Jump to content

Жерминальный центр

Жерминальный центр
Зародышевый центр лимфатического узла, показывающий стадии пролиферации и развития B-клетки.
Идентификаторы
МеШ D018858
Анатомическая терминология

Зародышевые центры или зародышевые центры ( ГЦ ) представляют собой временно образующиеся структуры в зоне В-клеток (фолликулах) во вторичных лимфоидных органах лимфатических узлах , пейеровых бляшках подвздошной кишки и селезенке . [1] – где зрелые В-клетки активируются, пролиферируют, дифференцируются и мутируют свои антител гены (посредством соматической гипермутации , направленной на достижение более высокого сродства) во время нормального иммунного ответа; большая часть В-клеток зародышевого центра (BGC ) удаляется макрофагами тела . [2] Существует несколько ключевых различий между наивными B-клетками и GC B-клетками, включая уровень пролиферативной активности, размер, метаболическую активность и производство энергии. [3] В-клетки динамически развиваются после активации фолликулярных В-клеток Т-зависимым антигеном . Инициация формирования зародышевого центра включает взаимодействие между В- и Т-клетками в межфолликулярной области лимфатического узла, лигирование CD40-CD40L, передачу сигналов NF-kB и экспрессию IRF4 и BCL6 . [4]

GC B-клетки циклически проходят через две отдельные зоны зародышевого центра: светлую зону и темную зону. [3] [4] [5] [6] Поскольку В-клетки темной зоны зародышевого центра подвергаются быстрому и мутационному клеточному делению, они известны как центробласты . Как только эти B-клетки перестают пролиферировать в темной зоне и перемещаются в светлую зону, они называются центроцитами и подвергаются селекции фолликулярными Т-хелперными клетками (T FH ) в присутствии фолликулярных дендритных клеток (FDC). [3] [4] [5] [6] Существует три возможных судьбы GC B-клеток, которые были положительно отобраны в светлой зоне: плазматическая клетка, B-клетка памяти или B-клетка, получившая лицензию на возвращение в темную зону для пролиферации и мутации. [4] [6] Эти три судьбы достигаются с помощью различных механизмов, описанных ниже. Герминальные центры являются важной частью гуморального иммунного ответа В-клеток , действуя как центральные фабрики для генерации созревших по аффинности В-клеток, специализирующихся на производстве улучшенных антител, которые эффективно распознают антиген (например, инфекционные агенты), а также на производство долгоживущей плазмы. клетки и В-клетки долговременной памяти .

Наивные В-клетки против В-клеток зародышевого центра

[ редактировать ]

Существует несколько ключевых различий между наивными B-клетками и GC B-клетками. Наивные В-клетки не подвергаются интенсивному клеточному делению. С другой стороны, B-клетки в GC имеют тенденцию быстро и часто делиться, и их клеточный цикл может составлять всего пять часов. В результате высокой пролиферативности GC B-клетки больше по размеру и более метаболически активны по сравнению с наивными B-клетками. Хотя GC B-клетки имеют большую потребность в энергии, чем наивные B-клетки, они в основном производят энергию в процессе окисления жирных кислот , тогда как наивные B-клетки зависят от гликолиза . [3]

Инициация зародышевого центра

[ редактировать ]

Зародышевые центры инициируются в В-клеточном фолликуле лимфатического узла . После активации наивных В-клеток в фолликулах лимфатических узлов В-клетки мигрируют в межфолликулярные области, где они могут взаимодействовать с Т-клетками. Когда В- и Т-клетки взаимодействуют, антигенспецифические рецепторы Т-клеток связывают антиген + MHC, представленный В-клетками. Кроме того, Т-клетки способны помогать В-клеткам за счет взаимодействия лиганда CD40 Т-клеток с молекулой CD40 В-клеток , что вызывает сигнальный каскад , полезный для выживания и пролиферации В-клеток. Активация В-клеточного рецептора приводит к активации сигнального пути NF-kB , который необходим для инициации реакции зародышевого центра. В частности, экспрессия факторов транскрипции IRF4 и BCL6 необходима для развития зародышевого центра и регулируется передачей сигналов NF-kB. Например, BCL6 контролирует расположение B-клеток в лимфатическом узле и позволяет им иметь более высокую толерантность к повреждению ДНК, тем самым способствуя пролиферации GC B-клеток. Все В-клетки начинаются с совместной экспрессии антител, Константные области IgM и IgD , но позже они способны обменивать эти константные области на константные области IgA , IgG или IgE и экспрессировать антитела другого типа класса посредством рекомбинации переключения классов. Рекомбинация переключения классов происходит во время фазы инициации зародышевого центра. Предшественники В-клеток зародышевого центра начинают размножаться через четыре дня после иммунизации и поляризуются на темные и светлые зоны через неделю после иммунизации. [4]

Две отдельные зоны зародышевого центра: темная зона и светлая зона.

[ редактировать ]

Есть две отдельные области зародышевого центра: светлая зона (LZ) и темная зона (DZ). [3] [4] [5] [6] Эти две зоны образуются из В-клеток pre-GC, которые пролиферируют и поляризуются через семь дней после иммунизации. [3] [4] GC B-клетки чередуются между темной зоной и светлой зоной и подвергаются нескольким раундам мутации и селекции соответственно. [5] [6]

Темная зона

[ редактировать ]

Темная зона зародышевого центра находится проксимальнее зоны Т-клеток в лимфатическом узле и состоит из GC B-клеток и ретикулярных клеток , которые напоминают фолликулярные дендритные клетки . [3] В-клетки в темной зоне зародышевого центра называются центробластами . [3] Они крупнее клеток светлой зоны зародышевого центра и более пролиферативны (т.е. подвергаются большему клеточному делению). [3] [5] В темной зоне происходит соматическая гипермутация — процесс, при котором индуцируемый активацией фермент цитидиндезаминаза (AID) случайным образом мутирует вариабельные области антитела и изменяет их сродство к антигену. [3] [4] [5] [6] Кроме того, В-клетки, которые были положительно отобраны в светлой зоне, поскольку они экспрессируют В-клеточные рецепторы с высоким сродством к антигену, активно пролиферируют в темной зоне, что представляет собой процесс, называемый клональной экспансией. [3] [6] После соматической гипермутации и перед входом в световую зону старые рецепторы В-клеток на поверхности В-клеток заменяются новыми, мутировавшими рецепторами В-клеток. [4] В-клетки, экспрессирующие антитела, у которых после соматической гипермутации снижено сродство к антигену, подвергаются апоптозу , тогда как В-клетки, экспрессирующие антитела, обладающие повышенным сродством к антигену после соматической гипермутации, мигрируют в световую зону для дальнейшей селекции. [4]

Светлая зона

[ редактировать ]

Светлая зона состоит из GC B-клеток и Т-фолликулярных хелперных клеток . [3] Он расположен проксимальнее лимфатического узла и рядом с сетью фолликулярных дендритных клеток . [3] GC B-клетки в светлой зоне, известные как центроциты , меньше по размеру, менее многочисленны и меньше делятся по сравнению с GC B-клетками в темной зоне. [3] [4] [5] Соседние фолликулярные дендритные клетки представляют антиген GC B-клеткам светлой зоны, которые ранее мутировали в темной зоне, а клетки с самым высоким сродством к антигену способны связываться и получать помощь от Т-фолликулярных хелперных клеток, которые имеют Т-клеточные рецепторы. специфичны для одного и того же антигена. [3] [4] [5] [6] Следовательно, GC B-клетки в светлой зоне конкурируют за антиген и стимуляцию Т-фолликулярными хелперными клетками. [3] [4] [5] [6] Механизм, посредством которого это происходит, заключается в том, что, когда рецептор В-клеток связывает антиген, представленный фолликулярными дендритными клетками, антиген интернализуется. Затем антиген связывается с MHC класса II и презентируется на поверхности Т-клетки, что позволяет В-клетке оказывать помощь Т-фолликулярным хелперным клеткам. [6] GC B-клетки, которые лучше всего способны представлять антиген Т-фолликулярным хелперным клеткам и продуцировать самый сильный сигнал рецептора B-клеток, положительно отбираются в светлой зоне зародышевого центра. [4] Таким образом, положительная селекция GC B-клеток в светлой зоне приводит к появлению B-клеток, которые экспрессируют антитела с высоким сродством к антигену. [3] В-клетки, прошедшие положительную селекцию в светлой зоне, начинают экспрессировать cMyc , который регулирует зародышевый центр и пролиферацию В-клеток в зародышевом центре. [3] Наконец, положительно отобранные GC B-клетки (cMyc + ) «лицензированы», что означает, что они готовы быть отправлены обратно в темную зону зародышевого центра, где они будут дальше размножаться и мутировать путем соматической гипермутации . [6]    

Гистология нормального вторичного лимфоидного фолликула с темными, светлыми, мантийными и маргинальными зонами.
Гистологическое сравнение типов клеток в зародышевом центре, окраска H&E:
- Центроциты от малого до среднего размера с угловатыми, удлиненными, расщепленными или скрученными ядрами.
- Центробласты – это более крупные клетки, содержащие везикулярные ядра с одним-тремя базофильными ядрышками, прилегающими к ядерной мембране.
- Фолликулярные дендритные клетки имеют округлые ядра, центрально расположенные ядрышки, мягкий и рассеянный хроматин и уплощенную прилежащую ядерную мембрану.
  1. Внутри лимфатических узлов зрелые периферические В-клетки, известные как фолликулярные (Fo) В-клетки, приобретают антиген из FDC и, в свою очередь, представляют его родственным CD4 + Т FH -клеткам на границе, которая разграничивает межфолликулярную область Т-клеток и зону В-клеток (также известную как лимфоидные фолликулы).
  2. После нескольких циклов деления клеток В-клетки подвергаются соматической гипермутации — процессу, в ходе которого они мутируют свою антитела , кодирующую ДНК , и таким образом генерируют множество клонов в зародышевом центре. Это включает псевдослучайные замены, смещенные в сторону областей, кодирующих поверхность распознавания антигенов антител, которые продуцируют В-клетки. Это явление подчеркивает процесс созревания аффинности , в результате которого вырабатываются и отбираются антитела с большей аффинностью после распознавания антигена.
  3. При получении неопознанного стимула созревающие В-клетки (центробласты) мигрируют из темной зоны в светлую зону и начинают экспрессировать свои отредактированные BCR на поверхности клетки и на этом этапе называются центроцитами . Центроциты находятся в состоянии активированного апоптоза и конкурируют за сигналы выживания, полученные от FDC и Т -ФГ- клеток . Считается, что этот процесс спасения, известный как отбор зародышевых центров, зависит от сродства их поверхностных антител к антигену. Таким образом, В-клетка, которая успешно получила мутации, которые придают поверхностным антителам с более высоким сродством к антигену, получает преимущество в выживании по сравнению с клонами В-клеток с более низким сродством и теми, которые получили вредные мутации. Циклический повторный вход в темную зону в виде центробластов дает шанс невыбранным в противном случае мутантам В-клеток получить больше мутаций, чтобы улучшить сродство к антигену. Считается также, что взаимодействие с Т-клетками предотвращает образование аутореактивных В-клеток зародышевого центра. [7]
  4. На какой-то неясной стадии цикла центробласт-центроциты созревающие В-клетки получают окончательный сигнал дифференцировки для выхода из зародышевого центра в виде плазматических клеток , продуцирующих антитела , которые представляют собой клетки, секретирующие большие количества антител, или В-клетки памяти , которые могут быть реактивированы в последующем. контакты с одним и тем же антигеном. Выбранные В-клетки также могут перезапустить весь цикл мутативного деления центробластов и отбора центроцитов. Таким образом, адаптивная иммунная система, отчасти благодаря реакциям зародышевого центра, со временем может постепенно лучше распознавать антигены.

Роль Т-фолликулярных хелперных клеток в зародышевом центре

[ редактировать ]

имеются Т-хелперные клетки, называемые Т-фолликулярными хелперными клетками, которые способствуют образованию зародышевого центра и дифференцировке GC B-клеток в плазматические клетки и B-клетки памяти. В фолликулах лимфатических узлов [5] Т-фолликулярные хелперные клетки опосредуют реакцию зародышевого центра двумя ключевыми способами. Во-первых, Т-фолликулярные хелперные клетки экспрессируют CD40L , который представляет собой цитокин фактора некроза опухоли (TNF), который связывает молекулу CD40, экспрессируемую на GC B-клетках. Это взаимодействие активирует сигнальный путь NF-kB, который стимулирует деление GC B-клеток. Во-вторых, Т-фолликулярные хелперные клетки секретируют цитокин IL-21 , который служит сигналом для пролиферации GC B-клеток и создания плазматических клеток с длительной продолжительностью жизни. [3] [5]  

Судьба положительно отобранных В-клеток зародышевого центра

[ редактировать ]

После положительного отбора есть три возможных судьбы В-клеток, подвергающихся реакции зародышевого центра: стать плазматической клеткой , стать В-клеткой памяти или войти в темную зону зародышевого центра. [4] [6] Процессы, инициирующие каждую из этих трёх судеб, описаны ниже:

Дифференциация плазматических клеток

[ редактировать ]

GC B-клетки, которые дифференцируются в плазматические клетки, представляют собой B-клетки, демонстрирующие высокое сродство к антигену. [3] [6] Когда GC B-клетки получают помощь от Т-фолликулярных хелперных клеток, происходит взаимодействие между CD40 (экспрессируемым на В-клетке) и CD40L (экспрессируемым на Т-фолликулярных хелперных клетках), что увеличивает активацию NF-kB в В-клетке. Повышение регуляции сигнального пути NF-kB приводит к большей экспрессии IRF4, фактора транскрипции, который необходим для дифференцировки плазматических клеток. [6] Прогрессирование реакции зародышевого центра приводит к тому, что плазматические клетки, секретирующие антитела с более высоким сродством, имеют увеличенную продолжительность жизни и отправляются в костный мозг . [5]

Дифференциация B-клеток памяти

[ редактировать ]

GC B-клетки, которые дифференцируются в B-клетки памяти , отличаются от предшественников плазматических клеток, поскольку они демонстрируют более низкое сродство к антигену. [3] [6] и не нуждаются в особой помощи со стороны Т-фолликулярных хелперных клеток. Из-за этого многие ученые полагают, что предшественниками В-клеток памяти являются В-клетки из светлой зоны, которые были «неположительно отобраны». Предшественники В-клеток памяти экспрессируют транскрипционный фактор, называемый гематопоэтически экспрессируемым гомеобоксным белком (Hhex) , который управляет дифференцировкой В-клеток памяти из GC В-клеток. [6]

Вход в темную зону зародышевого центра

[ редактировать ]

Любые В-клетки, которые были положительно отобраны в светлой зоне зародышевого центра, но не дифференцировались в плазматические клетки или В-клетки памяти, отправляются в темную зону зародышевого центра для дальнейшей пролиферации. Это В-клетки, обладающие промежуточным сродством к антигену. [3] Программа пролиферации темной зоны регулируется FoxO1 и циклином D3 . Эти два гена подавляются сильными сигналами BCR. Следовательно, когда присутствуют слабые сигналы BCR и GC B-клетка не имеет высокого сродства к антигену, она будет отправлена ​​в темную зону зародышевого центра, чтобы она могла продолжать делиться, а не секретироваться как плазматическая клетка или В-клетка памяти. [6]

Морфология на разных стадиях

[ редактировать ]

Морфология ГЦ весьма специфична и проявляет свойства , характерные для разных стадий реакции.

  • На ранней стадии реакции сеть ФДК полностью заполнена пролиферирующими В-клетками.
  • Позже, на 4-й день реакции, ГХ показывают разделение на две зоны: темную и светлую. [8] Первый по-прежнему содержит преимущественно пролиферирующие и мутирующие В-клетки, а второй является областью селекции В-клеток.
  • Эти зоны рассасываются через 10 дней развития РЖ, которое заканчивается примерно через 3 недели.

Медицинская значимость

[ редактировать ]

Поскольку зародышевые центры являются важными структурами адаптивной иммунной системы , их нарушение регуляции подразумевается при многих иммунных заболеваниях, например, ревматоидном артрите , иммунодефиците и многих лимфомах, таких как DLBCL и лимфома Беркитта .

Зародышевые центры в эволюции

[ редактировать ]

Несмотря на то, что рекомбинация V(D)J наблюдается у всех позвоночных появилась GC , у гомеотермных животных . В эволюционно новых условиях, когда повышенная температура тела способствовала увеличению скорости пролиферации микроорганизмов, диссеминации в тканях и их антигенной диверсификации. [9] Эти временные, но постоянно наблюдаемые гистологические структуры оказались полезными, поскольку их уникальное микроокружение могло обеспечить условия, благоприятные для перехода от первоначального широкого к последующему специфическому иммунному ответу, приводящему к дифференцировке клеток линии B в клетки, продуцирующие высокоаффинные антитела и поддерживающие длительную иммунную реакцию. стойкая гуморальная иммунная память. [10]

Среди хладнокровных позвоночных рыбы, по-видимому, имеют функционально аналогичные структуры, представленные «скоплениями Aicda». + клетки, окруженные пигментированными «мелано-макрофагами». [11]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Наткунам Ю. (1 января 2007 г.). «Биология зародышевого центра» . Гематология. Американское общество гематологии. Образовательная программа . 2007 : 210–215. doi : 10.1182/asheducation-2007.1.210 . ПМИД   18024632 .
  2. ^ Агуцци А., Кранич Дж., Краутлер, Нью-Джерси (март 2014 г.). «Фолликулярные дендритные клетки: происхождение, фенотип и функции в здоровье и болезни». Тенденции в иммунологии . 35 (3): 105–113. дои : 10.1016/j.it.2013.11.001 . ПМИД   24315719 .
  3. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v Виктора, Габриэль Д.; Нусенцвейг, Мишель К. (26 апреля 2022 г.). «Герминальные центры» . Ежегодный обзор иммунологии . 40 (1): 413–442. doi : 10.1146/annurev-immunol-120419-022408 . ISSN   0732-0582 .
  4. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот Кеннеди, Доменик Э.; Кларк, Маркус Р. (31 марта 2021 г.). «Отделения и связи внутри зародышевого центра» . Границы в иммунологии . 12 . дои : 10.3389/fimmu.2021.659151 . ISSN   1664-3224 . ПМК   8045557 . ПМИД   33868306 .
  5. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л Чхве, Сын Чул; Морель, Лоуренс (март 2020 г.). «Регуляция иммунного метаболизма реакции зародышевого центра» . Экспериментальная и молекулярная медицина . 52 (3): 348–355. дои : 10.1038/s12276-020-0392-2 . ISSN   2092-6413 . ПМК   7156389 . ПМИД   32132626 .
  6. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д Лау, Анжелика, Вайоминг; Бринк, Роберт (1 апреля 2020 г.). «Отбор в зародышевом центре» . Современное мнение в иммунологии . Развитие и активация лимфоцитов. 63 : 29–34. дои : 10.1016/j.coi.2019.11.001 . ISSN   0952-7915 .
  7. ^ Торбеке Г.Дж., Амин А.Р., Циагбе В.К. (август 1994 г.). «Биология зародышевых центров лимфоидной ткани» . Журнал ФАСЭБ . 8 (11): 832–840. дои : 10.1096/fasebj.8.11.8070632 . ПМИД   8070632 . S2CID   83999556 .
  8. ^ Мейер-Германн М. (июнь 2002 г.). «Математическая модель морфологии зародышевого центра и созревания аффинности». Журнал теоретической биологии . 216 (3): 273–300. arXiv : физика/0203021 . Бибкод : 2002JThBi.216..273M . дои : 10.1006/jtbi.2002.2550 . ПМИД   12183119 . S2CID   2141888 .
  9. ^ Мансер, Тим (15 марта 2004 г.). «Зародышевые центры из учебника?» . Дж Иммунол . 172 (6): 3369–3375. дои : 10.4049/jimmunol.172.6.3369 .
  10. ^ Бринк, Р.; Фан, Т.Г. (2018). «Самореактивные B-клетки в реакции зародышевого центра». Ежегодный обзор иммунологии . 36 : 339–357. doi : 10.1146/annurev-immunol-051116-052510 .
  11. ^ Вали, Д.; Мутупандиан, А.; Фан, CW; Анцингер, Х.; Магор, Б.Г. (8 декабря 2022 г.). «Репертуар иммуноглобулинов VDJ обнаруживает признаки зародышевых центров в уникальных кластерах клеток, выделенных из лимфоидных тканей рыбок данио (Danio rerio)» . Границы в иммунологии . 13 : 1058877. дои : 10.3389/fimmu.2022.1058877 . ПМЦ   9772432 . PMID   36569890 . {{cite journal}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка )
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 0c314cd6246cf4174e581fe5f9e0bb96__1709436000
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/0c/96/0c314cd6246cf4174e581fe5f9e0bb96.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Germinal center - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)