Презентация антигена

Презентация антигена. Сверху: чужеродный антиген (1) захватывает и поглощает антиген-презентирующая клетка (2), которая его расщепляет и частично экспонирует на своей поверхности в комплексе с молекулами MHC II (3). Внизу весь чужеродный антиген связывается поверхностными антителами (5) В-лимфоцита (6), также поглощается и процессируется им (7), после чего часть чужеродной молекулы презентируется в комплексе с молекулами MHC II (8). После контакта (10) с Т-лимфоцитом (хелпером, 4), уже активированным антиген-презентирующей клеткой (2), В-лимфоцит начинает секретировать антитела в кровь (9).

Презентация антигена — один из ключевых процессов, в ходе которого компоненты системы врождённого иммунитета, такие как макрофаги и дендритные клетки, стимулируют иммунный ответ системы приобретённого иммунитета путём представления (презентации) захваченного ими антигена Т-лимфоцитам.

В основе приобретённого иммунитета лежит способность клеток иммунной системы различать собственные и чужие антигены, в том числе антигены опасных патогенных микроорганизмов. Благодаря этой способности Т-лимфоциты отличают собственные клетки организма от чужих, а также распознают собственные клетки, зараженные вирусами или трансформировавшиеся в опухолевые. Собственные клетки организма, в частности, экспрессируют специальные антигены, позволяющие отличать их от чужих. Кроме того, собственные клетки, зараженные вирусами, перестают экспрессировать антигены для опознавания иммунной системой и также подвергаются атаке как чужие. Процедура специфического опознавания производится Т-лимфоцитами.

Опознавание антигена

В то время как В-лимфоциты способны опознавать антиген непосредственно, Т-лимфоциты в отсутствие презентации антигена на это не способны (за одним важным исключением, класс, называемый суперантигенами, может вызывать неспецифическую активацию лимфоцитов с массированным выбросом цитокинов). Эта особенность Т-лимфоцитов, называемая MHC-рестрикцией, определяется специфичностью их рецепторов, взаимодействующих с антигеном только в том случае, если он связан молекулой главного комплекса гистосовместимости (MHC), известного также под названием HLA (human leukocyte antigen).

Способностью презентировать антиген и активировать приобретённый иммунитет обладает большинство клеток организма. Кроме того существуют специализированные клетки иммунной системы, для которых презентация антигена является их главной функцией. К таким клеткам относятся макрофаги, В-лимфоциты и дендритные клетки, экспрессирующие специальные рецепторы для усиления процесса активации Т-лимфоцитов. В свою очередь, Т-лимфоциты тоже специализируются на работу с разными патогенами: бактериями, вирусами или токсинами.

Внутриклеточные антигены: класс I

В основном внутриклеточные антигены синтезируются с вирусного генома, реплицирующегося внутри клетки хозяина, хотя в этот класс антигенов входят также и антигены внутриклеточных паразитов и некоторые собственные белки клетки. Все цитоплазматические белки со временем обновляются, и часть их подвергается протеолизу в специальных структурах, протеасомах. Протеасома расщепляет белок до аминокислот и коротких пептидов. Специальный белковый комплекс, транспортер, ассоциированный с процессингом антигенов (TAP), переносит пептиды в эндоплазматический ретикулум, где они ассоциируются с главным комплексом гистосовместимости (MHC) класса I и вместе с ним попадают на поверхность клетки.

Презентация антигена стимулирует дифференцировку незрелых Т-лимфоцитов в цитотоксические CD8+ клетки или хелперы CD4+.

Молекулы MHC класса I презентируют антиген цитотоксическим Т-лимфоцитам CD8+ (CTL), называемым также Т-киллерами или TС. За исключением некоторых специальных клеток (например, эритроцитов), MHC класса I экспрессируется всеми клетками организма хозяина. CTL способны индуцировать гибель собственных клеток организма в ответ на опознавание антигенных пептидов в контексте MHC класса I, специфичных для клеток, зараженных вирусом, внутриклеточным паразитом или каким-либо ещё способом поврежденных и неправильно функционирующих.

Внеклеточные антигены: класс II

Дендритные клетки (DC) фагоцитируют внеклеточные патогены, такие как бактерии, грибки, паразиты или токсины, после чего мигрируют в лимфатическую систему. Во время миграции DC подвергаются созреванию, теряют способность к фагоцитозу и вступают во взаимодействие с Т-лимфоцитами. Созревание стимулируют присутствующие в лимфе молекулы, опознающие паттерн, ассоциированный с патогенами, которые связывают клеточные рецепторы опознавания паттерна, такие как Толл-подобные рецепторы.

В своих лизосомах DC процессируют фагоцитированные патогены, белки которых также расщепляются до мелких пептидов. Оказавшись в лимфатическом узле, DC представляют эти пептиды на поверхности клетки в контексте молекул MHC класса II. Их опознают обычно Т-лимфоциты-хелперы, называемые также CD4+ или TH, которые играют важную роль в индукции адаптивного иммунного ответа.

По сравнению с MHC класса I, экспрессия молекул MHC класса II существенно ограничена и характерна только для дендритных клеток, активированных макрофагов, В-лимфоцитов и некоторых других типов клеток, которые активируются в условиях воспалительного процесса.