Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11.3: Захисні клітини в тканині - дендритні клітини, макрофаги та огрядні клітини

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    3104

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання

    1. Держава 3 різних функцій макрофагів в захисті організму.
    2. Створіть первинну функцію дендритних клітин у захисті організму.
    3. Назвіть клітини тканини, основною функцією яких є представлення антигену до наївних Т-лімфоцитів.
    4. Назвіть клітини в тканині, основною функцією яких є представлення антигену до ефекторних Т-лімфоцитів.
    5. Створіть первинну функцію огрядних клітин в захисті організму.

    Дендритні клітини

    Більшість дендритних клітин походять з моноцитів і називаються мієлоїдними дендритними клітинами. Вони розташовуються по всьому епітелію шкіри, дихальних шляхів, шлунково-кишкового тракту, а також лімфоїдних тканин і паренхіми органу. У цих місцях в незрілому вигляді вони прикріплюються довгими цитоплазматичними відростками. Після захоплення антигенів через піноцитоз і фагоцитоз і активізуючись запальними цитокінами, дендритні клітини відділяються від свого початкового місця, потрапляють в лімфатичні судини і переносяться до регіонарних лімфатичних вузлів. До моменту потрапляння в лімфатичні вузли вони дозріли і тепер здатні представити антиген постійно мінливим популяціям наївних Т-лімфоцитів, розташованих в корі лімфатичних вузлів.

    альт
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Зв'язування пептидних епітопів від екзогенних антигенів до молекул MHC-II. Екзогенні антигени - це ті, що знаходяться ззовні клітин організму. Приклади включають бактерії, вільні віруси, дріжджі, найпростіші та токсини. Ці екзогенні антигени потрапляють в антигенпрезентуючі клітини або БТР (макрофаги, дендритні клітини та В-лімфоцити) через фагоцитоз. Мікроби поглинаються і поміщаються в фагосому. Після того, як лізосоми зливаються з фагосомою, білкові антигени деградуються протеазами на ряд пептидів. Ці пептиди в кінцевому підсумку зв'язуються з канавками в MHC-II милекулах і транспортуються на поверхню БТР. Потім Т4-лімфоцити здатні розпізнавати комплекси пептидів/MHC-II за допомогою своїх Т-клітинних рецепторів (TCR) та молекул CD4. Екзогенні антигени, такі як віруси, поглинаються і поміщаються в фагосому. Лізосоми зливаються з фагосомою, утворюючи фаголізосому. Білкові антигени розпадаються в ряд пептидів. Молекули MHC-II синтезуються в ендоплазматичному ретикулумі і транспортуються в комплекс Гольджі. Після складання в ендоплазматичному ретикулумі білок, званий інваріантним ланцюгом (Ii), прикріплюється до пазу, що зв'язує пептиди молекул MHC-II, і таким чином запобігає приєднанню пептидів, призначених для зв'язування з молекулами MHC-I всередині ER, до MHC-II. 5 & 6. Молекули MHC-II зі зв'язаним ланцюгом Ii тепер транспортуються до комплексу Гольджі і поміщаються в везикули. Везикули, що містять молекули MHC-II, зливаються з фаглізосомами, що містять пептиди. Ланцюг Ii видаляється, і пептиди тепер можуть вільно зв'язуватися з канавками молекул MHC-II. Молекули MHC-II зі зв'язаними пептидами транспортуються до цитоплазматичної мембрани, де вони закріплюються. Тут пептидні і MHC-II комплекси можуть бути розпізнані Т4-лімфоцитами за допомогою TCR і молекул CD4, що мають комплементарну форму.

    Основна функція дендритних клітин полягає в захопленні та представленні білкових антигенів наївним Т-лімфоцитам. (Наївні лімфоцити - це ті, які ще не стикалися з антигеном.) Дендритні клітини поглинають мікроорганізми та інші матеріали і руйнують їх своїми лізосомами. Пептиди з мікробних білків потім зв'язуються з канавкою унікальних молекул, званих молекулами MHC-II, що виробляються макрофагами, дендритними клітинами та В-лімфоцитами. Пептидні епітопи, пов'язані з молекулами MHC-II, потім наносяться на поверхню дендритної клітини (рис.\(\PageIndex{1}\)), де їх можна розпізнати за комплементарними форменими Т-клітинними рецепторами (TCR) і молекулами CD4 на наївному Т4-лімфоциті (див. Рис.\(\PageIndex{2}\)).

    альт
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): T4-лімфоцити, що розпізнають епітоп/MHC-II на антиген-презентуючій клітині (APC). Екзогенні антигени - це ті, що знаходяться ззовні клітин організму. Приклади включають бактерії, вільні віруси, дріжджі, найпростіші та токсини. Ці екзогенні антигени потрапляють в антигенпрезентуючі клітини або БТР (макрофаги, дендритні клітини та В-лімфоцити) через фагоцитоз. Мікроби поглинаються і поміщаються в фагосому. Після того, як лізосоми зливаються з фагосомою, білкові антигени деградуються протеазами на ряд пептидів. Ці пептиди в кінцевому підсумку зв'язуються з канавками в MHC-II милекулах і транспортуються на поверхню БТР. Потім Т4-лімфоцити здатні розпізнавати комплекси пептидів/MHC-II за допомогою своїх Т-клітинних рецепторів (TCR) та молекул CD4.

    Крім того, дендритні клітини можуть зв'язувати пептидні епітопи з молекулами MHC-I і представляти їх Naivet8-лімфоцитам. Молекули MHC-I зі зв'язаним пептидом на дендритної клітині розпізнаються комплементарними форменими Т-клітинними рецепторами (TCR) і молекулами CD8 на наївному Т8-лімфоциті (рис.\(\PageIndex{3}\)).

    альт
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Антиген-презентуюча клітина, що представляє MHC-I з зв'язаним пептидом до наївного T8-лімфоцита, що має комплементарний Т-клітинний рецептор. Антигенпрезентуючі клітини (APC), такі як дендритні клітини та макрофаги, виробляють молекули як MHC-I, так і MHC-II. Ці БТР можуть інфіковані фагоцитозою клітини та пухлинні клітини, розміщувати їх у фагосомах та деградувати їх лізосомами. Під час цього процесу частина білків виходить з фагосоми в навколишній цитозол. Тут вони можуть розкладатися на пептиди протеасомами, пов'язаними з молекулами MHC-I, і розміщуватися на поверхні БТР. Тепер комплекси пептид/MHC-I можна розпізнати по наївному Т8-лімфоциту, що має комплементарну форму Т-клітинного рецептора (TCR) і молекулу CD8. Це активує наївний Т8-лімфоцит, що дозволяє йому в кінцевому підсумку проліферувати і диференціювати на цитотоксичні Т-лімфоцити (CTL).

    альт

    Дендритна клітина. (CC BY-SA 2.5; Джудіт Бенсен, Приянка Наранг, Майк Хасенберг, Френк Гунцер, Урсула Білітевскі, Ніна Кліппель, Манфред Роде, Маттіас Брок, Аксель Брахаге, Маттіас Гунцер - Джерело: патогени Los).

    Ці взаємодії дозволяють Т4-лімфоцитам або Т8-лімфоцитам активізуватися, проліферувати та диференціювати в ефекторні клітини. Про це буде детально розказано в блоці 6. Мієлоїдні дендритні клітини також використовують рецептори розпізнавання візерунків, які називаються toll-подібними рецепторами (TLR) для розпізнавання асоційованих патогенів молекулярних моделей або PAMP (рис.\(\PageIndex{4}\)). Взаємодія PAMP з його TLR стимулює вироблення ко-стимулюючих молекул, які також необхідні для активації Т-лімфоцитів. Дендритні клітини продукують багато тих же запальних цитокінів, що і макрофаги, такі як фактор некрозу пухлини-альфа (ФНФ-альфа), інтерлейкін-1 (IL-1), інтерлейкін-6 (IL-6) та інтерлейкін-8 (IL-8). Вони також можуть виробляти інтерлейкін-12 (IL-12), цитокін, який може активувати природні кілерні Т-лімфоцити (клітини НКТ).

    альт
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Виробництво ко-стимулюючих молекул антиген-презентуючими клітинами (БТР). Антигенпрезентуючі клітини, такі як дендритні клітини та макрофаги, можуть виробляти молекули як MHC-I, так і MHC-II. Молекули MHC-I зі зв'язаними пептидами можуть бути розпізнані комплементарно-подібним TCR/CD8 на поверхні наївного Т8-лімфоцита, тоді як молекули MHC-II зі зв'язаними пептидами можуть бути розпізнані за комплементарно-подібним TCR/CD4 на поверхні наївного Т4-лімфоцита. Це є першим сигналом, необхідним для активації наївного Т4- або Т8-лімфоцита. Для активації також необхідні костимулюючі сигнали, що включають взаємодію состимулюючих молекул, таких як молекули CD40 і B7 на АРС з відповідними їм лігандами на Т4- або Т8-лімфоциті. Ці ко-стимулюючі молекули синтезуються лише тоді, коли платні рецептори на БТР зв'язуються з асоційованими патогенами молекулярними структурами мікробів. Це ще одна резервна система, яка допомагає гарантувати, що TCR лімфоцита розпізнає пептид, а не самопептид на молекулах MHC APC. Без взаємодії ко-стимулюючих молекул наївний Т4- або Т8-лімфоцит не активується і піддається апоптозу.

    Інший тип дендритної клітини, плазмоцитоїдна дендритна клітина, використовує свої TLR для розпізнавання вірусних ПАМП. Така взаємодія призводить до вироблення і секреції інтерферонів I типу. Антигенпрезентуючі клітини або БТР будуть розглянуті більш детально в блоці 6.

    Макрофаги

    Коли моноцити виходять з крові і потрапляють в тканини, вони активізуються і диференціюються в макрофаги. Ті, які недавно вийшли з крові при запаленні і переміщаються до місця зараження за допомогою позитивного хемотаксису, іноді називають блукаючими макрофагами. Крім того, в організмі є макрофаги, вже розміщені по всіх тканинам і органам тіла. Їх іноді називають фіксованими макрофагами.

    Багато фіксовані макрофаги входять до складу мононуклеарної фагоцитарної (ретикулоендотеліальної) системи. Вони разом з В-лімфоцитами та Т-лімфоцитами виявляються підтримуваними ретикулярними волокнами в лімфатичних вузлах, лімфатичних вузлах та селезінці, де вони фільтрують і фагоцитозні чужорідні речовини, такі як мікроби. Подібні клітини також містяться в печінці (клітини Купфера), нирках (мезангіальні клітини), головному мозку (мікроглії), кістках (остеокласти), легенях (альвеолярні макрофаги), шлунково-кишковому тракті (перитонеальні макрофаги). Макрофаги насправді мають ряд дуже важливих функцій у захисті тіла, включаючи:

    Функція 1

    Вбивство мікробів, інфікованих клітин та пухлинних клітин шляхом фагоцитозу. Макрофаги, які охопили мікроорганізми, активізуються підмножиною Т-хелперів лімфоцитів під назвою T h 1 клітинами (рис.\(\PageIndex{6}\)). Активовані макрофаги розвивають скуйовджену цитоплазматичну мембрану і продукують підвищену кількість лізосом.

    альт
    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Активація макрофага лімфоцитом T h 1. Поглинули бактерії всередині фагосоми або фаголізосоми. Активований T h 1 лімфоцит зв'язується з пептидним комплексом MHC-II на макрофазі за допомогою його TCR і CD4 молекули. Костимулюючі молекули, такі як CD40L на клітині T h 1, потім зв'язуються з CD40 на макрофазі. Це запускає T h 1 лімфоцит секретувати цитокін-інтерферон-гамма (IFN-гамма), який зв'язується з рецепторами IFN-гамма-рецепторів на макрофазі. IFN-гамма активує макрофаг, дозволяючи йому виробляти більше гідролітичних лізосомальних ферментів, оксиду азоту та токсичних радикалів кисню, які руйнують мікроорганізми всередині фагосом та фаголізосом.

    Функція 2

    Обробка антигенів таким чином, щоб їх можна було розпізнати ефекторними Т-лімфоцитами під час адаптивних імунних реакцій. Макрофаги, а також дендритні клітини, згадані нижче, обробляють антигени через фагоцитоз і представляють їх Т-лімфоцитам. Через цю функцію їх часто називають антигенпрезентуючими клітинами або БТР.

    Макрофаги в першу чергу захоплюють і представляють білкові антигени до ефекторних Т-лімфоцитів. (Ефекторні лімфоцити - лімфоцити, які зіткнулися з антигеном, проліферували і дозріли в форму, здатну активно здійснювати імунний захист.) Макрофаги поглинають мікроорганізм і руйнують його своїми лізосомами. Пептиди з мікробних білків потім зв'язуються з канавкою унікальних молекул, званих молекулами MHC-II, що виробляються макрофагами, дендритними клітинами та В-лімфоцитами. Пептидні епітопи, пов'язані з молекулами MHC-II, потім поміщаються на поверхню макрофага (рис.\(\PageIndex{1}\)), де вони можуть бути розпізнані комплементарними форменими Т-клітинними рецепторами (TCR) та молекулами CD4 на ефекторі Т4-лімфоцита (рис.\(\PageIndex{2}\)). Ця взаємодія призводить до активації цього макрофага.

    Як і дендритні клітини, розглянуті вище, макрофаги також здатні захоплювати та представляти білкові антигени наївним Т-лімфоцитам, хоча вони не настільки важливі в цій функції.

    Функція 3

    Секретують ліпідні медіатори запалення, такі як лейкотрієни, простагландини та тромбоцитарно-активуючий фактор (PAF).

    Функція 4

    Секретують білки називають цитокіни, які відіграють різноманітні ролі в неспецифічному захисті організму. Цитокіни, що виробляються макрофагами, сприяють запаленню та індукують лихоманку, збільшують фагоцитоз та вихід енергії, сприяють сну, активізують Т-лімфоцити, притягують та активують нейтрофіли та стимулюють реплікацію ендотеліальних клітин з утворенням капілярів та фібробластів для формування сполучної рубцевої тканини. Чотири важливі цитокіни, які виробляють макрофаги (як зазначено в одиниці 1 під ендотоксином), є фактор некрозу пухлини - альфа (TNF-альфа), інтерлейкін-1 (IL-1), інтерлейкін-6 (IL-6) та інтерлейкін-8 (IL-8).

    Зростає кількість доказів того, що моноцити і макрофаги можуть бути «навчені» більш ранньою інфекцією, щоб робити краще в майбутніх інфекціях, тобто розвивати пам'ять. Вважається, що молекулярні моделі, пов'язані з мікробними патогенами (PAMP), зв'язуючись з розпізнаванням візерунків (PRR) на моноцитах і макрофагах, змушують епігеном клітини перепрограмувати або навчати цю клітину краще реагувати на нові інфекції.

    Макрофаги показують велику функціональну різноманітність. Крім популяцій макрофагів, що беруть участь у захисті організму та імунітеті, існують популяції макрофагів, які відіграють важливу роль у:

    1. Розвиток різноманітних тканин і органів всередині організму, включаючи мозок, клітини крові, молочну залозу, підшлункову залозу та нирки.
    2. Модулювання нормальної фізіології та підтримання гомеостазу в організмі, включаючи резистентність до інсуліну та чутливість, тривале зберігання поживних речовин, термогенез та функції печінки та підшлункової залози у відповідь на споживання калорій.
    3. Відновлення тканин, включаючи утворення рубцевої тканини і розростання нових капілярів в травмовані тканини.

    огрядні клітини

    Огрядні клітини, як правило, є імунологічними першими реагуючими на інфекцію і виконують багато з тих же запально-опосередкованих функцій, що і базофіли. Існує два типи огрядних клітин в організмі: огрядні клітини, що знаходяться в сполучній тканині, і огрядні клітини, що знаходяться по всій слизовій оболонці. Гранули огрядних клітин містять такі медіатори, як гістамін, еозинофільний хемотаксичний фактор, нейтрофільний хемотаксичний фактор, фактор активації тромбоцитів, а також такі цитокіни, як ІЛ-3, ІЛ-4, IL-5, IL-6, TNF-альфа. Вони також мають шляхи синтезу лейкотрієнів і простагландинів, хімічних речовин, що сприяють запаленню, викликаючи вазодилатацію, збільшуючи проникність капілярів, збільшуючи вироблення слизової.

    альт

    Фото культивованих огрядних клітин в 100X за допомогою масляного занурення об'єктива і олімпу цифрової камери. Клітини забарвлені Tol Blue, і можуть здатися злегка дегранульованими, оскільки вони були активовані за допомогою штучного антигену під час експерименту. Використання зображення з дозволу (Kauczuk).

    Огрядні клітини мають рецептори розпізнавання візерунків або PRR на своїй поверхні, які взаємодіють з асоційованими патогенами молекулярними малюнками або PAMP мікробів. Після того, як PAMP зв'язуються з відповідними PRR, вони звільняють вміст своїх гранул. Ці хімічні медіатори сприяють запаленню і притягують нейтрофіли до зараженого місця.

    Резюме

    1. Більшість дендритних клітин походять з моноцитів і називаються мієлоїдними дендритними клітинами і розташовуються по всьому епітелію шкіри, дихальних шляхів і шлунково-кишкового тракту, а також лімфоїдних тканин і паренхіми органу.
    2. Після захоплення антигенів через піноцитоз і дендритні клітини відриваються від свого початкового місця, потрапляють в лімфатичні судини і переносяться до регіонарних лімфатичних вузлів, де вони представляють антигени постійно мінливих популяцій наївних Т-лімфоцитів.
    3. Основна функція дендритних клітин полягає в захопленні та представленні білкових антигенів наївним Т-лімфоцитам.
    4. Коли моноцити виходять з крові і потрапляють в тканини, багато активізуються і диференціюються в макрофаги. Ці макрофаги, які недавно вийшли з крові при запаленні і переміщаються до місця зараження за допомогою позитивного хемотаксису, іноді називають блукаючими макрофагами.
    5. Тіло має макрофаги, які вже розміщені по всій тканині та органах тіла, і їх іноді називають фіксованими макрофагами.
    6. Функції макрофагів включають вбивство мікробів, інфікованих клітин та пухлинних клітин шляхом фагоцитозу, обробку антигенів, щоб їх можна було розпізнати ефекторними Т-лімфоцитами під час адаптивних імунних реакцій та секретування медіаторів запалення, таких як лейкотрієни, простагландини та тромбоцити, що активують фактор, і цитокіни.
    7. Огрядні клітини, як правило, є імунологічними першими реагуючими на інфекцію і виконують багато з тих же запально-опосередкованих функцій, що і базофіли.