Место дифференцировки в лимфоцитов

Мы поговорим о гуморальном иммунитете,
который связан с В-лимфоцитами.
B-лимфоциты, или В-клетки, я изображу их синим.
Допустим, это В-лимфоцит.
В-лимфоциты представляют собой подгруппу лейкоцитов.
Они образуются в костном мозге.
B происходит от Фабрициевой бурсы, однако мы не будем углубляться в эти подробности.
У B-лимфоцитов на поверхности содержатся белки.
Приблизительно10 000.
Это удивительные клетки, и скоро я объясню вам почему.
У всех B-лимфоцитов на поверхности есть белки, которые выглядят приблизительно так.
Изображу парочку.
Вот такие белки.
Вернее, белковые комплексы, состоящие из четырех отдельных белков,
которые называются мембранно-связанными антителами.
Мембранно-связанные антитела расположены вот здесь.
Мембранно-связанные антитела.
Давайте остановимся на них подробнее.
Вы, вероятно, уже слышали это слово.
У нас есть антитела к разным типам гриппа,
а также к разным видам вирусов, и мы еще поговорим об этом.
Все антитела являются белками.
И часто их называют иммуноглобулинами.
Преподавание биологии расширяет мой словарный запас.
Антитела и иммуноглобулины. Это всё означает одно и то же и представляют собой белки,
которые содержатся на поверхности мембраны В-клеток.
Они мембранно-связанные.
Обычно, когда говорят об антителах, имеют в виду свободные антитела,
которые циркулируют в организме.
И я расскажу вам подробнее о том, как они производятся.
А теперь очень и очень интересный момент,
касающийся мембранно-связанных антител, и В-клеток в частности.
Он заключается в том, что каждая В-клетка содержит на своей мембране лишь один тип мембрано-связанных антител.
Каждая В-клетка… Вот такая, давайте нарисую еще одну.
Вот вторая В-клетка.
У нее тоже есть антитела, однако они немного отличаются.
Посмотрим, чем же.
Изображу их одинаковым цветом, и затем мы разберем их различия.
Итак, это одно мембранно-связанное антитело, это другое.
И это две В-клетки.
И обе содержат на своих мембранах антитела.
У одной и второй В-клетки имеются вариабельные участки антител,
которые могут принимать различную конфигурацию.
Они могут выглядеть вот так и вот так.
Обратите внимание на эти фрагменты.
На этот и вот этот – я выделю их отдельным цветом.
Вот этот фрагмент у всех неизменный, пусть он будет везде зеленым.
А эти фрагменты вариабельны.
То есть, изменяемы.
И у этой клетки вариабельный фрагмент вот этот — отмечу его розовым.
И каждое из этих антител, связанных с плазматической мембраной,
обладает вот таким вариабельным фрагментом.
У других В-клеток содержатся другие вариабельные фрагменты.
Отмечу их другим цветом.
Например, фиолетовым.
То есть вариабельные фрагменты будут различными.
В общей сложности их на поверхности 10 000,
и у каждого из них будут одинаковые вариабельные фрагменты,
однако они будут отличаться от вариабельных фрагментов этой В-клетки.
То есть возможно порядка 10 миллиардов комбинаций вариабельных фрагментов.
Это 10 в десятой степени, или 10 миллиардов комбинаций вариабельных фрагментов.
Давайте запишем: 10 миллиардов комбинаций вариабельных фрагментов.
И тут возникает первый вопрос — а я еще не говорил вам,
для чего предназначены эти вариабельные фрагменты — каким образом возникает такое огромное разнообразие комбинаций?
Очевидно, что эти белки — или, может быть, не столь очевидно — но все эти белки,
являющиеся составными частями большинства клеток, производятся генами этой клетки.
Если изобразить клеточное ядро, внутри ядра содержится ДНК.
И у клетки есть ядро.
Внутри ядра содержится ДНК.
Если обе клетки являются В-лимфоцитами, они имеют общее происхождение,
я полагаю, и, наверняка, одинаковые ДНК?
Разве они не должны иметь одинаковые ДНК?
Я ставлю здесь вопросительный знак.
Если у них действительно общая ДНК, то почему белки,
которые они синтезируют, отличаются друг от друга?
Каким образом они изменяются?
И вот почему я считаю В-клетки — и вы увидите,
что это также справедливо и для Т-клеток, такими удивительными,
потому что в процессе своего развития, в процессе гематопоэза,
что означает развитие лимфоцитов, на одной из стадий их развития происходит интенсивное перемешивание тех фрагментов ДНК,
которые кодируют эти фрагменты белков.
Происходит интенсивное смешивание.
Когда мы говорим о ДНК, то подразумеваем, что необходимо
сохранить как можно больше информации,
а не добиться максимального перемешивания.
Однако в процессе созревания лимфоцитов,
то есть В-клеток на одной из стадий их созревания происходит преднамеренное повторное перемешивание ДНК,
которая кодирует этот и этот фрагменты.
Именно это обуславливает разнообразие различных вариабельных фрагментов этих мембранно-связанных иммуноглобулинов.
И сейчас мы узнаем, для чего необходимо это разнообразие.
Существует огромное количество микроорганизмов, способных инфицировать наш организм.
Вирусы мутируют и развиваются, так же как и бактерии.
И неизвестно, что проникнет в организм.
С помощью В-клеток, а также Т-клеток иммунная система обеспечивает защиту,
создавая множество комбинаций вариабельных фрагментов,
которые могут связываться с различными вредоносными организмами.
Представим, что это новый вид вируса, который только что появился.
Прежде подобного вируса не существовало,
и вот В-клетка контактирует с этим вирусом,
но она не может к нему прикрепиться.
И другая В-клетка контактирует с эти вирусом, но опять ничего не получается.
Возможно, несколько тысяч В-клеток контактируют с этим вирусом, и не смогут к нему прикрепиться,
но у нас такое изобилие В-клеток,
содержащих огромное количество различных комбинаций вариабельных фрагментов на рецепторах,
что в конце концов, какая-то из В-клеток свяжется с этим вирусом.
Например, эта.
Или эта. И образует связь.
Она сможет образовать связь с участком поверхности этого вируса.
Или же с участком поверхности новой бактерии, или какого-то чужеродного белка.
И участок поверхности бактерии, с которым связывается B-клетка,
например, с этим, – называется эпитоп.
Эпитоп.
И после того, как B-клетка связалась с незнакомым патогеном — а вы помните,
что другим В-клеткам этого не удалось — только этой клетке, имеющей конкретную комбинацию, одну из 10 в десятой степени.
Комбинаций меньше, чем 10 в десятой степени.
В процессе развития исчезают все те комбинации,
которые могут связываться с клетками нашего организма,
на которые не должно быть иммунного ответа.
Другими словами, комбинации, которые обеспечивают иммунный ответ клеткам организма, постепенно исчезают.
То есть не существует 10-ти в 10-й степени на самом деле, или, другими словами,
10-ти миллиардов комбинаций этих белков, их количество меньше,
оно исключает комбинации, которые могут связаться с собственными клетками,
однако все равно количество комбинаций готовых к тому,
чтобы связаться с фрагментом какого-либо патогена вирусной или бактериальной природы, очень много.
И как только какая-то из этих В-клеток связалась с патогеном,
она посылает сигнал, что она подходит для этого совершенно нового патогена.
После связывания с новым патогеном происходит ее активация.
После связывания с новым патогеном происходит активация.
Остановимся на этом подробнее.
На самом деле для активации необходимо участие Т-хелперов,
но мы не будем вдаваться в детали в этом видеоролике.
В данном случае нас интересует связывание B-клетки с патогеном, и допустим, это ведет к активации.
Но имейте в виду, что в большинстве случаев также необходимы Т-хелперы.
И мы обсудим позже, почему они так важны.
Это своего рода механизм страховки нашей иммунной системы от ошибок.
После того, как B-клетка активировалась, она начинает клонироваться.
Она идеально подходит для вируса и начинает клонировать себя.
Клонировать себя.
Она делится и воспроизводит саму себя. Давайте изобразим.
В результате появляется множество вариантов этой клетки.
Множество ее вариантов. Изобразим их.
И у всех есть рецепторы на мембране.
Их также порядка десяти тысяч.
Я не буду рисовать их все, а изображу по паре на каждой мембране.
При делении эти клетки также дифференцируются, то есть разделяются по функциям.
Существуют две основные формы дифференциации.
Производятся сотни тысяч таких клеток.
Некоторые из них становятся клетками памяти.
Клетками памяти.
Это тоже В-клетки, которые в течение длительного времени сохраняют идеальный рецептор с идеальным вариабельным фрагментом.
Изобразим пару рецепторов вот здесь.
Вот это клетки памяти…
Вот они.
Некоторые клетки становятся клетками памяти, и их количество со временем увеличивается.
Если этот патоген инфицирует вас например, через 10 лет,
то у вас в запасе будет больше таких клеток, то есть большая вероятность того,
что они будут контактировать с ним
и активироваться.
Некоторые из клеток трансформируются в эффекторные клетки.
Такие клетки совершают определенные действия.
Клетки трансформируются и превращаются в эффекторные В-клетки или плазматические клетки.
Это фабрики для производства антител.
Фабрики для производства антител.
Производимые антитела содержат точно такую же комбинацию,
которая изначально была на плазматической мембране.
Они производят антитела, которые мы обсуждали, выделяют антитела.
Они производят огромное количество белков,
обладающих уникальной способностью связываться с новым патогеном, с этим опасным организмом.
Они обладают уникальной способностью к связыванию.
Активированные эффекторные клетки производят приблизительно 2000 антител в секунду.
И получается, что внезапно огромное количество антител проникает в ткани и начинает циркулировать по всему организму.
Значение гуморальной системы в том,
что при внезапном появлении неизвестных вирусов,
инфицирующих наш организм, в ответ начинается производство антител.
Они производятся эффекторными клетками, после чего специфические антитела связываются с вирусами.
Я изображу это следующим образом.
Специфические антитела.
Специфические антитела начинают связываться с вирусами принося пользу в нескольких аспектах.
Рассмотрим их.
Во-первых, они «отмечают» патогены, для их последующего захвата.
Чтобы активизировать фагоцитоз — этот процесс называется опсонизацией.
Опсонизация.
Это процесс «помечания» патогена для того, чтобы фагоцитам было проще захватить ее и поглотить;
антитела сообщают фагоцитам, что этот объект уже готов для захвата,
что следует захватить именно этот объект.
Во-вторых, осложняется функционирование вирусов.
Ведь к вирусам присоединяется довольно крупный объект.
Поэтому им труднее проникать в клетки.
И в-третьих, в каждом из этих антител имеются две одинаковые тяжелые цепи,
и две одинаковые легкие цепи.
Две легкие цепи.
На каждой из этих цепей имеется специфический вариабельный фрагмент,
и каждая из этих цепей может связываться с эпитопом на поверхности вируса.
И что же происходит, когда один из них связывается с эпитопом одного вируса, а другой – с эпитопом другого?
В результате эти вирусы как бы склеиваются между собой, и это даже эффективней.
Они уже не могут выполнять свои функции.
Они не смогут проникать через клеточные мембраны и при этом они помечены.
Они опсонизируются, и фагоциты могут их захватить.
Мы еще поговорим о В-клетках.
Мне кажется удивительным факт, что создается такое большое число комбинаций,
и их оказывается достаточно,
чтобы распознать почти все возможные организмы существующие в жидкостях нашего организма,
но мы с вами еще не ответили на вопросы,
что происходит, когда патогенам удалось проникнуть в клетки,
или когда мы имеем дело с раковыми клетками,
и как уничтожаются уже инфицированные клетки.