В-ЛИМФОЦИТЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ, ВИДЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

В - лимфоциты , или Б - клетки, принадлежат к группе лейкоцитов , участвующих в гуморальной системе ответа иммунной. Для них характерно производство антител, которые распознают и атакуют определенные молекулы, для которых они созданы.

Лимфоциты были обнаружены в 1950-х годах, и Дэвид Глик продемонстрировал существование двух разных типов (T и B) при изучении иммунной системы птицы. Однако характеристика В-клеток проводилась в период с середины 1960-х до начала 1970-х годов.

Фотография В-лимфоцита человека (Источник: NIAID через Wikimedia Commons)

Антитела, продуцируемые В-лимфоцитами, действуют как эффекторы гуморальной иммунной системы, поскольку они участвуют в нейтрализации антигенов или способствуют их устранению другими клетками, которые взаимодействуют с указанной системой.

Существует пять основных классов антител, которые представляют собой белки крови, известные как иммуноглобулины. Однако наиболее распространенное антитело известно как IgG и составляет более 70% иммуноглобулинов, секретируемых в сыворотке.

Характеристики и состав

Лимфоциты - это маленькие клетки от 8 до 10 микрон в диаметре. У них большие ядра с обильным количеством ДНК в виде гетерохроматина. У них нет специализированных органелл, а митохондрии, рибосомы и лизосомы находятся в небольшом оставшемся пространстве между клеточной мембраной и ядром.

В-клетки, а также Т-лимфоциты и другие гемопоэтические клетки происходят из костного мозга. Когда они почти не «привязаны» к лимфоидной линии, они еще не экспрессируют антигенные поверхностные рецепторы, поэтому они не могут реагировать ни на один антиген.

Экспрессия мембранных рецепторов происходит во время созревания, и именно тогда они могут стимулироваться определенными антигенами, что вызывает их последующую дифференцировку.

После созревания эти клетки попадают в кровоток, где они представляют собой единственную популяцию клеток, способную синтезировать и секретировать антитела.

Однако распознавание антигена, а также большинство событий, которые происходят сразу после него, происходят не в кровотоке, а во «вторичных» лимфоидных органах, таких как селезенка, лимфатические узлы, аппендикс, миндалины и миндалины. Пейеровы пятна.

развитие

В-лимфоциты происходят из общего предшественника Т-клеток, естественных киллеров (NK) и некоторых дендритных клеток. По мере развития эти клетки мигрируют в разные места костного мозга, и их выживание зависит от конкретных растворимых факторов.

Процесс дифференциации или развития начинается с перестройки генов, кодирующих тяжелую и легкую цепи антител, которые позже будут продуцироваться.

Характеристики

В-лимфоциты выполняют особую функцию в отношении системы защиты, поскольку их функции очевидны, когда рецепторы на их поверхности (антитела) вступают в контакт с антигенами из «инвазивных» или «опасных» источников, которые распознаются. как странно.

Взаимодействие мембранного рецептора с антигеном запускает активационный ответ в B-лимфоцитах, таким образом, что эти клетки пролиферируют и дифференцируются в эффекторные или плазматические клетки, способные секретировать больше антител в кровоток, таких как те, которые распознаются антигеном, который он запустил. ответ.

Действие лимфоцитов при иммунных ответах (Источник: SPQR10 через Wikimedia Commons)

Антитела в случае гуморального иммунного ответа играют роль эффекторов, и антигены, которые они «помечают» или «нейтрализуют», могут элиминироваться разными способами:

- Антитела могут связываться с различными молекулами антигенов, образуя агрегаты, которые распознаются фагоцитарными клетками.

- Антигены, присутствующие на мембране вторгающегося микроорганизма, могут распознаваться антителами, что активирует так называемую «систему комплемента». Эта система обеспечивает лизис вторгающегося микроорганизма.

- В случае антигенов, которые являются токсинами или вирусными частицами, антитела, специфически секретируемые против этих молекул, могут связываться с ними, покрывая их и предотвращая их взаимодействие с другими клеточными компонентами хозяина.

Последние два десятилетия стали свидетелями многочисленных исследований, связанных с иммунной системой, и позволили выяснить дополнительные функции В-клеток. Эти функции включают представление антигенов, выработку цитокинов и «подавляющую» способность, определяемую секрецией интерлейкин ИЛ-10.

Типы

В-клетки можно разделить на две функциональные группы: эффекторные В-клетки или В-клетки плазмы и В-клетки памяти.

Эффекторные В-клетки

Плазматические клетки или эффекторные В-лимфоциты представляют собой продуцирующие антитела клетки, которые циркулируют в плазме крови. Они способны продуцировать и высвобождать антитела в кровоток, но у них есть небольшое количество этих антигенных рецепторов, связанных с их плазматическими мембранами.

Эти клетки производят большое количество молекул антител за относительно короткие периоды времени. Было обнаружено, что эффекторный В-лимфоцит может продуцировать сотни тысяч антител в секунду.

В-клетки памяти

Лимфоциты памяти имеют более длительный период полужизни, чем эффекторные клетки, и, поскольку они являются клонами В-клетки, которая была активирована присутствием антигена, они экспрессируют те же рецепторы или антитела, что и клетка, которая их породила.

активация

Активация В-лимфоцитов происходит после связывания молекулы антигена с иммуноглобулинами (антителами), связанными с мембраной В-клеток.

Взаимодействие антиген-антитело может вызвать два ответа: (1) антитело (мембранный рецептор) может излучать внутренние биохимические сигналы, которые запускают процесс активации лимфоцитов, или (2) антиген может интернализоваться.

Интернализация антигена в эндосомальных везикулах приводит к его ферментативному процессингу (если это белковый антиген), при котором полученные пептиды «представляются» на поверхности В-клетки с целью их распознавания вспомогательным Т-лимфоцитом.

Хелперные Т-лимфоциты выполняют функции секреции растворимых цитокинов, которые модулируют экспрессию и секрецию антител в кровоток.

Созревание

В отличие от птиц, В-лимфоциты млекопитающих созревают внутри костного мозга, а это означает, что, покидая это место, они экспрессируют специфические мембранные рецепторы для связывания мембранных антигенов или антител.

Во время этого процесса другие клетки несут ответственность за секретирование определенных факторов, которые обеспечивают дифференцировку и созревание В-лимфоцитов, таких как гамма-интерферон (IFN-γ).

Мембранные антитела, которые находятся на поверхности В-клеток, определяют антигенную специфичность каждого из них. Когда они созревают в костном мозге, специфичность определяется случайными перестройками сегментов гена, кодирующего молекулу антитела.

Полностью зрелые В-клетки имеют только два функциональных гена, которые кодируют тяжелую и легкую цепи конкретного антитела.

Отныне все антитела, продуцируемые зрелой клеткой и ее потомством, имеют одинаковую антигенную специфичность, то есть они преданы антигенной линии (они продуцируют одно и то же антитело).

Учитывая, что генетическая перестройка, которую претерпевают В-лимфоциты по мере созревания, носит случайный характер, считается, что каждая клетка, полученная в результате этого процесса, экспрессирует уникальное антитело, таким образом генерируя более 10 миллионов клеток, которые экспрессируют антитела к различным антигенам.

Во время процесса созревания В-лимфоциты, которые распознают внеклеточные или мембранные компоненты организма, который их производит, выборочно удаляются, что предотвращает распространение популяций «аутоантител».

Антитела

Антитела представляют собой один из трех классов молекул, способных распознавать антигены, два других - это молекулы рецепторов Т-клеток (TCR) и белки главного комплекса гистосовместимости (MHC). ).

В отличие от TCR и MHC, антитела обладают большей антигенной специфичностью, их сродство к антигенам намного выше, и они лучше изучены (благодаря легкой очистке).

Простое схематическое изображение антитела (иммуноглобулина) (Источник: DO11.10 через Wikimedia Commons)

Антитела могут находиться на поверхности В-клеток или на мембране эндоплазматического ретикулума. Обычно они обнаруживаются в плазме крови, но могут также находиться в интерстициальной жидкости некоторых тканей.

- Структура

Существуют молекулы антител разных классов, однако все они представляют собой гликопротеины, состоящие из двух тяжелых и двух легких полипептидных цепей, которые составляют идентичные пары и связаны между собой дисульфидными мостиками.

Между легкой и тяжелой цепями образуется своего рода «щель», которая соответствует сайту связывания антитела с антигеном. Каждая легкая цепь иммуноглобулина весит около 24 кДа, а каждая тяжелая цепь - от 55 до 70 кДа. Каждая из легких цепей связывается с тяжелой цепью, а тяжелые цепи также связываются друг с другом.

Структурно антитело можно разделить на две «части»: одна отвечает за распознавание антигена (N-концевой участок), а другая - за биологические функции (C-концевой участок). Первый известен как переменная область, а второй - постоянный.

Некоторые авторы описывают молекулы антител как гликопротеины в форме «Y» благодаря структуре промежутка для контакта антигена, который образуется между двумя цепями.

- Типы антител

Легкие цепи антител обозначаются как «каппа» и «лямбда» (κ и λ), но существует 5 различных типов тяжелых цепей, которые придают идентичность каждому изотипу антитела.

Были определены пять изотипов иммуноглобулинов, характеризующихся наличием тяжелых цепей γ, μ, α, δ и ε. Это, соответственно, IgG, IgM, IgA, IgD и IgE. И IgG, и IgA, в свою очередь, можно подразделить на другие подтипы, называемые IgA1, IgA2, IgG1, IgG2a, IgG2b и IgG3.

Иммуноглобулин G

Это самое распространенное антитело из всех (более 70% от общего количества), поэтому некоторые авторы называют его единственным антителом, присутствующим в сыворотке крови.

IgG имеют тяжелые цепи, обозначенные буквой «γ», молекулярная масса которых составляет от 146 до 165 кДа. Они секретируются в виде мономеров и обнаруживаются в концентрации от 0,5 до 10 мг / мл.

Период полураспада этих клеток составляет от 7 до 23 дней, и они выполняют функции по нейтрализации бактерий и вирусов, кроме того, они опосредуют антителозависимую цитотоксичность.

Иммуноглобулин М

IgM обнаруживается как пентамер, то есть он обнаруживается как комплекс, состоящий из пяти идентичных белковых частей, каждая со своими двумя легкими цепями и двумя тяжелыми цепями.

Как уже упоминалось, тяжелая цепь этих антител называется μ; он имеет молекулярную массу 970 кДа и обнаруживается в сыворотке в приблизительной концентрации 1,5 мг / мл с периодом полураспада от 5 до 10 дней.

Он участвует в нейтрализации токсинов бактериального происхождения и в «опсонизации» этих микроорганизмов.

Иммуноглобулин А

IgA представляют собой мономерные и иногда димерные антитела. Их тяжелые цепи обозначаются греческой буквой «α» и имеют молекулярную массу 160 кДа. Их период полувыведения не превышает 6 дней, и они обнаруживаются в сыворотке крови в концентрации 0,5-0,3 мг / мл.

Как и IgM, IgA обладают способностью нейтрализовать бактериальные антигены. Они также обладают противовирусной активностью и были обнаружены в виде мономеров в жидкостях организма и в виде димеров на поверхности эпителия.

Иммуноглобулин D

IgD также встречаются в виде мономеров. Их тяжелые цепи имеют молекулярную массу около 184 кДа и обозначаются греческой буквой «δ». Их концентрация в сыворотке очень низкая (менее 0,1 мг / мл), а период полувыведения составляет 3 дня.

Эти иммуноглобулины могут быть обнаружены на поверхности зрелых В-клеток и посылают сигналы внутрь через цитозольный «хвост».

Иммуноглобулин E

Тяжелые цепи IgE обозначены как "ε" цепи и весят 188 кДа. Эти белки также являются мономерами, имеют период полураспада менее 3 дней, а их концентрация в сыворотке почти ничтожна (менее 0,0001).

IgE играют роль в связывании тучных клеток и базофилов, они также опосредуют аллергические реакции и реакции против паразитических червей.

Ссылки

1. Хоффман, В., Лаккис, Ф.Г., и Чаласани, Г. (2015). В-клетки, антитела и многое другое. Клинический журнал Американского общества нефрологов, 11, 1–18.
2. Лебьен, Т.В., и Теддер, Т.Ф. (2009). B Лимфоциты: как они развиваются и функционируют. Кровь, 112 (5), 1570–1580.
3. Маури, К., и Босма, А. (2012). Иммунорегулирующая функция В-клеток. Annu. Rev. Immunol. , 30, 221–241.
4. Мельчерс Ф. и Андерссон Дж. (1984). Активация В-клеток: три шага и их варианты. Ячейка, 37, 715-720.
5. Тарлинтон, Д. (2018). В-клетки по-прежнему занимают центральное место в иммунологии. Nature Reviews Immunology, 1–2.
6. Уолш, Э.Р., и Болланд, С. (2014). В-клетки: развитие, дифференциация и регуляция рецептором Fcγ IIB в гуморальном иммунном ответе. В антителе Fc: связывая адаптивный и врожденный иммунитет (стр. 115–129).