Биологический каталог




Биология развития

Автор М.Зуссман

аболевания, приводящие к нарушению системы «самоузнавания». Примером может служить системная красная волчанка.

Специфичность антитела, то есть его способность реагировать с одним определенным антигеном, находит отражение в аминокислотной последовательности его молекулы. Очистили антитела к нескольким антигенам и определили последовательность аминокислот в их молекулах. Все антитела независимо от того, с каким антигеном они могли реагировать, имели участок с одинаковой последовательностью аминокислот. Эта часть молекулы называется константным участком. Другие участки молекул разных антител несколько отличаются последовательностью аминокислот (иногда всего одна аминокислота в единственной точке цепи замещена

Ткжелая

цепь

Рис. ii-9. Молекула G антитела человека.

S—S — дисульфидные мостики, СНО — углеводные остатки. Штриховкой обозначены константные участки молекулы, черным — вариабельные.

другой). Как показано на рис. 11-9, и легкие, и тяжелые цепи имеют как константные, так и вариабельные участки. Последовательность аминокислот определяет пространственную структуру полимера (вспомним обсуждение в гл. 3) невероятно, его способность реагировать с определенным антигеном.

Плазматические клетки — производители антител. Зрелая плазматическая клетка не делится. Она содержит большое число рибосом и очень развитый эндоплазматический ретикулум, многочисленные каналы которого заполнены молекулами антител. Плазматические клетки образуются из плазмобластов, характеризующихся высокой митотической активностью. Плазмобласты в свою очередь являются потомками стволовых клеток, называемых лимфоцитами. Лимфоциты находятся в лимфатических узлах, селезенке, а также в костном мозге (рис. 11-10). Морфологически они неотличимы от стволовых клеток, которые дают начало эритроцитам.

Клетки, вырабатывающие антитела, обладают двумя интригующими особенностями. Рассмотрим следующий остроумный эксперимент. Хвост фага Т2 является хорошим антигеном. При обработке соответствующим антителом интактный фаг инактивируется. Хвост фага Т5 тоже хороший антиген и, кроме того, сильно отличается от Т2, так что фаг Т2 не инактивируется антителами против Т5, а фаг Т5 не инактивируется антителами против Т2.

Рис. 11-10. Электронная микрофотография плазматической клетки.

Кролику вводили смесь хвостов Т2 и Т5 и ждали, пока концентрация антител в крови против обоих антигенов не становилась высокой. (Удельную концентрацию антител в пробе крови можно определить в лаборатории с помощью методики, которую» мы здесь рассматривать не будем.) Затем у кролика извлекали лимфатические узлы и дезагрегировали их на клетки. В небольших капельках жидкости инкубировали по одной плазматической клетке со смесью равных количеств интактных фагов Т2 и Т5. После^ инкубации, во время которой антитела должны были выйти иа клетки, содержимое капли добавляли к бактериям, для того чтобы проверить, инактивировали "ли выделенные антитела: 1) фаг Т2, 2) фаг Т5, 3) фаг Т2 и Т5, 4) пи один из них.

Оказалось, что почти все плазматические клетки не могли инактивировать ни один фаг (они вырабатывали антитела против других антигенов, с которыми кролик встречадся в прошлом). Очень небольшая часть клеток ипактивировала либо фаг Т2, либо

Т5, и практически не было клеток, которые инактивировали бы оба фага. Этот результат можно объяснить, если предположить, что выработка антител подчиняется вероятностным закономерностям; ?если одна из ста плазматических клеток (или их предков) сталкивалась с хвостом Т2 и вырабатывала антитела против Т2, а одна из ста клеток сталкивалась с хвостом Т5 и вырабатывала антитела против 15, то вероятность того, что клетка столкнулась с обоими хвостами и, следовательно, способна вырабатывать оба антитела, будет 1/100* 1/100, или 1 на 10 000. Как раз такое соотношение мы обнаруживаем в эксперименте. Таким образом, плазматическая клетка (или ее предок) обычно сталкивается с одним антигеном и приобретает способность к образованию только одного вида антител. Очень редко плазматическая клетка (или ее предок) сталкивается с двумя разными антигенами одновременно и вырабатывает два вида антител. Не вполне ясно, может ли плазматическая клетка вырабатывать три или более вида антител.

Приведенный выше вывод подтверждается при исследовании людей, страдающих заболеванием костного мозга, называемым множественной миэломой. У больного образуется злокачественная опухоль, в которой происходит неконтролируемое размножение клеток, вырабатывающих антитела. Если из крови больных миэломой выделить антитела, то среди них обнаруживается большое число молекул с одинаковой последовательностью аминокислот (из крови здоровых людей выделяют смесь молекул антител с разной последовательностью аминокислот). Однако у разных боль-пых в избытке всегда оказываются разные антитела. Этому, по-видимому, можно дать только одно разумное объяснение. В какой-то одной плазматической клетке, которая вырабатывает единственный вид антител, свой у каждого больного, происходит случайное изменение. Это изменение (мутация, вирусная инфекция или что-нибудь еще) делает клетку раковой. Число этих клеток у человека сильно увеличивается за счет других клеток. В результате развивается болезнь и соответственно образуется огромное число молекул одного какого-нибудь вида антител.

Рассмотрим другой пример. Кролику вводили гемоглобин лошади, который в функциональном отношении идентичен гемоглобину кролика, но по аминокислотному составу отличается от него достаточно сильно и воспринимается как чужеродный белок и поэтому вызывает образование антител. Через определенные промежутки времени у кролика извлекали лимфатические узлы. Для того чтобы выяснить, где находятся клетки, вырабатывающие антитела против гемоглобина лошади, изучали тонкие срезы лимфатических узлов. Был использован великолепный метод, который может быть полезен для решения любых подобных проблем. К гемоглобину лошади с помощью специальной обработки присоединяли небольшую молекулу — флуоресцин (он адсорбирует невидимый ультрафиолетовый свет, а излучает видимый зеленовато-желтый). Флуоресцин-гемоглобиновый комплекс сохраняет способность соединяться с антителом. Срезы ткани лимфатического узла кроликов, иммунизированных гемоглобином лошади, культивировали с флуоресцирующим антигеном, а затем фиксировали и окрашивали. Их изучали в световом микроскопе и

Рис. 11-11. Содержащие антитела клетки лимфатических узлов,

выявляемые с помощью иммунофлуоресцептпого окрашивания.

А, Б. Через 4 дня после первой инъекции антигена. Видны отдельные клетки, содержащие антитела. В, Г. Через 2 нед после первой и через 5 дней после второй инъекции антигена. Видны группы клеток, содержащих антитела.

фотографировали, а потом, не смещая препарата, заменяли видимый свет ультрафиолетовым. Клетки, содержащие антитела, связывали флуоресцирующий аптиген та: сильно флуоресцировали (рис. 11-11). Фотографию, сделанную в этих условиях, сравнивали с первой фотографией, чтобы выяснить, где же располагаются клетки, содержащие эти антитела.

Вскоре после инъекции антигена, когда уровень антител в крови был еще очень низким, на срезах встречалось очень немного клеток, вырабатывающих антитела против гемоглобина лошади. Позднее, по мере того, как концентрация антител в крови резко возрастала, увеличивалось и число клеток, вырабатывающих антитела. Эти клетки всегда располагались в лимфатическом узле небольшими группами (колониями) среди других (нефлуоресци-рующих) лимфоидных клеток. По мере увеличения концентрации антител размеры групп также возрастали. Возможны два объяснения этих результатов. (Подумайте и попробуйте предложить свои, а затем познакомьтесь с моими.)

1. Каждая группа — клон. Стволовая клетка — лимфоцит (или один из ее потомков) — столкнулась с антигеном и начала синтезировать антитела, сначала, вероятно, с очепь небольшой скоростью. Она продолжала расти, делиться и передавать эту способность своим потомкам. Таким образом, возникал клон клеток, вырабатывающих данные антитела. Через несколько делений (восемь — судя по размерам групп) клетки превратились в зрелые плазматические клетки, вырабатывающие антитела с большой скоростью и неспособные размножаться.

2. Каждая группа не клон, а скорее, скопление клеток, подвергнутых одинаковому воздействию. После инъекции антиген связывается только с определенными участками лимфатического узла. Лимфоциты и плазмобласты на всех стадиях дифференци-ровки, окружающие эти участки, в конце концов получают соответствующий стимул и, созревая, начинают вырабатывать антитела. Таким образом, группы не клоны, а скопления клеток, случайно оказавшихся вместе. Каким образом молекулы антигена попадают только в определенные участки? Заманчиво предположить, что они связываются со специализированными клетками-рецепторами. Эти клетки не вырабатывают антитела, а передают информацию (мРНК?) окружающим клеткам, потенциально способным вырабатывать антитела, и, таким образом, индуцируют в них синтез специфических антител.

Обе эти модели имеют своих приверженцев, которые ставят опыты для того, чтобы доказать правильность одной и несостоятельность другой. Однако окопчательно решить вопрос станет возможно, только когда удастся воспроизвести все события, от "введения антигена до увеличения концентрации антител, вне тела животного, то есть в суспензии изолированных клеток или тканей. Недавно, приложив огромные усилия и изобретательность, исследователи добились того, что часть событий уже можно воспроизвести in vitro.

Как плазматические клетки могут вырабатывать так много разных антител, или почему у генетиков болит голова. В обычных условиях кролик (или человек) контактирует с огромным числом разнообразных потенциальных антигенов (бактерии, вирусы, пыльца, пища, органическая грязь и т.д.). Для чужеродных веществ есть немало возможностей случайно пропикпуть в кровь. Это происходит в легких и кишках, через царапины и ушибы. Косвенные данные (слишком сложные, чтобы воспроизводить" их здесь) показывают, что плазматические клетки одного животного

страница 34
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

Скачать книгу "Биология развития" (6.86Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(11.12.2017)