Биохимические основы клеточного иммунитета

Клеточный иммунитет представляет собой систему защитных реакций организма, обеспечиваемых преимущественно Т-лимфоцитами, макрофагами, естественными киллерами (NK-клетками) и другими клетками иммунной системы. Основная функция клеточного иммунитета заключается в распознавании и уничтожении инфицированных вирусами, бактериями и опухолевых клеток, а также в регуляции адаптивного иммунного ответа.

Т-лимфоциты и их подтипы

Т-лимфоциты образуются в костном мозге и созревают в тимусе. Они разделяются на несколько функциональных подтипов:

  • Т-хелперы (CD4⁺) – активируют другие клетки иммунной системы, стимулируют В-клетки к продукции антител и усиливают функцию макрофагов. Основным механизмом действия является секреция цитокинов, включая IL-2, IL-4, IL-5 и IFN-γ.
  • Цитотоксические Т-клетки (CD8⁺) – распознают антигены, представленные молекулами MHC класса I, и уничтожают инфицированные или трансформированные клетки через апоптоз или экзоцитоз гранул, содержащих перфорин и гранзимы.
  • Регуляторные Т-клетки (Treg) – подавляют чрезмерные иммунные реакции и поддерживают иммунологическую толерантность. Основные медиаторы – IL-10 и TGF-β.
  • Памятные Т-клетки – обеспечивают долговременную иммунную память, ускоряя вторичный ответ на повторное проникновение антигена.

Механизмы распознавания антигенов

Распознавание антигенов является ключевым этапом клеточного иммунитета:

  1. MHC-классы I и II – основные молекулы презентации антигена.

    • MHC I экспрессируется почти на всех клетках и демонстрирует эндогенные пептиды CD8⁺ Т-клеткам.
    • MHC II присутствует на антиген-презентирующих клетках (АПК) и взаимодействует с CD4⁺ Т-хелперами.

  2. T-клеточный рецептор (TCR) – специфический белок на поверхности Т-лимфоцитов, обеспечивающий точное распознавание пептид-MHC комплекса. Связывание TCR с антигеном инициирует внутриклеточные сигнальные каскады через CD3-комплекс, приводя к активации Т-клетки.

  3. Сопутствующие молекулы ко-стимуляции – CD28, CD80/86, ICOS. Их взаимодействие необходимо для полной активации Т-клетки и предотвращения анергии.

Эффекторные функции клеточного иммунитета

  • Цитотоксическое действие: CD8⁺ Т-клетки и NK-клетки уничтожают заражённые клетки через посредничество гранул перфорина и гранзима, а также через рецепторы Fas/FasL.
  • Фагоцитарная активность: макрофаги и дендритные клетки захватывают и переваривают патогены, а затем представляют антигены Т-лимфоцитам.
  • Секреция цитокинов: IL-1, IL-6, TNF-α, IFN-γ участвуют в координации иммунного ответа, усиливают фагоцитоз и привлекают лейкоциты к очагу инфекции.
  • Иммунологическая память: после первичного контакта с антигеном формируются долговременные клеточные популяции, способные мгновенно реагировать при повторном инфицировании.

Взаимодействие клеток иммунитета

Клеточный иммунитет функционирует как сеть взаимосвязанных клеточных взаимодействий:

  • Т-хелперы и макрофаги: IL-2 и IFN-γ активируют макрофаги, повышая их микробицидную способность.
  • Цитотоксические Т-клетки и NK-клетки: синергетически уничтожают вирус-инфицированные и опухолевые клетки.
  • Treg и эффекторные Т-клетки: поддерживают баланс, предотвращая аутоиммунные реакции.

Ключевым компонентом является сигнальная сеть цитокинов, регулирующая интенсивность и характер иммунного ответа. Нарушения этой сети приводят к иммунодефицитам, хроническим воспалениям и аутоиммунным заболеваниям.

Биохимические процессы активации Т-клеток

  1. Сигнальные каскады через TCR: связывание с антигеном активирует киназы Lck и ZAP-70, фосфорилирующие белки CD3, что запускает MAPK, NF-κB и кальциневриновые пути.
  2. Кальций-зависимые процессы: повышение внутриклеточного Ca²⁺ активирует кальциневрин, который индуцирует транскрипцию IL-2.
  3. Метаболическая перестройка: активированные Т-клетки переключаются на гликолиз и аэробное дыхание, обеспечивая энергию для пролиферации и эффекторной функции.
  4. Апоптоз и выживание: регуляторные механизмы через Bcl-2 и Fas/FasL контролируют баланс между пролиферацией и гибелью клеток.

Влияние микроокружения на клеточный иммунитет

Местные условия тканей существенно влияют на активность иммунных клеток:

  • Гипоксия усиливает экспрессию HIF-1α, повышая продукцию IFN-γ и TNF-α.
  • Окислительный стресс модулирует функцию T-клеток и NK-клеток через активацию NF-κB.
  • Метаболические субстраты (глюкоза, аминокислоты) определяют скорость пролиферации и секреции цитокинов.

Эти факторы создают динамическое взаимодействие между клетками иммунитета и тканевыми сигналами, формируя адекватный защитный ответ организма.

Оглавление