Что значит тип клеток
Особенности формы и размеров клетки: общая информация о клеточной форме, разнообразие форм, специфика размеров
Особенности формы и размеров клетки
Общая информация о клеточной форме и строении
В человеческом организме находятся клетки, различающиеся по своей специализации. Всего таких специализаций клеток насчитывается примерно 200. Но вне зависимости от типа, все клетки выполняют одну и ту же функцию: поддержание собственной работоспособности для обеспечения жизнедеятельности организма.
Клетки по своей форме разнообразны. Они могут быть настолько мелкими, что для того, чтобы их увидеть, понадобиться микроскоп.
В 17 веке человек впервые смог рассмотреть клетку в обычный световой микроскоп. И сделал это английский натуралист Р. Гук. Современные электронные микроскопы позволяют увидеть не только размеры и формы клеток, но и внутреннюю их структуру.
Разнообразие форм клеток
Какой формы бывают клетки и от чего это зависит?
Форма, а также размер и продолжительность каждой клетки определяются ее функциональными свойствами.
Для нервных клеток характерны аксоны — они передают нервные сигналы. Благодаря гибкой мембране происходит уплощение лейкоцитов, когда они проходят через тонкие поры в капиллярах. Сперматозоиды с хвостом могут беспрепятственно передвигаться по гениталиям. В зависимости от силы сокращений, мышечные клетки способны изменять длину.
Функции клеток определяют их форму и размеры. Вот только некоторые формы клеток:
К примеру, эритроциты (кровяные клетки) имеют форму вогнутого с обеих сторон диска. У нейронов (нервных клеток) есть один длинный отросток и несколько коротких. Жировые клетки имеют округлую форму, а мышечные — форму волокон.
Клетки бывают паренхимными и прозенхимными — исходя из формы.
Паренхимные клетки отличаются одинаковыми размерами во всех направлениях в пространстве. Примечательно, что их длина не превышает толщину больше, чем в три раза. Размеры паренхимных клеток варьируются в пределах 10-500 мкм и больше.
Прозенхимные клетки являются удлиненными. Их длина всегда больше толщины: в три раза. В большинстве случаев у этих клеток наблюдаются заостренные концы и толстые, чаще всего одревеснелые оболочки. Такие клетки обычно служат основой для проводящих и механических тканей растений. Длина таких клеток — от 1 до 100 мкм.
Выделяют 2 типа клеток:
Клетки эукариот имеют подтипы: клетки простейших и многоклеточных.
Важно, что клетки тканей растений и животных имеют отличия: в форме, размерах, функциях и особенностях организации.
Форма клетки определяет функции, которые она выполняет:
Все растительные и животные организмы имеют клеточное происхождение и строение.
Клетка — элементарная биологическая система. По этой причине она выступает главной структурно-функциональной единицей живых организмов. Исключение — вирусы как неклеточные формы жизни.
Основные признаки жизни находят проявление на клеточном уровне. Это и обмен веществ и энергии, и способность размножаться, и сохранение и передача наследственной информации потомкам, и др.
Некоторые клетки существуют в виде самостоятельных элементарных биологических систем. Речь идет об одноклеточных организмах — простейших, к которым относятся жгутиковые, инфузории, споровики. Простейшие в основном обитают в водоемах и участвуют в процессе их самоочищения. Кроме того, они являются кормовой базой рыб.
Остальные клетки составляют многоклеточные организмы. В этих организмах они обеспечивают взаимодействие между клетками, тканями и органами при участии регуляторных механизмов (например, нейрогуморальной регуляции).
Клеточные формы жизни делятся с учетом составляющих их клеток на два подцарства:
Организация клеток живых организмов основывается на единых структурных принципах, несмотря на многообразие форм. Микроскопические исследования показывают, что основные структурные элементы клетки — ядро, цитоплазма и клеточная оболочка.
Специфика размеров клеток
Клетка — это универсальная структурная и функциональная единица живых организмов.
Клетке свойственны все признаки живого, она способна к саморегуляции, самовоспроизведению и развитию.
Термин «клетка» появился в 1665 году благодаря английскому ученому Р. Гуку.
В организме некоторых водорослей насчитывается всего одна клетка, в то время как гигантские секвойи состоят из миллиарда клеток.
По возрасту растения можно определить, живые у него клетки или мертвые. Размер клеток растения очень маленький. Но, к примеру, клетки запасной паренхимы отдельных растений видны без каких-либо дополнительных устройств.
Клетки — строительный материал органов живых организмов. Получается, что у них клеточное строение, поэтому каждая клетка — очень маленькая, но часть организма.
Клетки находятся рядом одна с другой: их соединяет особенное межклеточное вещество, содержащееся между оболочек соседних клеток. Клетки разъединяются, когда разрушается междуклеточное вещество.
Довольно частое явление — закругление живых клеток всех органов во время роста. В ходе такого закругления в некоторых местах их оболочки отходят друг от друга. Соответственно, в этих местах происходит разрушение межклеточного вещества. В результате образуются междуклеточники, в которых находится воздух. Соединение сети междуклеточников с окружающим растение воздухом осуществляется с помощью особенных междуклеточников, расположенных на поверхности органов.
Организм здорового человека содержит примерно 200 видов клеток: они различаются по размерам, форме, функциям и особенностям организации.
Размер и масса клеток, как можно догадаться, тоже различается.
Размеры клеток находятся в промежутке между 0,1 — 0,25 мкм (такой размер встречается у отдельных бактерий) и 155 мм (это размер страусиного яйца в скорлупе). Что касается диаметра эукариотических клеток, то он составляет 10-100 мкм.
Клетки человеческого организма имеют размеры от 3-4 мкм (отдельные клетки лейкоцитов) до 150 см (это нервная клетка вместе с отростками).
Наиболее частый размер клеток — от 10 до 100 мкм. Реже встречаются клетки размером 1-10 мкм — такие наблюдаются у арбузной мякоти, цитрусовых, железистых клеток отдельных моллюсков. Совсем редкий размер клеток — 10-20 см: такие размеры свойственны гигантским яйцеклеткам птиц (пингвинам, страусам, гусям и др).
Интерпретация клеточного состава, особенности изменений в клетках при различных патологических процессах
Основу цитологической диагностики составляет изучение клеток, изменений в их расположении и строении. Критерии цитологической диагностики включают анализ клеточного и неклеточного состава: количество клеток, наличие клеток разного типа, их расположение в структурах или разрозненно, вид структур, размер, форма, строение клеток и ядер, наличие или отсутствие клеточного и ядерного полиморфизма и другие параметры. По характеру и степени выраженности отклонения от нормального клеточного состава судят о природе патологического процесса. По признакам, характерным для определенных тканей, судят о тканевой принадлежности опухоли. При этом учитывают фон препарата — элементы крови, бесструктурное вещество, коллоид, жир и др.
Количество клеток в мазке определено прочностью межклеточных связей и обилием стромы. Богатый клеточный состав бывает в низкодифференцированных опухолях, гемато- и лимфосаркоме, нейроэндокринных опухолях. Скудный материал и даже единичные клетки встречают, в частности, при скиррозном и дольковом раке молочной железы.
Расположение клеток. Клетки в мазке могут располагаться разрозненно или в виде структур. Для доброкачественных поражений характерно правильное, упорядоченное расположение клеток, одинаковое расстояние между ними, сходные размеры клеток и ядер, образующих структуру. Для злокачественных новообразований характерны структуры (комплексы, пучки) с неупорядоченным расположением клеток.
Размеры клеток и ядер. Размеры клеток по возможности оценивают в сравнении с размерами нормальных клеток того же типа. Размеры ядер обычно сравнивают с размером эритроцита (в норме достаточно стабильным, примерно 7 мкм). Соотношение размера ядра и цитоплазмы (ядерно-цитоплазматическое соотношение) также весьма различно в разных клетках, и при его оценке учитывают степень отклонения этого параметра от нормальной клетки того же типа.
Фон препарата часто имеет большое диагностическое значение. Фоном могут быть элементы периферической крови или воспаления, связанного с инфекцией, сопровождающего опухолевый и другие процессы, клеточный детрит, межуточное вещество. Фон препарата может иметь диагностическое значение при определении тканевой принадлежности или гистологической формы опухоли.
При реактивных и фоновых поражениях чаще всего увеличено число клеток (гиперплазия, пролиферация), размер ядер и отмечается их более интенсивная окраска (гиперхромия). Хроматин распределен сравнительно равномерно. В некоторых ядрах (особенно характерно для железистого эпителия) увеличен размер ядрышек. При некоторых состояниях изменен размер клеток и наблюдаются особенности окрашивания цитоплазмы.
Изменения в клеточном составе мазка при злокачественной опухоли характеризуются клеточным и ядерным полиморфизмом (различием характеристик разных клеток), образованием структур, отличающихся от нормальных, изменением фона препарата; для многих злокачественных опухолей характерен так называемый опухолевый диатез — реакция соединительной ткани на инвазию (прорастание опухоли).
Если количество материала достаточное, клетки сохранены, хорошо приготовлен и окрашен препарат, то можно без характеристики микроскопической картины формулировать цитологический диагноз с указанием на гистологическую форму опухоли и степень дифференцировки (низкодифференцированная аденокарцинома, плоскоклеточный рак с ороговением, фиброаденома).
Научная электронная библиотека
§ 3.1.4. Строение клетки
Размеры клетки широко варьируют от 0,1 мкм (некоторые бактерии) до 155 мм (яйцо страуса). У всех клеток, независимо от их формы, размеров, функциональной нагрузки обнаруживается сходное строение (рис. 3.13).
Рис. 3.13. Схема строения живой клетки: 1 – оболочка; 2 – мембрана; 3 – цитоплазма; 4 – ядро; 4а – ядрышко; 5 – рибосомы; 6 – эндоплазматическая сеть (ЭПС); 7 – митохондрии; 8 – комплекс гольджи; 9 – лизосомы; 10 – пластиды; 11 – клеточные включения
Снаружи клетка одета мембраной. Внутренняя часть клетки содержит многочисленные органоиды – структурные образования клетки, выполняющие определенные функции жизнедеятельности клетки.
1. Оболочка. Присутствует только у растительных клеток. Состоит из волокон целлюлозы. Функции оболочки: защита клетки от внешних повреждений, придает стабильную форму клетки, эластичность растительным тканям.
Повреждение наружной оболочки приводит к гибели клетки (цитолиз).
2. Мембрана. Тончайшая структура (75 Ǻ), состоит из двойного слоя молекул липидов и одного слоя белков. Такая структура обеспечивает уникальную эластичность и прочность мембране
участие в обмене веществ. Эта функция связана с избирательной проницаемостью в клетку определенных веществ и выведение из нее продуктов обмена. В процессе питания в клетку могут проникать определенные растворы веществ (пиноцитоз) и твердые частицы (фагоцитоз).
Явление фагоцитоза – поглощение клеткой твердых частиц – впервые было описано русским врачом Мечниковым. Фагоцитарная особенность лежит в основе процесса иммунитета. Особенно развита у лейкоцитов, клеток костного мозга, лимфатических узлов, селезенки, надпочечников и гипофиза.
Пиноцитоз – поглощение клеткой растворов – состоит в том, что мельчайшие пузырьки жидкости втягиваются через образующуюся воронку, проникают через мембрану и усваиваются клеткой.
3. Цитоплазма – внутренняя среда клетки. Представляет собой гелеобразную жидкость (коллоидная система), состоит на 80 % из воды, в которой растворены белки, липиды, углеводы, неорганические вещества. Цитоплазма живой клетки находится в постоянном движении (циклоз).
транспортировка питательных веществ и утилизация продуктов обмена клетки;
буферность цитоплазмы (постоянство физико-химических свойств) обеспечивает гомеостаз клетки, поддерживает постоянные нужные параметры жизнедеятельности;
поддержание тургора (упругость) клетки;
все биохимические реакции происходят только в водных растворах, что обеспечивается в среде цитоплазмы.
4. Ядро – обязательный органоид эукариотических клеток. Впервые было исследовано и описано Р. Броуном в 1831 г. В молодых клетках расположено в центре клетки, в старых – смещается в сторону. Снаружи ядро окружено мембраной с крупными порами, способными пропускать крупные макромолекулы. Внутри ядро заполнено клеточным соком – кариоплазмой, основная часть ядра заполнена хроматином – ядерным веществом, содержащим ДНК и белок. Перед делением хроматин образует палочковидные хромосомы. Причём, хромосомы одинакового строения (но содержащие разные ДНК!) образуют пары, зрительно воспринимаемые как одно целое (рис. 3.14).
Рис. 3.14. Хромосомный набор человеческой клетки перед началом деления
Структурирование всех хромосом в пары свидетельствует о том, что число хромосом – чётное. Поэтому, его часто обозначают 2n, где n – количество хромосомных пар, а соответствующий набор хромосом называют диплоидным. Например, у голубей n = 40 (80 хромосом), у мухи n = 6 (12 хромосом), у собаки n = 39 (78 хромосом), у аскариды n = 1 (2 хромосомы). У человека n = 23 (46 хромосом). Однако, в половых клетках число хромосом в два раза меньше. Поэтому набор хромосом в половых клетках называется гаплоидным. Клетки, не являющиеся половыми называются соматическими. Иногда клетки с гаплоидным набором хромосом называют гаплоидными клетками, а с диплоидным набором хромосом – диплоидными клетками.
При слиянии двух родительских гаплоидных половых клеток образуется диплоидная клетка, дающая начало новому организму с набором генов отца и матери
Совокупность всех хромосом ядра (а значит и генов) клетки называется генотип. Именно генотип определяет все внешние и внутренние признаки конкретного организма.
В соматических клетках 44 Х-образные хромосомы (22 пары) у женщин и мужчин идентичны (сходны по строению), их называют аутосомами. А 23-я пара имеет конфигурацию ХХ – у женщин и ХY – у мужчин. Эти пары хромосом именуются половыми хромосомами.
В половых клетках 22 хромосомы также одинаковые у яйцеклеток и у сперматозоидов, а 23-я хромосома конфигурации Х – у яйцеклетки и Х или Y – у сперматозоидов. Поэтому при слиянии половых клеток и образовании пар хромосом, 23-я пара будет ( <ХY>или <ХХ>) определять пол будущего ребенка.
Необходимо помнить, что хотя в соматических клетках набор хромосом диплоидный (2n), однако, перед началом деления клеток происходит репликация ДНК, то есть, удвоение их количества, а, значит, и удвоение
количества хромосом. Поэтому перед началом деления соматической клетки в ней насчитывается 4n хромосом (рис. 16). Она становится тетраплоидной.
– хранение генетической информации;
– контроль за всеми процессами, происходящими в клетке: делением, дыханием, питанием и др.
4а. Ядрышко – структура, содержащаяся в ядре. Ядро может содержат 1, 2 или более ядрышек. Функция ядрышка – формирование рибосом.
Следует отметить, что не все клетки имеют оформленное ядро. Клетки, имеющие ядро называются эукариотическими или эукариотами. Клетки, не имеющие ядра, называются прокариотическими или прокариотами. Функции ядра у прокариот несёт одна нить ДНК (именуется хромосома), в которой хранится вся генетическая информация. К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Как правило, у прокариотов отсутствуют и некоторые другие органоиды. Размеры прокариотических клеток меньше, чем размеры эукариот.
5. Рибосомы – самые мелкие органоиды клетки. Были обнаружены в 1954 г. Французским ученым Паладом. Рибосомы были обнаружены в цитоплазме, а также на гранулярной ЭПС и в ядре.
Функция рибосом: обеспечение биосинтеза белка.
6. Эндоплазматическая сеть. Представляет собой каналы и полости, ограниченные мембраной. Различают две разновидности ЭПС: гранулярная ЭПС и агранулярная ЭПС. Гранулярная ЭПС морфологически отличается от агранулярной наличием на ее поверхности многочисленных рибосом (на агранулярной ЭПС рибосомы отсутствуют).
Функции эндоплазматической сети:
– участие в синтезе органических веществ: на гранулярной ЭПС синтезируются белки, на агранулярной – липиды и углеводы;
– транспортировка продуктов синтеза ко всем частям клетки.
Несложно уяснить, что гранулярная ЭПС характерна для клеток, синтезирующих белки (например клетки желез внутренней секреции), агранулярная ЭПС характерна для клеток-производителей углеводов и липидов (например клетки жировой ткани).
7. Митохондрии – крупные органоиды, состоящие из двойного слоя мембран: наружная – гладкая, внутренняя образует многочисленные гребнеобразные складки – кристы. Внутри митохондрии заполнены жидкостью (матрикс).
Функции митохондрий: основная функция митохондрий – обеспечение клетки энергией. Этот процесс происходит за счет синтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) (рис. 3.15), в которой фрагмент
Рис. 3.15. Структурная формула аденозинфосфорных кислот. Для аденозинтрифосфорной кислоты n = 3, для аденозиндифосфорной кислоты n = 2, для аденозинмонофосфорной кислоты n = 1
При взаимодействии молекулы аденозинтрифосфорной кислоты с водой отщепляется один остаток фосфорной кислоты, в результате чего образуется аденозиндифосфорная кислота – АДФ и выделяется огромное количество энергии:
АТФ + Н2О = АДФ + Н3РО4 + 10 000 калорий.
Впоследствии от АДФ может отщепляться еще один остаток фосфорной кислоты, образуя АМФ – аденозинмонофосфорную кислоту.
АДФ + Н2О = АМФ + Н3РО4 + 10 000 калорий[37].
Освободившаяся энергия используется для жизнедеятельности клетки (КПД процесса превышает 80 %!).
Наряду с распадом АТФ и выделением энергии в клетке постоянно происходит синтез АТФ и накопление энергии (обратные реакции).
Количество митохондрий в клетке зависит от потребности последней в энергии. Так, в клетках кожи человека находится в среднем 5–6 митохондрий, в клетках мышц – до 1000, в клетках печени – до 2500!
8. Комплекс Гольджи. Итальянский ученый Гольджи обнаружил и описал структуру клетки, напоминающую стопки мембран, цистерны, пузырьки и трубочки. Расположена эта система чаще всего возле ядра.
Функции комплекса Гольджи: в полостях комплекса накапливаются всевозможные продукты обмена клетки, которые по каким-либо причинам не вывелись наружу. В последствии эти продукты могут быть использованы клеткой для процессов жизнедеятельности. Из пузырьков и цистерночек комплекса Гольджи в растительных клетках образуются вакуоли, заполненные клеточным соком.
9. Лизосомы – мелкие органоиды. Представляют собой пузырьки, окруженные мембраной. Внутри лизосомы заполнены пищеварительными ферментами (обнаружено 12 ферментов), которые расщепляют и переваривают крупные макромолекулы (белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты).
Функции лизосом: растворение и переваривание макромолекул. Лизосомы участвуют в фагоцитозе. Понятно, что основная функция по перевариванию поступающих в клетку частиц принадлежит лизосомам.
10. Пластиды. Эти органоиды характерны только для растительных клеток. Форма напоминает двояковыпуклую линзу. Структура пластид напоминает таковую у митохондрий: двойной слой мембраны. Наружная – гладкая, внутренняя образует складки, называемые тилакоидами. На тилакоидах происходит основной жизненно важный для всех зеленых растений процесс – фотосинтез:
Пластиды бывают трех типов:
1) Хлоропласты – зеленые пластиды. Их цвет обусловлен наличием хлорофилла. Хлорофилл – основное вещество хлоропластов (имеет зеленый цвет). Только благодаря хлорофиллу возможен процесс фотосинтеза (см. раздел 4.2). Хлоропласты придают зеленый цвет растительным организмам.
2) Хромопласты – пластиды, имеющие различные окраски: от ярко-желтого до пурпурно-багряного. Наличие различных пигментов окрашивают плоды, цветки и осенние листья растений в соответствующие цвета. Этот факт особенно важен для привлечения насекомых к цветкам, как природный индикатор созревания плодов и др.
3) Лейкопласты – бесцветные пластиды, в которых происходит накопление запасных питательных веществ (например, крахмала).
Некоторые виды пластид могут переходить друг в друга: например, переход хлоропластов в хромопласты: созревание томатов, яблок, вишни, и т. д.; изменение окраски листьев в осенний период времени. Лейкопласты могут переходить в хлоропласты: позеленение картофеля на свету. Это доказывает общность происхождения пластид.
11. Клеточные включения. Вакуоли. Это непостоянные и необязательные составляющие клетки. Они могут появляться и исчезать в течение всей жизни клетки. К ним относятся капли жира, зерна крахмала и гликогена, кристаллы щавелево-кислого кальция и др. Жидкие продукты обмена называются клеточным соком и накапливаются они в вакуолях. В клеточном соке растворены сахара, минеральные соли, пигменты и т. д. Чем старше клетка, тем больше клеточного сока накапливает клетка. Молодые клетки практически не содержат вакуолей.
Помимо перечисленного некоторые специализированные клетки обладают специальными органоидами. К ним относятся:
– реснички и жгутики, представляющие собой выросты мембраны клетки, осуществляющие движения клетки. Они имеются у одноклеточных организмов и многоклеточных (кишечный эпителий, сперматозоиды, эпителий дыхательных путей);
– миофибриллы – тонкие нити мышечных клеток, участвующие в сокращении мышц;
– нейрофибриллы – органоиды, характерные для нервных клеток и участвующие в проведении нервных импульсов. Кроме того, в состав клеток входят центриоли – две (иногда более) цилиндрические структуры диаметром около 0,1 мкм и длиной 0,3 мкм. Место расположения центриолей в период между делениями клетки считается серединой клеточного центра. При делении клетки центриоли расходятся в противоположные стороны – к полюсам, определяя ориентацию веретена деления (рис. 16).
Следует иметь в виду, что, хотя животные и растительные клетки имеют много общего, но между ними существуют и серьёзные различия (табл. 3.1).
Более общая классификация клеток представлена на рис. 3.16.
Одно из основных отличий бактерий от архей, состоит в химическом составе мембраны. Бактерии отделены от внешней среды двойным слоем липидов (жиров и жироподобных веществ). Мембраны архей состоят из терпеновых спиртов.
Т и В лимфоциты ( по материалам статьи R Luz Elena Cano and H. Damaris E. Lopera.)
Лимфоциты Т и В (клетки Т и В) участвуют в приобретенном или антиген-специфическом иммунном ответе, учитывая, что они являются единственными клетками в организме, способными распознавать и реагировать специфически на каждый антигенный эпитоп. Клетки В обладают способностью превращаться в плазматические клетки и отвечают за выработку антител (Abs). Таким образом, гуморальный иммунитет зависит от B-клеток, а клеточный иммунитет зависит от T-клеток. В настоящей заметке процессы онтогенеза суммированы для каждого типа лимфоцитов вместе с их основными характеристиками, различными субпопуляциями, описанными до настоящего времени, механизмами сигнализации, используемыми для их активации, и их основными функциями на основе иммунологического профиля, который они представляют.
Онтогенез
Процесс развития и созревания Т-клеток у млекопитающих начинается с гемопоэтических стволовых клеток (HSC) в печени плода, а затем в костном мозге, где HSC дифференцируются в мультипотентные предшественники. Подмножество мультипотентных предшественников инициирует транскрипцию генов 1 и 2, активирующих рекомбинацию (RAG 1 и RAG2), и становится мультипотентными предшественниками с лимфоидным праймером, а затем общими лимфоидными предшественниками (CLP). Лишь небольшое подмножество плюрипотентных клеток мигрирует в тимус и дифференцируется в ранние предшественники тимуса (ETP). Тимус не содержит самообновляющихся предшественников; и, следовательно, длительный тимопоэз зависит от набора предшественников, оседающих тимусом, на протяжении всей жизни человека. Эти предшественники должны войти в тимус, чтобы постепенно перепрограммироваться в полностью зрелые и функциональные Т-клетки. Различные этапы развития Т-клеток, координируются с миграцией развивающихся тимоцитов к специфическим нишам в тимусе, которые обеспечивают необходимые специфичные для стадии факторы, необходимые для дальнейшей дифференцировки.
CD4+ Т клетки
Если Т-клетка экспрессирует CD4, она превращается в Т-хелперную клетку (Th), которая выполняет двойную функцию: продуцирует цитокины и стимулирует В-клетки для генерации Abs. До недавнего времени были идентифицированы только четыре различных фенотипа: Th1, Th2, Th17 и T-регуляторные клетки (Treg), каждая из которых секретирует свой профиль цитокинов. Однако в последние несколько лет были обнаружены новые подмножества T-хелперов, такие как Th9, Th22 и фолликулярные хелперы (Tfh).
Среди всех подмножеств T-хелперных клеток Tfh экспрессирует TCR с наибольшим сродством к Ag и наибольшему количеству костимулирующих молекул, таких как ICOS и CD40L. Кроме того, они экспрессируют фактор транскрипции BCL-6 и цитокины, такие как IL-21, IL-4 и IL-10, которые индуцируют дифференцировку B-клеток и продукцию Ab.
Клиническая значимость этих клеток показана у пациентов с мутациями гена FOXP3, у которых развивается иммунодефицит, связанный с хромосомой X, которая проявляется плюриландландриальными и кишечными проявлениями, известными как IPEX. Эта аутоиммунная полиорганная болезнь требует трансплантации костного мозга в раннем детстве/
Цитотоксические T-клетки также высвобождают IFN-γ и TNF-α, которые важны для защиты от вирусных инфекций и для контроля пролиферации опухолевых клеток
Первые стадии развития B-клеток происходят в сложных микроокружениях, созданных стромальными клетками костного мозга, известными как «ниши», из которых происходят стимулы и факторы, необходимые для запуска ряда клеточных сигналов. Они, в свою очередь, активируют факторы транскрипции, которые индуцируют или репрессируют экспрессию различных генов-мишеней, которые модулируют выживание, пролиферацию и дифференцировку клеток. IL-7 имеет решающее значение для развития B-клеток и вырабатывается клетками стромы.
Во время дифференцировки В-клеток изначально происходит процесс рекомбинации генов, который кодирует сегменты V ( переменная ), D ( разнообразие ) и J ( соединение ) тяжелой цепи (цепь H) вместе с генами для сегменты V и J легкой цепи (цепь L) мембраносвязанного иммуноглобулина (mIg). Этот процесс рекомбинации инициируется комплексом белков RAG1-RAG2, которые генерируют разрыв двойной цепи ДНК между сегментами генов и специфическими сайтами узнавания, которые также известны как « сигнальные последовательности рекомбинации ». Этот процесс приводит к генерации B-клеток, которые экспрессируют широкий репертуар mIg. Это формирует B-клеточный рецептор (BCR), который способен распознавать более 5 × 1013 разных Аг.
Сигнальные механизмы
Передача сигналов, создаваемая сигналосомой, активирует множество сигнальных каскадов, которые участвуют в других киназах, GTPases и факторах транскрипции, таких как NF-kB, Bcl6, NF-AT, FoxO, Jun и ATF-2 и т. д.
Активация всех этих механизмов приводит к изменениям клеточного метаболизма, экспрессии генов и организации цитоскелета клетки. Результат ответа определяется различными факторами или условиями, такими как: состояние созревания B-клеток, природа Ag, величина и длительность передачи сигналов через BCR и сигналы других рецепторов, таких как CD40, рецептор IL-21 и BAFF-R. Таким образом, многие другие трансмембранные белки, такие как CD45, CD19, CD22, PIR-B и Fc γRIIB1 (CD32), модулируют специфические элементы сигнальной BCR. Во время естественныхпроцессы, B-клетки также активируются APC, которые захватывают и представляют антигенные фракции на своих клеточных поверхностях. Этот тип активации B-клеток такими Ags, ассоциированными с клеточной мембраной, также требует реорганизации цитоскелета B-клеток. Таким образом, следует ожидать, что сложность передачи сигналов, опосредованной BCR, позволяет осуществлять разнообразные биологические эффекты, включая выживание, толерантность или апоптоз клеток, а также пролиферацию и дифференцировку в продуцирующих Ab клетках или B-клетках памяти.
Ко-рецепторы BCR
Костимулирующие молекулы
Другим важным аспектом в активации B-клеток является присутствие молекул, которые положительно или отрицательно регулируют процесс. Вместе они известны как костимулирующие молекулы, и некоторые из них описаны следующим образом.
Молекулы адгезии
Зрелые B-клетки можно разделить на несколько подмножеств в зависимости от их местоположения, фенотипа клеточной поверхности, Ag-специфичности и путей активации.
Фолликулярные B-клетки (FoB) или B-2. Они генерируются непосредственно в костном мозге и достигают фолликулы вторичных лимфоидных органов и кровообращения. Они считаются покоящимися (наивными) клетками и составляют наибольшую субпопуляцию В-клеток. На их дифференциацию влияют самые разные факторы, включая хемокины, передачу сигналов BCR и некоторые Ags. Они участвуют в T-зависимых (TD) иммунных реакциях, поскольку они могут использовать BCR для поглощения Ag, обработки его и представления его специфичным для Ag T-клеткам).
B1 B Клетки. Это первые B-клетки, которые сформировались в печени плода. Они подразделяются на B1a и B1b с первым, экспрессирующим гликопротеин мембраны CD5, который отсутствует во втором. Оба экспрессирующих маркера CD9 и CD45RA участвуют в иммунных реакциях типа TI, обнаруживаются в брюшной и плевральной полостях и являются основным источником циркулирующего Abs. Как и в случае с MZB, B-1 быстро реагирует на специфические для Ag стимулы и трансформируется в плазматические клетки. Наблюдалось увеличение их числа в экспериментальных исследованиях и у людей с аутоиммунными заболеваниями.
Плазматические или Ab-секреторные клетки. Они отличаются от активированной B-клетки, которая в присутствии IL-2 и IL-10 перестает экспрессировать поверхностные молекулы, такие как молекулы CD19, CD20, CD22, HLA класса II и их BCR. Эти клетки также теряют способность делиться. В то же время они претерпевают ряд клеточных модификаций, например, увеличение их цитоплазмы из-за усиленного роста эндоплазматического ретикулума, который необходим для того, чтобы содержать большое количество рибосом для надежной продукции Abs. Они также перестают экспрессировать CXCR5 и CXCR7 и увеличивают CXCR4, что приводит к потере контакта с DC и заставляет клетки T FH мигрировать из GC в медуллярные шнуры ганглиев.
В целом, мы можем сказать, что эти врожденные иммунные клетки могут стимулировать и помогать ответу Abs на процессы как TD, так и TI. Для первых, эти клетки используют вспомогательные сигналы для B-клеток в GC и в центральных лимфоидных участках, таких как костный мозг. Вдобавок к этому ответы типа TTI имеют место на поверхности слизистых оболочек и в краевой зоне селезенки, вызывая быстрый ответ от естественного Abs.
Традиционно, гуморальный иммунный ответ, опосредованный Abs, классифицируется на основании того, получают ли B-клетки помощь от T-клеток, т. е. являются ли они ответами TD или TI тимуса.
Терапия
Учитывая ускоренные темпы новых открытий в биологии В-клеток, лучшее понимание клеточных и молекулярных механизмов, вовлеченных в развитие, дифференцировку и функционирование этих клеток, выявит потенциальные терапевтические мишени и позволит разработать методы лечения анти-В-клеток, которые может разрешить клеточные изменения, ответственные за различные патологии.
Уже известно, что B-клетки играют фундаментальную роль в патогенезе RA путем продуцирования аутоантител и секреции хемокинов / цитокинов, и что они могут служить в качестве Ag-презентирующих клеток. Таким образом, некоторые рецепторы, костимулирующие молекулы, части сигнального каскада и провоспалительные медиаторы B-клеток считаются перспективными молекулами-мишенями для лечения RA, SLE, множественной миеломы и других заболеваний
Литература
Anderson G, Takahama Y. Thymic epithelial cells: working class heroes for T cell development and repertoire selection. Trends Immunol. 2012;33:256–63.
Bhandoola A, Sambandam A. From stem cell to T cell: one route or many? Nat Rev Immunol. 2006;6:117–26
Bousso P. T Cell activation by dendritic cells in the lymph node: lessons from the movies. Nat Rev Immunol. 2008;8:675–84.
Cyster JG. Homing of antibody secreting cells. Immunol Rev. 2003;194:48–60
Lloyd CM, Hessel EM. Functions of T cells in asthma: more than just T(H)2 cells. Nat Rev Immunol. 2010;10:838–48
Kato A, Hulse KE, Tan BK, Schleimer RP. B-lymphocyte lineage cells and the respiratory system. J Allergy Clin Immunol. 2013;131:933–57
. King C. New insights into the differentiation and function of T follicular helper cells. Nat Rev Immunol. 2009;9:757–66.
Kurosaki T. B-lymphocyte biology. Immunol Rev. 2010;237:5–9.
Mauri C, Bosma A. Immune regulatory function of B cells. Annu Rev Immunol. 2012;30:221–41
Pieper K, Grimbacher B, Eibel H. B Cell biology and development. J Allergy Clin Immunol. 2013;131:959–71.
Townsend MJ, Monroe JG, Chan AC. B Cell targeted therapies in human autoimmune diseases: an updated perspective. Im-munol Rev. 2010;237:264–83.
Turner SJ, Doherty PC, McCluskey J, Rossjohn J. Structural determinants of T Cell receptor bias in immunity. Nat Rev Immu-nol. 2006;6:883–94.
von Boehmer H, Melchers F. Checkpoints in lymphocyte development and autoimmune disease. Nat Immunol. 2010;11:14–20.
Cox MA, Kahan SM, Zajac AJ. Anti-viral CD8 T cells and the cytokines that they love. Virology. 2013;435:157–69
Girard JP, Moussion C, Forster R. HEVs, lymphatics and homeostatic immune cell trafficking in lymph nodes. Nat Rev Immunol. 2012;12:762–73.
Vinuesa CG, Chang PP. Innate B cell helpers reveal novel types of antibody responses. Nat Immunol. 2013;14:119–26