Индукция хелперной (CD4) линии Т-лимфоцитов1

 

Главным итогом дифференцировки CD4 Т-лимфоцитов является образование клеток, секретирующих цитокины, а также клеток памяти, способных к экстренной мобилизации своего секреторного потенциала при повторных контактах с антигеном. Наивные Т-хелперы (Th) воспринимают антигены в комплексе с молекулами MHC(HLA)-II на поверхности профессиональных антигенпредставляющих клеток (АПК). В сочетании со костимулирующими сигналами, исходящими от АПК и микроокружения Т-лимфоцитов, это ведет к созреванию различных вариантов Тh, в частности Th1 и Th2 (см. лекция 6). Они продуцируют разные цитокины и поэтому неодинаково (даже полярно) влияют на реакции гуморального и клеточного иммунитета. Цитокины типа 1 (ИЛ-2, ИЛ-12, γ -интерферон) нацелены на развитие Т-клеточных реакций; цитокины типа 2 (ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-10) содействуют дифференцировке В-лимфоцитов. Задерживая образование Тh-клеток противоположной группы, Тh1- и Th2-цитокины взаимно ослабляют развитие клеточных и гуморальных реакций. В известной мере это объясняет природу супрессорных эффектов внутри иммунной системы, проецируя их на регуляторные функции активированных Т-клеток.

 

Представления о функциональной поляризации (точнее профилизации) Т-хелперов получили широкий резонанс в современной иммунологии. С ними связывают особенности течения инфекционных заболеваний, иммунопатологических процессов, перспективы направленной иммуномодуляции. Логично, например, выглядят подавление IgE-опосредованной аллергии путем ингибирования Th2-функций (препараты γ -интерфрона и ИЛ-12) или избирательная блокада Th1-зависимой флогогенности (ИЛ-10).

Подавление иммунного ответа возможно и через искусственное разобщение контактов в комплементарных парах CD-молекул. С этой целью могут быть использованы моноклональные антитела, блокирующие взаимодействие между Т-хелперами и АПК. Такой подход предложено использовать для ослабления Т-зависимых реакций, в частности для подавления отторжения аллогенных трансплантатов. Так, например, действуют антитела против CD28, нарушающие одну из ключевых связок в системе в Тh­АПК (CD28­СD80/86).

 

Индукцию (активацию) Т-хелперов можно представить следующим образом:

1. Первичная стимуляция (предактивация) в системе ТСR- рецепторного комплекса (a-b/СD3/CD4):

1.1. Распознавание комплекса антигенных пептидов и МНС-II на поверхности АПК (вариабельные домены a-b цепей TCR).

1.2. Укрепление антигениндуцированных контактов с АПК на основе комплементарности МНС-II и CD4.

1.3. CD3/CD4-усиленная трансляция антигенного сигнала.

1. Формирование костимулирующих контактов в системе комплементарных CD-молекул АПК и лимфоцита (CD80/86-CD28, CD58-CD2, CD54-CD11a и др.).
2. Секреция цитокинов, поддерживающих пролиферацию и дифференцировку CD4 Т-

лимфоцитов. В этом участвуют активированные АПК (ИЛ-1 и др.) и сами Т-хелперы (ИЛ-2 и др.). Образование цитокинов сочетается с экспрессией цитокиновых рецепторов, создавая мишени для аутокринных и паракринных эффектов.

Подключение вспомогательных сигналов происходит в определенной последовательности. Если некоторые из контактных молекул (например, CD4, CD2, CD28) конститутивны (присутствуют на покоящихся клетках), то другие (например, CD23, СD152) зависят от стимуляции, т.е. индуцибельны. Это так называемые «активационные антигены» -- маркеры функционального состояния Т-лимфоцитов. То же самое справедливо для цитокинов и цитокиновых рецепторов. Их гены экспрессируются при активации, обеспечивая избирательность регуляторных эффектов. Среди лимфокинов раньше других появляется ИЛ-2. От него во многом зависит дальнейшее развитие иммунного ответа1.

 

Недавно появилось понятие «Т-суперантигены». Так называются неспецифические активаторы, которые стимулируют CD4 Т-лимфоциты, минуя классический механизм МНС(HLA)-зависимой презентации антигенов. Они минуют процессинг, соединяясь с молекулами МНС-II непосредственно на поверхности клеток вне антигенпредставляющего центра и в такой конфигурации воспринимаются Т-рецепторами (TCR). Связывание с TCR происходит тоже атипично, за счет каркасных (а не гипервариабельных) участков Vb-домена. Это ведет к стимуляции многочисленных Т-клонов, вызывая гиперсекрецию цитокинов, не безопасную для организма. Свойствами суперантигенов обладают продукты бактерий и вирусов, в частности, пирогенные токсины стрептококка и стафилококка. С ними связан патогенез скарлатины (S. pyogenes) и синдрома токсического шока (S. aureus, S. pyogenes).

 

 

Индукция В-лимфоцитов

 

Антигены побуждают В-лимфоциты к дифференцировке в двух основных направлениях – образование антителопродуцирующих клеток и клеток памяти. Это сочетается с переключением (сменой) класса антител и повышением их сродства к антигену («созревание аффинности/авидности антител»).

 

Улучшение качества антител связано с гипермутацией генов, кодирующих вариабельные домены тяжелых и легких цепей2. Благодаря этому при стимуляции каждый клон наивных В-лимфоцитов дает начало множеству субклонов, которые отличаются по структуре рецепторов, обладая неодинаковым сродством к антигену. Пролиферацию и дифференцировку продолжают лимфоциты, лучше всего «притертые» к эпитопам; остальные погибают от апоптоза. Это обеспечивает многократное повышение аффиности антител по ходу иммунного ответа и их высокое качество при повторных контактах с антигеном: иммунологическую память определяют клетки, прошедшие «выбраковку».

Гипермутабельность несвойственна Т-лимфоцитам: их рецепторы сохраняют конфигурацию, полученную при внутритимусной дифференцировке. В этом есть логика: мутирование ТCR-генов на периферии может нарушить взаимодействие Т-лимфоцитов с молекулами МНС или спровоцировать их аутоагрессивность.

 

Все дифференцировочные акты зависят от вспомогательных сигналов Т(Th2)-клеток.Большинство Т-хелперов, ассистирующих В-лимфоцитам (особенно при первичном ответе), возникает в результате антигензависимого взаимодействия со своими обычными партнерами – дендритными клетками и макрофагами (см. выше). Поэтому хотя для активации В-лимфоцитов не требуется МНС-презентации антигенов (В-рецепторы связывают свободные эпитопы), зависимость от АПАК существует. Она носит опосредованный характер, преломляясь через кооперацию с Т-хелперами, для которых взаимодействие с АПК является обязательным. Впрочем и сами В-лимфоциты могут выступать в роли антигенпредставляющих клеток. В таких случаях после клоноспецифического распознавания В-эпитопов антигены подвергаются эндоцитозу, процессингу и презентации в комплексе с молекулами MHC-II. Это обеспечивает прямую кооперацию (контактную и цитокиновую) с T-хелперами на основе двунаправленного иммунного синапса.

Не нуждаясь в прямой помощи АПК, задействованных в МНС-презентации антигенов, В-лимфоциты пользуются услугами других клеток. Это делают дендроциты, входящие в состав фолликулов лимфатических узлов и селезенки (центров размножения и дифференцировки В-лимфоцитов)1. Они концентрируют на своей поверхности нативные антигены и иммунные комплексы, стабилизируя контакты с В-лимфоцитами. Это особенно важно в начале иммунного ответа, когда плотность и аффинность рецепторов на В-клетках слишком мала, чтобы уловить достаточное количество антигенных молекул.

Наиболее общие этапы и механизмы индукции В-лимфоцитов можно представить следующим образом:

1. Первичная стимуляция (предактивация) в системе BCR- рецепторного комплекса (mIgM/CD79a/CD79b):

1.1. Связывание свободных антигенов mIgM-рецепторами.

1.2. Усиление и трансляция антигенного сигнала внутрь клетки через молекулы, ассоциированные с mIgM (CD79a и CD79b).

2. Контактное взаимодействие с CD4 Т-клетками:

2.1. Реакция на основе антигенных пептидов, презентируемых В-лимфоцитами в комплексе с МНС-II. В этом случае В-лимфоцит, воспринявший антиген, выполняет функцию АПК, а костимулирующие сигналы формируются в системе CD-зависимых контактов. К ним добавляется важная в функциональном отношении пара: CD40 (В-клетки) и CD154 (СD40L) (Т- клетки). Сигнал, транслируемый через молекулу CD40, необходим, в частности, для переключения класса антител2.

2.2. Взаимодействие с Т-хелперами, активированными соседними («чужими») АПК.

3. Цитокинзависимая дифференцировка В-клеток (воздействие Th2-цитокинов, таких как ИЛ-4, 5, 6, 10).

 

Так обстоит дело с антигенами, которые относятся к категории Т-зависимых. Они построены по типу «гаптен (В-эпитоп) – носитель» и вызывают образование антител при обязательном участии Т-хелперов. Гаптен может иметь любую природу, но носитель должен быть белком, так как служит источником пептидов, презентируемых Т-лимфоцитам. И хотя В-клетки распознают эпитопы без помощи МНС, их реакция на такие антигены косвенно подчиняется МНС-рестрикции, так как зависит от МНС-II- презентации антигена (фрагментов носителя) Т-хелперам.

Гораздо реже встречаются Т-независимые антигены, индуцирующие антителогенез без помощи Т-лимфоцитов. Обычно это крупные молекулы, содержащие множество повторяющихся (идентичных) эпитопов, благодаря которым они связываются с большим числом рецепторов В-лимфоцита. Перекрестная сшивка рецепторов служит сигналом, достаточным для возбуждения синтеза антител (рис. 2--7). К такого рода полимерам относятся полисахариды (например, декстраны, капсульные антигены бактерий) и бактериальные жгутики, состоящие из повторяющихся субъединиц белка флагеллина.

 

Рис. 2-7. Активация В-лимфоцитов Т-независимыми антигенами (один из вариантов). Некоторые антигены представляют собой крупные молекулы с набором идентичных повторяющихся эпитопов. Они напрямую активируют В-клетки, перекрестно сшивая их рецепторы. Это возбуждает сигнал, достаточный для пролиферации и дифференцировки лимфоцита в IgM-продуцирующие плазматические клетки (D.M. Weir, J. Stewart. Immunology. 8^th ed. Churchill & Livingstone. 1997).

 

Результативность Т-независимой индукции значительно уступает Т-зависимым реакциям. Отсутствие Т-хелперных сигналов проявляется в незрелости иммунного ответа, который ограничен образованием IgM антител, лишен памяти и соматических гипермутаций. Эти недостатки особенно ощутимы у новорожденных, когда требуется пассивная защита со стороны материнских антител, например, против капсульных бактерий. IgM антитела не проходят через плаценту, а способность к активным реакциям на Т-независимые антигены формируется с опозданием, примерно к двухлетнему возрасту.

 

Т-независимость удается преодолеть, соединив антиген с белковым носителем. На этом основано получение конъюгированных вакцин. Примером является вакцина из капсульного антигена Haemophilus influenzae, тип b. Это конъюгат капсульного b-полисахарида со столбнячным/дифтерийным анатоксином или белками наружной мембраны менингококка. Препарат вызывает полноценный иммунный ответ уже в первые месяцы жизни и высокоэффективен для предупреждения опасных инфекций младенчества и раннего детства (менингит, эпиглоттит).

 

Индукция CD8 Т-лимфоцитов

 

Активация наивных CD8 Т-лимфоцитов завершается их превращением в клетки с биоагрессивным потенциалом – Т-киллеры, или цитотоксические Т-лимфоциты. Их цитотоксичность связана с тем, что они обретают способность к образованию факторов, вызывающих апоптоз и цитолиз клеток-мишеней (см. лекция 8).

Механизмы индукции CD8 Т-лимфоцитов (они изучены хуже, чем для В и CD4 клеток) можно представить следующим образом:

1. Первичная стимуляция (предактивация) в системе TCR-рецепторного комплекса (a-b/СD3/CD8):

1.1. Распознавание антигенных пептидов, презентируемых АПК в комплексе с молекулами MHC-I1.

1.2. Укрепление контактов c АПК на основе комплементарности между и CD8 и MHC-I.

1.3. CD3/CD8-опосредованная трансляция активирующего cигнала.

1. Формирование вспомогательных контактов (и соответственно костимулирующих сигналов) в системе взаимокомплементарных CD-молекул АПК и лимфоцита (среди прочих особую значимость имеет связка CD80/86-СD28). Важный итог – «созревание» рецепторов для ИЛ-2.
2. Цитокиновая поддержка активации клеток. Основная помощь исходит от ИЛ-2 Th1-клеток. Определенное значение имеет ИЛ-2, действующий в аутокринном режиме (т.е. секретируемый CD8 Т-лимфоцитами).

 

 

Рис. 3-7. Схема межклеточной кооперации в индукции иммунного ответа. См. объяснения в тексте. АПК – антигенпредставляющая клетка; IL – интерлейкины; МНС – молекулы главного комплекса гистосовместимости; Аг – антигенный эпитоп; TCR – Т-клеточный рецептор; BCR – В-клеточный рецептор; CD↔ CD – контактное взаимодействие между комплементарными CD-рецепторами; CD4+ -- наивный СD4 Т-лимфоцит; CD8+ -- наивный СD8 Т-лимфоцит; М – клетка памяти; Th0, Th1, Th2 – функциональные (дифференцировочные) варианты Тh (наивных CD4 Т-хелперов); Tk – Т-киллер (цитотоксический СD8 Т-лимфоцит).

ххх

 

Перефразируя начало лекции можно сделать следующее заключение. Индукция всех категорий лимфоцитов имеет ряд общих признаков. Ее основой является взаимодействие клеток иммунной системы, которому предшествует (а в случае Т-лимфоцитов сопутствует) селекция клона, подлежащего активации. Эту функцию выполняет антиген, воспринимаемый клоноспецифическими рецепторами В- и Т-лимфоцитов. Связывание антигена рождает первичный активационный сигнал, который усиливается молекулами-трансмиттерами, ассоциированными с антигенраспознающим рецептором. Это вызывает экспрессию дополнительных рецепторов (CD-молекул), которые укрепляют физическую стыковку между взаимодействующими клетками и обеспечивают обмен контактными костимулирующими сигналами. Не менее важно то, что лимфоциты обретают рецепторы для цитокинов и сами начинают их секретировать. Это определяет второй (гуморальный) канал межклеточного общения. Итогом являются пролиферация и дифференцировка антигенчувствительного клона лимфоцитов, создающие основу для реализации иммунного ответа и более качественной реакции на повторное внедрение того же антигена. Обобщающая схема межклеточной кооперации, действующей в иммуногенезе, представлена на рис. 3-7.

 

 

Тесты для самоконтроля

1. Проявления антигензависимой активации лимфоцитов:

1. Селективная пролиферация (экспансия) клонов. 2. Экспрессия молекул контактного взаимодействия. 3. Экспрессия цитокиновых рецепторов. 4. Секреция цитокинов. 5. Дифференцировка в клетки-эффекторы. 6. Дифференцировка в клетки памяти.

(1-6)

 

2. Пусковой сигнал клоноспецифической активации лимфоцитов:

1. Цитокины. 2. Молекулы контактного взаимодействия. 3. Антитела. 4. Антигены. 5. Адъюванты.

(4)

3. Факторы и механизмы, определяющие костимуляцию антигенчувствительных

лимфоцитов в системе межклеточной кооперации:

1. Цитокины. 2. Молекулы контактного взаимодействия. 3. Антитела. 4. Комплемент. 5. МНС(HLA)-презентируемые пептиды (антигенные пептиды).

(1, 2)

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться: