Программа семинаров и самостоятельной работы студентов факультета естественных наук Курс 4-й, 7 cеместр Учебно-методический комплекс Новосибирск, 2013 Учебно-методический комплекс «Спецсеминар по иммуногенетике»

Скачать 0.88 Mb.

Название	Программа семинаров и самостоятельной работы студентов факультета естественных наук Курс 4-й, 7 cеместр Учебно-методический комплекс Новосибирск, 2013 Учебно-методический комплекс «Спецсеминар по иммуногенетике»
страница	3/7
Дата публикации	15.04.2015
Размер	0.88 Mb.
Тип	Программа

100-bal.ru > Право > Программа

1 2 3 4 5 6 7

Структура генов Т-клеточного антиген-распознающего рецептора (ТКР)

После ознакомления со структурой и способом кодирования иммуноглобулинов и В-клеточных рецепторов, освоение материала по структуре TКР значительно облегчается. Однако исторически расшифровка структуры ТКР представляла значительные трудности. Прежде всего это было связано с тем, что ТКР не бывает в растворимой форме (как растворимые аналоги ВКР- иммуноглобулины) и еще потому что распознавание АГ Т-лимфоцитами сложное. Они распознают отдельные антигенные пептиды, экспонированные на продуктах генного главного комплекса гистосовместимости тканей (МНС), т. е. распознается весь комплекс МНС+пептид как единое целое.

TКР представляет собой сложную структуру, состоящую из собственно АГ-распознающих и CD3-белков. ТКР представлен двумя типами гетеродимеров - / и /. На одном Т-лимфоците экспрессируется только один тип рецептора. Гетеродимеры / и / это гликопротеиды, входящие в суперсемейство иммуноглобулинов и имеющие с ними гомологию. Каждая полипептидная цепь рецептора устроена однотипно  один V-домен, один С-домен, трансмембранный и небольшой цитоплазматический участок (512 аминокислотных остатков). Среди тимоцитов 95 % имеют / ТКР, 5 % / ТКР.

Гены ТКР

Принципиально гены, кодирующие ТКР, организованы так же, как гены иммуноглобулинов. Аналогичным образом происходит и генная реаранжировка. Кластеры генов для кодирования -, -, - и -цепей находятся в разных хромосомах. У мышей для кодирования ТКР используются гены в 3 разных хромосомах - цепи  и δ – в 14 хромосоме, β-цепь – в 6 хромосоме, γ цепь – в 13 хромосоме. У человека используется всего две хромосомы – 14- ая – для кодирования α и δ , 7-ая – для β и γ. В кодировании V-домена - и γ цепей ТКР принимает участие V- и J-генные сегменты, а в кодировании - и δ цепейV-, D- и J-генные сегменты. Каждая Т-клетка в результате механизма аллльного исключения экспрессирует только одну - и одну -цепь, либо по одной - и -цепи. Вариабельные домены этих цепей образуют единственный АГ-связывающий сайт. Нередко бывают случаи одновременной перестройки генных сегментов обеих пар цепей  и . Выбор того или иного рецептора при этом осуществляется на уровне регуляторных участков этих генов. Так, выбор клеткой ТКР -типа обусловлен активацией сайленсера гена -цепи.

Механизмы генерации разнообразия ТКР сходны с таковыми для ВКР, за исключением того, что нет класс-переключения и соматических мутаций, а значит, и аффинного созревания рецептора.

В слизистой желудочно-кишечного тракта в норме повышено число Т-лимфоцитов, несущих -ТКР, до 40 %. Большая часть этих клеток не содержит дифференцировочных маркеров CD4 и CD8. Предполагается, что такие Т-лимфоциты с низкой аффинностью реагируют с широким спектром микробных АГ, образуя первую линию обороны организма против микробной и аллергенной атаки.

Другой путь созревания лимфоцитов начинается с экспрессии на одной и той же клетке CD4 и CD8. В клетках с таким фенотипом начинается перестройка генных сегментов - и -цепей ТКР и экспрессия CD3. Фенотип этих клеток - CD4⁺CD8⁺TKPCD3⁺. Затем одни из них утрачивают CD4 и превращаются в иммунокомпетентные Т-киллеры, а другие утрачивают CD8, превращаясь в Т-хелперы. В результате созревания в тимусе 90 % Т-лимфоцитов имеют TKP /  и 10 % - TKP- / .

Особенности распознавания антигенов Т-лимфоцитами таковы, что ТКР распознает измененное свое, т. е. комплекс пептида с аутологичной молекулой МНС. При этом распознается весь комплекс МНС + АГ, а не каждая из его составляющих частей. Это убедительно продемонстрировано на соматических гибридах, полученных от слияния двух Т-клеточных линий. В процессе взаимодействия ТКР с АГ образуется тримолекулярный комплекс, состоящий из ТКР, МНС и пептида, образовавшегося после процессинга АГ. Эпитоп пептида, непосредственно контактирующий с МНС, называется агретопом, а место контакта его на МНС – дезетопом. Другая часть молекулы МНС, взаимодействующая с ТКР, называется гистотопом. Этот комплекс усложняется также образованием связи молекулы CD4 или CD8на Т-лимфоците с инвариантной частью соответственно МНС-II или МНС-I на клетке, презентирующей АГ.

До сих пор остается не ясным, как Т-лимфоциты распознают аллогенные молекулы МНС. Есть представление, что они распознают их напрямую, т. е. чужеродный МНС как бы имитирует аутологичный МНС+АГ. Другое представление, находящее все больше экспериментальных доказательств, рассматривает непрямое распознавание, т. е. после процессинга и презентации чужеродного МНС, как и всех прочих АГ.

CD3 комплекс включает пять инвариантных компонентов - ,  и - мономерных цепей, одного гомодимера  цепи и одного гетеродимера из - и - цепей. Функция CD3-комплекса заключается в том, что после образования связи ТКР с лигандом он передает сигнал в клетку для ее активации. Все эти цепи CD3 содержат длинные цитоплазматические части и могут быть фосфорилированы протеинкиназами. Особенность ТКР в том, что помимо CD3, для проявления функции Т-лимфоцита на его мембране необходимо присутствие дифференцировочных молекул CD4 и CD8. При распознавании ТКР пептида, презентированного МНС-II, CD4 связывается с 2 доменом МНС-II, а при распознавании ТКР пептида, презентированного МНС-I, молекула CD8 связывается с 3-доменом МНС-I. Это во много раз увеличивает авидность связывания Т-лимфоцита с клеткой, презентирующей АГ. Экспрессия CD4 определяет принадлежность Т-лимфоцита к субпопуляции хелперов, а экспрессия CD8 – к субпопуляции цитотоксических лимфоцитов или киллеров. Гетеродимеры / и / это гликопротеиды, входящие в суперсемейство иммуноглобулинов и имеющие с ними гомологию. Для кодирования ТКР используется четыре кластера генов

Принцип вырожденности в иммунном распознавании и иммунореагировании как основной принцип всего живого

Распознавание своего и чужого как фундаментальный принцип всех живых организмов. Сходство белокснтезирующего аппарата у всех живых организмов, сходство их основных структур, построенных из одинаковых «кирпичиков» накладывает большую ответственность на способность особи отличать свое от чужого. Ведущий механизм иммунного распознавания чужого связан с генной системой МНС и основывается на распознавании комплекса МНС+антигенный пептид антигенраспознающими рецепторами Т-лимфоцитов. Обонятельная система также использует МНС для опознавания окружения особи, выбора брачного партнера, опознавание родителями потомства. Мыши определяют гаплотип МНС по запаху и предпочитают спариваться с особями, отличающимися от них по МНС. Обонятельная система распознает МНС+пептиды, выделенные в процессе жизнедеятельности (с мочой). Таким образом обеими системами распознается гаплотип МНС и одоротип (запах). В иммунологическом распознавании «чужое» весьма приближено к «своему». Микрофлора кишечника, беременность, антигены привилегированных органов – примеры существования чужого внутри организма в состоянии иммунопривилегии. Стохастичность в формировании антиген-распознающих рецепторов В- и Т- лимфоцитов. Случайность генерации их разнообразия, сильно превышающего реальное число лимфоцитов? Ограниченность репертуара клонов лимфоцитов может служить причиной отклонений в реактивности иммунной системы. Иммуно-редактирующие механизмы распознавания. Распознавание несвоего от своего - сложнейший комплекс физиологических реакций от поведенческих до молекулярно-клеточных. Разнообразие защитных механизмов, свойственных всем живым организмам – вирусам, бактериям, растениям и животным. Общая системная защита, обеспечивающаяся факторами и клетками врожденного и приобретенного иммунитета. Локальная защитная система в каждом органе - барьер для чужеродных агентов, минимизирующий повреждающие последствия для всего организма. Локально повышенное содержание NK NKT клеток и т.д.

Функциональная и структурная вырожденность иммунного распознавания. В течение долгого времени в иммунологии существовало представление о невырожденности иммунного распознавания, т. е. что между Т- или В-клеточным антиген-распознающим рецептором существует однозначное соответствие. В настоящее время признается (и это показано экспериментально) принцип вырожденности иммунного распознавания - любой антигенный эпитоп может быть распознан не одним, а множеством клонов Т-лимфоцитов и активировать последние. Таким образом, распознавание антигена является поликлональным. В тоже время любой клон лимфоцитов способен распознавать своим рецептором множество различных эпитопов, т. е. это можно назвать полиузнаванием. Само распознавание антигена не сводится только к взаимодействию рецептор-антиген, но является результатом коллективного взаимодействия разных клеток, поскольку главное в распознавании антигена не контакт, а его последствия. Необходимо расширить рамки иммунного распознавания – антиген распознается не только рецепторами эффекторных В- и Т-лимфоцитов, но и рецепторами Т-регуляторов, подавляющих иммунный ответ. Последствия узнавания тоже неоднозначны, т. е. они дополняются функциональной вырожденностью - селекция в тимусе (апоптоз многих клеток, контактировавших с антигеном, или выживание с дальнейшей дифференцировкой и пролиферацией), иммунный ответ разного типа, гиперчувствительность, толерантность, иммунологическая память, аутоиммунные реакции и т. д. Каждый из этих процессов обусловливается множеством факторов – временем развертывания реакции, содержанием антигена, типом антигенпрезентирующей клетки, аффинностью Т-клеточного рецептора, спцифичеким микроокружением, кругом соучаствующих клеток, регуляторных факторов, путями миграции клеток и т. д. Понимание этих механизмов имет неоценимое ока значение для вакцинологии, в особенности для создания вакцин против таких заболеваний как СПИД, гепатиты и др. хронические инфекции. При вырожденности иммунного распознавания и иммунного ответа в поисках вакцины иммунолог вынужден противостоять неопределенности.

Примеры вырожденности в иммунной системе:

Презентация антигенов несколькими классами МНС
Обладание иммунной привилегией разными органами
Узнавание МНС+пептид многими клонами Т-лимфоцитов
Включение в иммунную реакцию множества лимфоцитов системы врожденного и приобретенного иммунитета
Выполнение одной и той же функции разными типами клеток ( натуральные киллеры врожденного иммунитета, CD8+ CD4+ Т-киллеры)
Плейотропные и вырожденные механизмы эффекта цитокинов
Вырожденность рецепторов цитокинов
Вырожденность связывания ВКР и ТКР с антигенами
Вырожденность последствий иммунного распознавания - антителогенез, цитотоксическая реакция, толерантность, гиперчувствительность разных типов, толерантность, иммунологическая память.

Иммунологический конфликт донора и реципиента как главная проблема трансплантологии

История развития трансплантаций. Зарождение генетики трансплантации органов и тканей в недрах экспериментальной онкологии. Хирургические способы трансплантаций разных типов тканей и органов были разработаны в IX в. В 1905 г. известный хирург, изобретатель сосудистого шва Алексис Каррель сообщил в журнале «Science» об успешной пересадке на шею собаки ее собственную почку, которая функционировала. В 1906 г. он же осуществил пересадку почки самке собаки от самца с предварительным удалением обеих почек у самки. В 1934 г. Ю. Вороной в России трансплантировал пациенту донорскую человеческую почку. Операция была неудачной, больная погибла. Получение инбредных линий мышей, их роль для экспериментальной онкологии и иммунологии.

Установление законов трансплантации тканей:

Аутотрансплантации (чаще всего кожи), с одного участка на другой у одного индивида, не имеют основы для иммунологического конфликта и успешны в 100 % случаев, при условии отсутствия инфицирования.
Сингенные трансплантации – с одной особи на другую в пределах инбредных линий мышей или монозиготных близнецов у человека, т. е. в том случае, если донор и реципиент идентичны (сингенны) по генам тканевой совместимости. В этих случаях иммунологический конфликт не развивается, трансплантаты приживаются в 100% случаев
Трансплантации с одной особи на другую в пределах одного вида или разных видов ( алло- и ксенотрансплантации) безуспешны, за исключением ситуаций, когда удается осуществить стойкую иммуносупрессию.

Гибриды первого поколения от скрещивания между мышами инбредных линий, раличающихся по гаплотипу МНС, воспринимают трансплантаты тканей того и другого родителя. Обратные трансплантации от родителей гибридам первого поколения безуспешны в 100 % случаев.

В потомстве аутбредных линий мышей и гетерозиготных по гаплотипам МНС людей 25 % особей оказываются идентичными по гаплотипам МНС.
На гибридах F1 приживаются трансплантаты от гибридов F2 и всех последующих гибридных поколений, а также трансплантаты от потомков беккроссов.
Трансплантаты родительской линии, пересаженные гибридам F2, приживаются лишь у небольшой части животных.

Из перечисленных законов существуют исключения.

Аллогенные трансплантаты приживаются у реципиентов, у которых в неонатальный период индуцирована толерантность к АГ донора.
Другое исключение из законов трансплантации – это приживление аллогенных и ксеногенных трансплантатов при трансплантации в так называемые привилегированные органы. К таким органам относятся передняя камера глаза, семенники, мозг, а у хомячков еще и защечные мешки. Трансплантаты в этих местах приживаются, так как они защищены от иммунной системы. Феномен привилегированности используется онкологами для трансплантации опухолей человека. Однако эта модель имеет существенные недостатки – опухоль быстро прорастает окружающие ткани и привилегированность данного органа утрачивается, опухоль отторгается. Тем не менее в течение непродолжительного времени на этой модели удается испытать эффективность противоопухолевых соединений на рост опухолей человека.

У мышей nude приживаются аллогенные и ксеногенные трансплантаты. Поэтому они также используются для прививки и изучения опухолей человека. Указанный феномен обусловлен тем, что эти мыши имеют мутацию в 9-й хромосоме, плейотропный эффект которой проявляется в отсутствии волосяного покрова (отсюда и название – nude–голые мыши) и отсутствии центрального органа иммунитета – тимуса. Следовательно, у мышей nude наблюдается первичный иммунодефицит.
Есть штаммы так называемых линейнонеспецифических мышиных и крысиных опухолей, которые могут быть трансплантированы любой линии животных. Дело в том, что в результате прогрессии опухоли ее клетки утратили главные гены тканевой совместимости и поэтому при их трансплантации нет основы для иммунологического конфликта и они не отторгаются. Несовместимость по слабым генам тканевой совместимости опухоли преодолевают и растут в условиях иммунного ответа. Другими словами, подобные опухоли иммуногенны и в этом особая ценность таких моделей.
К исключениям из законов трансплантации относится отторжение у самок трансплантатов от самцов той же самой линии. При этом самочьи трансплантаты у самцов приживаются. Объяснение этого феномена в том, что у самцов в У-хромосоме находится ген, кодирующий слабый трансплантационный АГ, отсутствующий у самок.

Перечисленные исключения из законов трансплантации только подтверждают эти законы. Другими словами, все законы и исключения можно объединить одним правилом – если есть несовместимость по главным генам гистосовместимости между донором и реципиентом, трансплантат отторгается. Если же нет основания для иммунологического конфликта (иммунодепрессия реципиента или отсутствие продуктов главного комплекса гистосовместимости на клетках донора) алло- и ксенотрансплантаты приживаются.

Доказательства иммунологической природы отторжения трансплантированной ткани П. Медаваром в 1940 году - в экспериментах на животных им показано, что предварительное введение реципиентам клеток донора вызывало ускоренное отторжение последующего трансплантата от этого же донора. Из этих наблюдений Медавар сделал заключение, что отторжение трансплантата имеет иммунологическую природу, т. е. отторжение – результат развития иммунной реакции на АГ донорской ткани. АГ, вызывающие такие реакции, назвали трансплантационными. В дальнейшем было показано, что трансплантационные АГ – это продукты генного комплекса совместимости тканей – МНС. Работы российского хирурга-трансплантолога В. Н. Демихова. Разработка 50 способов пересадки сердца человеку. В 1967 г. появилось сообщение о пересадке сердца от человека человеку. Операция проведена в госпитале Хоорте-Схюр в Кейптауне (ЮАР) неизвестным к тому времени хирургом Кристианом Барнардом. Пятидесятишестилетнему Луи Вакшанскому трансплантировано сердце двадцатипятилетней Дениз Дарваль, погибшей в автокатастрофе. В честь этого события Кейптаунский университет отлил памятную медаль.

Современные проблемы трансплантологии. Типирование генов тканевой совместимости между донором и реципиентом. Сочетание с иммунодепрессивной терапией.

1 2 3 4 5 6 7

	Учебно-методический комплекс Новосибирск 2015 Учебно-методический... Учебно-методический комплекс предназначен для студентов VI курса факультета естественных наук, направление подготовки 020400 68 «Биология...		Учебно-методический комплекс новосибирск 2013 Министерство образования и науки РФ Основы информационной культуры : учебно-методический комплекс / сост. Н. А. Проходова, Э. С. Бауман; ред. Т. Н. Широкова. – Новосибирск...
	Учебно-методический комплекс предназначен для студентов I курса факультета... Учебно-методический комплекс предназначен для студентов I курса факультета естественных наук, направление подготовки 020201 «Биология...		Учебно-методический комплекс предназначен для студентов IV курса... Учебно-методический комплекс предназначен для студентов IV курса факультета естественных наук, направление подготовки 03. 01 «Биология...
	Учебно-методический комплекс предназначен для студентов 1 курса факультета... Учебно-методический комплекс предназначен для студентов 1 курса факультета естественных наук, направление подготовки 020400 «Биология...		Учебно-методический комплекс для студентов юридического факультета... Учебно-методический комплекс предназначен для студентов юристов ОмГУ. В нем представлены программа дисциплины «Криминалистика», нормативные...
	Учебно-методический комплекс дисциплины концепции современного естествознания... ...		Учебно-методический комплекс Москва 2013 Учебно-научная серия «Библиотека... Политическая глобалистика: Учебно-методический комплекс. — М.: Макс пресс, 2013. — 95 c
	Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психофизиология» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,...		Учебно-методический комплекс по дисциплине «Макроэкономика» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,...
	Учебно-методический комплекс по дисциплине «Методы оптимальных решений» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных, практических и лабораторных...		Учебно-методический комплекс по дисциплине «судебная медицина» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации...
	Учебно-методический комплекс по дисциплине «Искусствоведение» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации...		Учебно-методический комплекс по дисциплине «Медиапсихология» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации...
	Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психофизиология» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации...		Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психология стресса» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,...

Похожие: