Что это за плазматические клетки, вырабатывающие антитела, и можно ли плазматическую клетку считать самой главной клеткой иммунной системы?

Что это за плазматические клетки, вырабатывающие антитела? О них уже знали во времена Мечникова или это более позднее открытие?

Антитела

Конечно, более позднее. Это достижения новой иммунологии. Шведская исследовательница Астрид Фагреус в 1948 году предположила, что антитела вырабатываются плазматическими клетками. Окончательно это было доказано известным американским иммунологом Альбертом Кунсом всего 20 лет назад, в 1956 году.

- Нет, нельзя. Главные клетки распознаны еще позже.

- Что же это за клетки?

- Это лимфоциты.

Если не учитывать эритроциты, которые переносят кислород, то все остальные клетки крови имеют белый цвет. Их называют лейкоцитами, то есть белыми клетка ми. Из всех белых клеток 30 процентов относятся к лимфоцитам. Лимфоцит в переводе на русский язык означает «клетка лимфы».

Во всех тканях нашего тела, помимо крови, циркулирует лимфа. По лимфатическим сосудам она поступает в лимфатические узлы, а оттуда собирается в один большой сосуд - грудной проток, который впадает в кровяное русло около самого сердца. В лимфе нет эритроцитов. Только лимфоциты.

Ровно триста лет назад, знаменитый голландец Антони Левенгук создал свой «микроскоп». Первыми объектами его наблюдений были капля дождевой воды и капля крови. Он открыл красные кровяные шарики - эритроциты, которые составляют основную массу клеток крови. Не прошло и сотни лет после этого, как были обнаружены белые клетки крови. Их почти в тысячу раз меньше, чем эритроцитов, но все равно очень много. В грамме крови содержится 4-5 миллиардов эритроцитов и 6-8 миллионов лейкоцитов.

Лейкоциты делятся на две главные группы. Клетки первой группы составляют около 2 / 3 и характеризуются тем, что имеют не круглые, а сегментированные ядра. У клеток второй группы абсолютно круглые ядра, которые занимают большую часть клетки. Первые являются собственно лейкоцитами, а вторые получили название лимфоцитов.

В конце прошлого столетия Мечников обнаружил, что лейкоциты защищают организм, пожирая чужеродные частицы. В отличие от больших тканевых фагоцитов - макрофагов, он назвал их малыми фагоцитами - микрофагами. А вот чем занимаются лимфоциты, стало известно всего 15 лет назад.

Как легко мы перелистываем историю! Триста лет назад открыты первые клетки крови - красные, двести лет назад - лейкоциты, сто лет назад - лимфоциты. Упорный труд, поиски, изобретательность, споры, десять поколений исследователей! А у нас полстраницы печатного текста.

Осмотр

Два миллиона лимфоцитов в каждом грамме крови. Чем они заняты? Этот вопрос задавали себе сотни исследователей. Профессор Джеймс Гоуэнс из Оксфорда, сделавший больше всех других, чтобы обнаружить функции этих клеток, приводит слова известного патолога Арнольда Рича: «Лимфоциты - это флегматичные наблюдатели бурной активности фагоцитов». Таким было одно из распространенных воззрений. Действительно, очень маленькие клетки, 6-8 микрон в диаметре, чуть больше собственного ядра (почти одно ядро!), которые не обладают активной подвижностью, но почти всегда скапливаются вокруг воспалительного очага, в котором работают фагоциты, пожирая все инородное или отмирающее.

Было и другое мнение. Лимфоцитам приписывали функцию питания других клеток. Их даже называли трофоцитами - питающими клетками.

Многие считали, что из лимфоцитов возникают всевозможные другие клетки - соединительнотканные, печеночные, легочные и т. д. «Старая литература, - пишет Гоуэнс, - наполнена противоречивыми доказательствами того, что малые лимфоциты могут превращаться в эритроциты, гранулоциты, моноциты, фибробласты, плазматические клетки и т. д. Один циник как–то заметил, что все клетки, за исключением клеток нервной системы, в то или иное время рассматривались как производные лимфоцитов!»

Лимфоцит действительно таинственная клетка, коль скоро ему удалось сохранить свою тайну перед прозорливостью науки вплоть до 60–х годов XX столетия! В начале 69–х годов появились бесспорные доказательства того, что все специфические реакции иммунитета - выработку антител, отторжение пересаженных тканей или органов, противовирусную защиту - осуществляют лимфоциты.

Разберем это на примере исследований Джеймса Гоуэнса. В те годы у него в Оксфордском университете была малюсенькая лаборатория. В одной из комнаток со старинными полупрозрачными окнами стоял в центре на столе сконструированный им самим станок. Главная часть станка - цилиндр из плексигласа. В цилиндре хитроумно закреплена крыса. На шее у крысы разрез. Через разрез внутрь тела уходит тоненькая прозрачная трубочка. Из трубочки все время капают маленькие белые капли.

Доктор Гоуэнс ввел трубку в главный лимфатический сосуд - в грудной проток - и выкачивает лимфу. Он оставляет крысу без лимфоцитов. После этого он иммунизирует ее чужеродными клетками - эритроцитами барана. Должны выработаться антитела против бараньих эритроцитов. Он исследует кровь крысы раз, другой, третий… Антител нет! Тогда он берет другую безлимфоцитную крысу и возвращает ей в кровь ее лимфоциты. Иммунизирует и обнаруживает нормальное количество антител.

Значит, без лимфоцитов антитела вырабатываться не могут.

Второе исследование. Гоуэнс облучает крысу рентгеновскими лучами. Многие системы страдают после облучения, иммунная система тоже. Животное не вырабатывает антител. Облученной крысе введены эритроциты барана, антител нет. Другой облученной крысе эритроциты барана введены вместе с лимфоцитами от здоровой крысы, антитела есть.

Значит, с лимфоцитами можно передать в другой организм способность вырабатывать антитела. С лимфоцитами переносится и память об антигене. Если эти клетки взять от животного, которого уже иммунизировали эритроцитами барана раньше, то в облученном животном они обеспечат выработку большего количества антител. Так, как если бы мы его иммунизировали повторно.

Третье исследование касается механизма отторжения пересаженных чужеродных тканей. К началу 60–х годов было хорошо известно, что первая пересадка кожи иммунизирует организм и повторный лоскут отторгается вдвое быстрее первого. Но почему? Думали, что это работа антител. Однако сыворотка крови от такого животного, содержащая антитела, если ее ввести другому животному, не ускоряет отторжения пересаженной кожи. А вот лимфоциты ускоряют. Причем точно в два раза.

Значит, это лимфоциты занимаются отторжением пересаженных чужеродных тканей! Без помощи антител. Сами, своими «руками». Такие лимфоциты, которые после первого контакта с чужеродным антигеном специально нацелены против него, стали называть сенсибилизированными лимфоцитами. Они да антитела - вот два главных типа оружия иммунитета.

Как образуются антитела

Как образуются антитела, как они действуют против чужеродных антигенов и многие другие проблемы, связанные с защитными реакциями организма, изучает специальная наука широкого профиля — иммунология. Мы не будем вдаваться в подробности этой большой важной комплексной дисциплины, но поскольку иммунология рассматривает вирусы тоже как антигены, то познакомимся с некоторыми событиями, происходящими в организме после того, как вирусантиген попадает в него.

Преодолев кожные, эпителиальные и другие барьеры организма, вирус или любой другой возбудитель (антиген) заболевания проникает в кровь и лимфу. С этого момента начинает работать механизм образования антител за счет действия цитоплазматических клеток. В крови синтезируются иммунноглобулины — антитела разных классов. С этого времени в крови носителей вирусов кроме красных кровяных клеток (эритроцитов), белых кровяных клеток (лейкоцитов) и многих других элементов клеток присутствуют также антигены и специфические к ним антитела. Все это находится в жидкой части крови — сыворотке. Сыворотка, лишенная форменных элементов и содержащая иммунноглобулины — антитела, называется антисывороткой.

Чужеродные антигены в антисыворотке долго не задерживаются в свободном виде. Они связываются антителами, образуя конгломераты, и эти крупные объединения в виде хлопьев осаждаются. Этот процесс осаждения называют преципитацией (если осаждается свободный антиген), или агглютинацией (если осаждается антиген, связанный с клеткой), или гемагглютинацией (если антиген связан с эритроцитами).

Как бы ни назывались эти типы серологических реакций, для организма они важны тем, что опасные антигены теряют подвижность, оседают в крови, захватываются фагоцитирующими клетками, поглощаются и перевариваются ими.

Так организм борется с опознанными агрессорами. Серологические реакции служат идентификации. Реакции преципитации (или агглютинации, или гемагглютинации) могут протекать не только в крови, но и в сыворотке. Если антисыворотку, т. е. сыворотку крови, в которой есть антитела, налить в пробирку и добавить в нее раствор с антигенами, то возможно следующее: прозрачный раствор помутнеет, в пробирке появятся хлопья и начнут оседать на дно никаких заметных изменений не произойдет. Очевидно, в первом случае в антисыворотке были антитела, точно соответствующие добавленным антигенам.

В агаровой пластине средняя лунка была наполнена антисывороткой, верхняя и нижняя лунки — растворами с вирусами (ромбы и круги). В течение нескольких часов вещества диффундировали во все стороны. Вирусы в нижней лунке оказались антигенами, соответствующими антителам в антисыворотке, поэтому между средней и нижней лунками произошла реакция преципитации.

Антитела бросились на врагов и, лишив их активности, осадили. Во втором случае антигены оказались неопознанными и «стражи» не проявили к ним никакого интереса.

Конечно, такое явление природы, как иммунизация, ученые использовали для целей диагностики. Серологические реакции надежно показывают, соответствует ли антитело антигену. В простейшем случае делается это так: берут каплю сыворотки крови животных (сок растений), подозреваемых на вирусоносительство, и соединяют с каплей антисыворотки с антителом, «порожденным» известным вирусом. По очереди проверяя антисыворотки с различными антителами, следят, не произойдет ли реакция преципитации. Все это делают на чистом предметном стекле, где хорошо заметно выпадение осадка. Конечно, в наборе антисывороток может не оказаться такой, в которой содержится антитело, подходящее к исследуемому вирусу, и тогда ни в одной из капель осадок не выпадает.

Обычно исследования проводят в среде агара. Прозрачные стеклянные блюдечки — чашки Петри — наполняют раствором желатина (агара). Еще до затвердевания в агаре с помощью формочек делают лунки. В эти лунки заливают антигены (растворы с вирусами) и антисыворотки. Вещества начинают медленно распространяться во все стороны и встречаются между лунками. Реакция преципитации оставляет характерный след — белую полосу образовавшегося в агаре осадка.

В биологии большое применение нашли меченые атомы. Радиоактивными изотопами заменяют обычные атомы некоторых элементов, входящих в клетку, сыворотку и т. п. Радиоактивный атом непрерывно сигнализирует о своем местонахождении. Ничтожное, не опасное в целом для организма, радиоактивное излучение легко уловить приборами, даже когда элемент «забрался» в глубь клетки. Этим свойством и пользуются вирусологи. В антитело, не повреждая его, внедряют радиоактивные атомы. Оказавшись в крови (соке) или клетках организма, антитела разыщут соответствующие антигены — вирусы и свяжутся с ними. Теперь уже изотоп будет сигнализировать и о месте нахождения антигена. Если к антителам присоединить флюоресцирующую краску, то тогда соответствующий антиген станет замечен по свечению.