ДИФФЕРЕНЦИРОВКА T-ЛИМФОЦИТОВ

ДИФФЕРЕНЦИРОВКА T-ЛИМФОЦИТОВ

Процессы дифференцировки, происходящие в тимусе, изучены достаточно подробно.

• Тимоциты дифференцируются из общей клетки-предшественника, которая ещё вне тимуса экспрессирует такие мембранные маркёры, как CD7, CD2, CD34 и цитоплазматическую форму CD3.

• Коммутированные к дифференцировке в T-лимфоциты клетки-предшественники мигрируют из костного мозга в субкапсулярную зону коры тимуса, где примерно в течение 1 нед медленно пролиферируют. На тимоцитах появляются новые мембранные молекулы CD44 и CD25.

• Затем клетки перемещаются вглубь коры тимуса, молекулы CD44 и CD25 исчезают с их мембраны. В этой стадии начинается перестройка генов р-, y- и 5-цепей TCR. Если гены y- и 5-цепей успевают продуктивно (т.е. без сдвига рамки считывания) перестроиться раньше, чем гены р-цепи, то лимфоцит дифференцируется далее как y5T. В противном случае происходит экспрессия р-цепи на мембране в комплексе с pTα (инвариантной суррогатной цепью, заменяющей на этом этапе настоящую α-цепь) и CD3. Это служит сигналом к прекращению перестройки генов γ- и δ-цепей. Клетки начинают пролиферировать и экспрессировать одновременно CD4 и CD8 (дважды позитивные тимоциты). При этом накапливается масса клеток с уже готовой р-цепью, но с ещё не перестроенными генами а-цепи, что вносит свой вклад в разнообразие ар-гетеродимеров.

• На следующем этапе клетки перестают делиться и начинают перестраивать Vα-гены, причём несколько раз в течение 3-4 сут. Перестройка генов а-цепи приводит к необратимой делеции 5-локуса, расположенного между сегментами генов а-цепи.

• Происходят экспрессия TCR с каждым новым вариантом α-цепи и отбор (селекция) тимоцитов по силе связывания с комплексом MHC-пептид на мембранах эпителиальных клеток тимуса.

◊ Позитивная селекция: погибают тимоциты, не связавшие ни одного из доступных комплексов MHC-пептид. В результате позитивной селекции в тимусе погибает около 90% тимоцитов.

◊ Негативная селекция уничтожает клоны тимоцитов, связывающих комплексы MHC-пептид со слишком высокой аффинностью. Негативная селекция элиминирует от 10 до 70% клеток, прошедших позитивную селекцию.

◊ Тимоциты, связавшие какой-либо из комплексов MHC- пептид с правильной (т.е. средней по силе) аффинностью, получают сигнал к выживанию и продолжают дифференцировку.

• На короткое время с мембраны тимоцитов исчезают обе корецепторные молекулы, а затем экспрессируется одна из них: тимоциты, распознавшие пептид в комплексе с MHC-I, экспрессируют корецептор CD8, а с MHC-II - корецептор CD4. Соответственно на периферию выходят (в соотношении около 2:1) T-лимфоциты двух типов: CD8+ и CD4+, функции которых в предстоящих иммунных ответах различны.

◊ CD8+ T-клетки играют роль цитотоксических T-лимфоцитов (ЦТЛ) - они распознают и непосредственно убивают клетки, модифицированные вирусом, опухолевые и другие «изменённые» клетки (рис. 6-3).

◊ CD4+ T-клетки. Функциональная специализация CD4+ T-лимфоцитов более разнообразна. Значительная часть CD4+ T-лимфоцитов в процессе развития иммунного ответа становится T-хелперами (помощниками), взаимодействующими с В-лимфоцитами, Т-лимфоцитами и другими клетками при прямом контакте или через растворимые факторы (цитокины). В определённых случаях из них могут развиться CD4+ ЦТЛ (в частности, такие T-лимфоциты обнаружены в значительных количествах в коже больных с синдромом Лайелла).

Рис. 6-3. Механизм воздействия цитотоксического T-лимфоцита на клетку-мишень. В киллере гранулы с перфорином в ответ на увеличение концентрации Са2+ сливаются с клеточной мембраной. Освободившийся перфорин встраивается в мембрану клетки-мишени с последующим образованием пор, проницаемых для гранзимов, воды и ионов. В результате клетка-мишень лизируется

Субпопуляции Т-хелперов

С конца 80-х гг. XX в. было принято выделять 2 субпопуляции T-хелперов (в зависимости от того, какой набор цитокинов они продуцируют) - Th1 и Th2. В последние годы спектр субпопуляций CD4 Т-клеток продолжает расширяться. Так, обнаружены субпопуляции Th17, T-регуляторы, Tr1, Th3, Tfh и др.

Основные субпопуляции CD4 Т-клеток.

• Th0 - CD4+ Т-лимфоциты на ранних стадиях развития иммунного ответа, они продуцируют только ИЛ-2 (митоген для всех лимфоцитов).

• Th1 - дифференцированная субпопуляция CD4+ Т-лимфоцитов, специализирующаяся на продукции ИФНγ, ФНОβ и ИЛ-2. Эта субпопуляция осуществляет регуляцию многих реакций клеточного иммунитета, включая гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ) и активацию ЦТЛ. Кроме того, Th1 стимулируют продукцию В-лимфоцитами опсонизирующих антител класса IgG, запускающих каскад активации ком-

племента. Развитие избыточного воспаления с последующим повреждением тканей напрямую связано с активностью Th1 субпопуляции.

• Th2 - дифференцированная субпопуляция CD4+ Т-лимфоцитов, специализирующаяся на продукции ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-10 и ИЛ-13. Эта субпопуляция участвует в активации В-лимфоцитов и способствует секреции ими больших количеств антител разных классов, особенно IgE. Кроме того, Th2 субпопуляция участвует в активации эозинофилов и развитии аллергических реакций.

• Th17 - субпопуляция CD4+ Т-лимфоцитов, специализирующаяся на продукции ИЛ-17. Эти клетки играют ключевую роль при аутоиммунных заболеваниях.

• Т-регуляторы - CD4+ Т-лимфоциты, подавляющие активность других клеток иммунной системы посредством секреции иммуносупрессорных цитокинов - ИЛ-10 (ингибитора активности макрофагов и Th1) и ТФРβ - ингибитора пролиферации лимфоцитов. Ингибиторный эффект может также достигаться при непосредственном межклеточном взаимодействии, поскольку на мембране некоторых Т-регуляторов экспрессированы индукторы апоптоза активированных и «отработавших» лимфоцитов - FasL (Fas-лиганд). Существует несколько популяций CD4+ регуляторных Т-лимфоцитов: естественные (Treg), созревающие в тимусе (CD4+ CD25+, экспрессируют фактор транскрипции Foxp3), и индуцированные - CD4+ Т-лимфоциты, локализованные преимущественно в слизистых оболочках пищеварительного тракта и переключившиеся на продукцию ТФРβ (Th3) или ИЛ-10 (Tr1). Нормальное функционирование Т-регуляторов необходимо для поддержания гомеостаза иммунной системы и предотвращения аутоиммунных заболеваний.

• Дополнительные хелперные популяции. В последнее время появляется описание всё новых популяций CD4+ Т-лимфоцитов, классифицированных по типу преимущественно продуцируемого ими цитокина. Так, как оказалось, одной из важнейших популяций являются Tfh (от англ. follicular helper - фолликулярный хелпер). Эта популяция CD4+ Т-лимфоцитов преимущественно расположена в лимфоидных фолликулах и осуществляет хелперную функцию для В-лимфоцитов посредством

продукции ИЛ-21, вызывая их созревание и терминальную дифференцировку в плазматические клетки. Кроме ИЛ-21, Tfh могут также продуцировать ИЛ-6 и ИЛ-10, необходимые для дифференцировки В-лимфоцитов. Нарушение функций этой популяции приводит к развитию аутоиммунных заболеваний или иммунодефицитов. Другой «новоявленной» популяцией являются Th9 - продуценты ИЛ-9. По-видимому, это Th2, переключившиеся на секрецию ИЛ-9, который способен вызывать пролиферацию Т-хелперных клеток при отсутствии антигенной стимуляции, а также усиливать секрецию В-лимфоцитами IgM, IgG и IgE. Основные субпопуляции Т-хелперов представлены на рис. 6-4.

Рис. 6-4. Основные субпопуляции хелперных Т-лимфоцитов. Дифференцировка наивных Т-лимфоцитов в специализированные популяции происходит при их активации в результате контакта с антигенпрезентирующими клетками и под действием секретируемых ими цитокинов. Направление дифференцировки также зависит от типа антигена, запускающего иммунный ответ. Так, вирусные антигены усиливают продукцию ИФНу, приводящего к преимущественному накоплению Th1 лимфоцитов. В свою очередь, бактериальные токсины и гельминты стимулируют образование Th2 лимфоцитов. При отсутствии ассоциации антигенов с инфекционными агентами дендритные клетки могут направлять дифференцировку Т-хелперов в Treg

γδT-лимфоциты

Подавляющее большинство (99%) T-лимфоцитов, проходящих лимфопоэз в тимусе, составляют αβT-клетки; менее 1% - γδT-клетки. Последние в большинстве дифференцируются вне тимуса, в первую очередь в слизистых оболочках пищеварительного тракта. В коже, лёгких, пищеварительном и репродуктивном трактах они являются доминирующей субпопуляцией внутриэпителиальных лимфоцитов. Среди всех T-лимфоцитов организма γδT-клетки составляют от 10 до 50%. В эмбриогенезе γδT-клетки появляются раньше, чем αβT-лимфоциты.

• γδT-клетки не экспрессируют CD4. Молекула CD8 экспрессирована на части γδT-клеток, но не в виде αβ-гетеродимера, как на Tαβ CD8+ клетках, а в виде гомодимера из двух a-цепей.

• Антигенраспознающие свойства: y5TCR в большей степени напоминают иммуноглобулины, чем αβTCR, т.е. способны связывать нативные антигены независимо от классических молекул MHC - для γδT-клеток не обязателен или вовсе не нужен предварительный процессинг антигена АПК.

• Разнообразие y5TCR меньше, чем αβTCR или иммуноглобулинов, хотя в целом αβT-клетки способны распознавать широкий спектр антигенов (в основном это фосфолипидные антигены микобактерий, углеводы, белки теплового шока).

• Функции γδT-клеток ещё до конца не изучены, хотя становится преобладающим мнение, что они служат одним из связующих компонентов между врождённым и приобретённым иммунитетом. γδT-клетки - один из первых барьеров на пути патогенов. Кроме того, эти клетки, секретируя цитокины, играют важную иммунорегуляторную роль и способны дифференцироваться в ЦТЛ.

Тимуснезависимые антигены. Некоторые антигены способны вызывать иммунный ответ с участием В-лимфоцитов, но без помощи T-лимфоцитов. Этот тип иммуного ответа характеризуется рядом особенностей: вырабатываются антитела только IgM изотипа (обычно переключения изотипов нет, однако у мыши выявляют IgG3, специфичные к таким антигенам), иммунологической памяти обычно нет, а также не происходит «созревания» аффинности. Но у подобного ответа есть и преимущество: он развивается уже в первые двое суток после проникновения антигена и начинает

защищать организм в ранние сроки инфекции, пока тимусзависимый ответ ещё не сформировался.

Антигены такого типа называют тимуснезависимыми и подразделяют на 2 класса.

◊ Тимуснезависимые антигены 1-го класса (ТН-1) в достаточно высоких концентрациях способны индуцировать поликлональную активацию В-лимфоцитов и продукцию поликлональных иммуноглобулинов. Эти вещества ещё называют В-клеточными митогенами. Бактериальный ЛПС - классический пример ТН-1.

◊ Тимуснезависимые антигены 2-го класса (ТН-2) представлены достаточно длинными молекулами с повторяющимися структурами (полисахариды бактериальных стенок, фиколл). Эти антигены мультивалентны и могут вызывать перекрёстную сшивку иммуноглобулиновых рецепторов. ТН-2 (в отличие от ТН-1) способны активировать только зрелые В-лимфоциты (преимущественно В1-лимфоциты). В незрелых В-лимфоцитах повторяющиеся антигенные эпитопы индуцируют анергию или апоптоз.

YAmedik.org