерны, общие для многих патогенов, тогда как адаптивный иммунитет использует клонально распределенные, антиген-специфические рецепторы на Т- и В-лимфоцитах, развивается медленнее и генерирует стойкую память.
- Почему адаптивный иммунитет формирует иммунологическую память?
- Антиген-специфические клоны, которые экспандируют во время первого ответа, оставляют после себя долгоживущие лимфоциты памяти, поэтому вторая встреча с тем же антигеном вызывает более быстрый и сильный ответ.