Процессы дифференцировки, происходящие в тимусе, изучены достаточно подробно и представляют следующую последовательность событий:
• Тимоциты дифференцируются из общей клетки-предшественника, которая ещё вне тимуса экспрессирует такие мембранные маркёры как CD7, CD2, CD34 и цитоплазматическую форму CD3.
• Коммитированная к дифференцировке в T-лимфоцит клеткапредшественник мигрирует из костного мозга в субкапсулярную зону коры тимуса, где примерно в течение 1 нед происходит медленная пролиферация клеток. На тимоцитах появляются новые мембранные молекулы CD44 и CD25.
• Затем клетки перемещаются несколько вглубь коры тимуса, молекулы CD44 и CD25 исчезают с их мембраны. В этой стадии
начинается перестройка генов β-, γ- и δ-цепей TCR. Если гены γ- и δ-цепей успевают продуктивно (т.е. без сдвига рамки считывания) перестроиться раньше, чем гены β-цепи, то лимфоцит дифференцируется далее как Tγδ. В противном случае происходит экспрессия β-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 β-цепью, но с ещё не перестроенными генами α-цепи, что вносит свой вклад в разнообразие α-β-гетеродимеров.
• На следующем этапе клетки перестают делиться и начинают перестраивать Vα-гены, причём несколько раз в течение 3-4 сут. Перестройка генов α-цепи приводит к необратимой делеции δ-локуса, расположенного между сегментами генов α-цепи.
• Происходит экспрессия TCR с каждым новым вариантом α-цепи, и отбор (селекция) тимоцитов по силе связывания с комплексом «пептид-MHC» на мембранах эпителиальных клеток тимуса.
♦ Позитивная селекция: погибают тимоциты, не связавшие ни одного из доступных комплексов «пептид-MHC». В результате позитивной селекции в тимусе погибает около 90\% тимоцитов.
♦ Негативная селекция уничтожает клоны тимоцитов, связывающих комплексы «пептид-MHC» со слишком высокой аффинностью. Негативная селекция элиминирует от 10 до 70\% клеток, прошедших позитивную селекцию.
♦ Тимоциты, связавшие какой-либо из комплексов «пептид- MHC» с правильной (т.е. средней по силе) аффинностью, получают сигнал на выживание 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+ (или Т8) и CD4+ (или Т4), функции которых в предстоящих иммунных ответах различны.
♦ CD8+ T-лимфоциты выполняют функции цитотоксических T-лимфоцитов (ЦТЛ), или «перфорин-гранзимовых киллеров». Своим «клеточным телом» они непосредственно убивают клетки, на мембране которых они распознали Аг.
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.
♦ CD4+ T-лимфоциты. Функциональная специализация иммунных CD4+ T-лимфоцитов более разнообразна. Из них могут развиться перфорин-гранзимовые цитотоксические T- лимфоциты — CD4+ ЦТЛ (в частности, такие T-лимфоциты обнаружены в значительных количествах в коже больных с синдромом Лайелла). По-видимому, существенная часть CD4+ T-лимфоцитов в процессе развития иммунного ответа становится T-хелперами — «профессиональными» продуцентами цитокинов, «нанимающими» для разрушения повреждённых патогеном тканей другие клетки-исполнители.
• Иммунное отклонение. Изменение терминальной дифференцировки иммунных CD4+ T-лимфоцитов в сторону преобладания той или иной субпопуляции в процессе развития иммунного ответа называют иммунным отклонением.
Субпопуляции T-хелперов
С конца 80-х годов XX века было принято выделять две субпопуляции T-хелперов (в зависимости от того, какой набор цитокинов они продуцируют) — Th1 и Th2. В несколько преобразованном варианте эта концепция (несмотря на значительную её условность) «прижилась» среди иммунологов и врачей, и её продолжают использовать, выделяя следующие виды Т4-лимфоцитов:
• Th0 — Т4-лимфоциты на ранних стадиях развития иммунного
ответа, они продуцируют только ИЛ-2 (митоген для всех лимфоцитов);
• Th 1 — дифференцированная субпопуляция иммунных Т4-лимфоци- тов, специализирующаяся на продукции ИФНγ (менеджер осуществляемого активированными макрофагами иммунного воспаления в виде гиперчувствительности замедленного типа — ГЗТ);
• Th2 — дифференцированная субпопуляция иммунных Т4-лимфо- цитов, специализирующаяся на продукции ИЛ-4 и его «дублёра» ИЛ-13 (менеджер иммунного ответа с преобладанием продукции IgE и зависящих от него вариантов иммунного воспаления);
• Th3 — иммунные Т4-лимфоциты на более поздних стадиях развития иммунного ответа, переключившиеся на продукцию трансформирующего фактора роста (ТФРβ) — ингибитора пролиферации лимфоцитов;
• Тг — Т4-регуляторы, продуценты иммуносупрессорных цитокинов — ИЛ-10 (ингибитора активности макрофагов и Th1) и ТФРβ . Возможно также, что на мембране Тг экспрессированы индукторы апоптоза активированных и отработавших лимфоцитов — FasL (Fas-лиганд) и др.
В последующем стало известно, что каждый зрелый иммунный Т4-лимфоцит в каждый момент времени продуцирует только один цитокин (лишь в редких случаях, возможно, два), поэтому в настоящее время большинство авторов предлагают говорить не о разных субпопуляциях иммунных Т4-лимфоцитов, а о разных типах иммунного ответа.
Типы иммунного ответа
Иммунный ответ типа I
• Свойства. Доминируют ИФНγ и активированные макрофаги. Со стороны T-лимфоцитов такому ответу способствуют не только CD4+ Th1, но и другие продуценты ИФНγ — CD8+-лимфоциты и NK.
• Биологические эффекты ИФНγ, направлены на уничтожение клеток, инфицированных изнутри: — прямой противовирусный эффект на уровне ферментов нуклеиновых кислот (2′-5′-оли- гоаденилатсинтетаза и др.); — сильная стимуляция макрофагов, соответственно повышенный синтез токсичных продуктов макрофагов; — стимуляция NK. — ИФНγ поддерживает переключение синтеза иммуноглобулинов в B-лимфоцитах на IgG, что активирует фагоциты (нейтрофилы и макрофаги), т.е. T-лимфо- циты — продуценты ИФН — обеспечивают макрофагальный и
цитотоксический характер иммунного воспаления повреждённых патогеном тканей.
• Патогистология. Иммунное воспаление типа I — это очаги ГЗТ, гранулемы и им подобные изменения в тканях.
Иммунный ответ типа II
• Характеристика. Иммунный ответ типа II — ответ, управляемый другими цитокинами (например ИЛ-4). Продуценты ИЛ-4: CD4+ Th2, «нулевые» (CD4/CD8) T-лимфоциты, тучные клетки.
♦ Th2-лимфоциты поддерживают переключение синтеза изотипов иммуноглобулинов в B-лимфоцитах на IgE, IgG4 и IgА. Клет- ки-партнёры для этих изотипов — тучные клетки, базофилы и эозинофилы. При их активации развиваются воспалительные процессы с выраженным вазоактивным компонентом и экссудацией или характерное эозинофильное воспаление.
♦ За исключением патологических случаев IgE-зависимых аллергических реакций, иммунный ответ типа II принято рассматривать как противовоспалительный.
Примеры иммунного воспаления. Патологические процессы с превалированием иммунного воспаления типа I (Th1) или II (Th2) перечислены ниже.
• Th1 (I) (макрофагальное воспаление — ГЗТ, гранулемы: тиреоидит Хасимото; офтальмопатия; сахарный диабет типа I; рассеянный склероз; ревматоидный артрит; гастрит (Helicobacter pylori); боррелиоз Лайма; хронический гепатит С; острое отторжение аллотрансплантата; острая болезнь «трансплантат против хозяина»; саркоидоз; апластическая анемия; привычные аборты.
• Th2 (II) (Th2-зависящее воспаление — экссудативное, эозинофильное и др.): корь, синдром Оменна, атопические заболевания; хроническая болезнь «трансплантат против хозяина»; аллергический кератоконъюнктивит.
Лимфоциты Tγδ и тимуснезависимые антигены
99\% T-лимфоцитов, проходящих лимфопоэз в тимусе, — это Tαβ; менее 1\% — Tγδ. Последние в большинстве своём дифференцируются экстратимически, в первую очередь в слизистых оболочках ЖКТ. Среди всех T-лимфоцитов организма их доля оценивается от 10 до 50\%. В эмбриогенезе Tγδ появляются раньше, чем Tαβ.
• Tγδ не экспрессируют CD4. Молекула CD8 экспрессирована на части Tγδ, но не в виде αβ-гетеродимера, как на CD8+ Tαβ, а в виде гомодимера из двух α-цепей.
• Функции Tγδ: продуценты цитокинов и/или цитотоксические T-лимфоциты.
• Антигенраспознающие свойства: TCRγδ в большей степени напоминают Ig, чем TCRαβ , т.е. способны связывать нативные Аг независимо от классических молекул MHC — для Tγδ не обязателен или вовсе не нужен предварительный процессинг Аг в АПК.
• Разнообразие TCRγδ больше, чем TCRαβ и Ig, т.е. в целом Tγδ способны распознавать широкий спектр Аг (в основном это фосфолипидные Аг микобактерий, углеводы, белки теплового шока).
• Тимуснезависимые Аг. Вещества подобной химической природы не могут быть процессированы до комплексов с молекулами MHC-I/II из-за своих химических свойств и, следовательно, не могут быть представлены для распознавания и распознаны Tαβ-лимфоцитами. Такие вещества называют тимуснезависимыми Аг и делят на два класса.
♦ Тимуснезависимые Аг 1-го класса (ТН-1) индуцируют поликлональную активацию B-лимфоцитов и продукцию поликлональных иммуноглобулинов. Эти вещества ещё называют B-клеточными митогенами. Участие T-лимфоцитов при этом вообще не требуется.
Иммунный ответ B-лимфоцитов без участия T-лимфоцитов характеризуется рядом свойств: АТ только класса M (нет переключения классов), нет иммунологической памяти, нет «созревания» аффинности. Но у подобного ответа есть и преимущество: он развивается уже в первые 2 суток после проникновения Аг и начинает защищать организм в ранние сроки инфекции, пока тимусзависимого ответа ещё нет.
♦ Тимуснезависимые Аг 2-го класса (ТН-2): полисахариды бактериальных стенок, содержащие много повторяющихся структур. ТН-2 (в отличие от ТН-1) способны активировать только зрелые B-лимфоциты. В незрелых B-лимфоцитах повторяющиеся антигенные эпитопы индуцируют анергию или апоптоз. Именно по ТН-2 «специализируются» преимущественно B1-лимфоциты
(CD5+).
Вероятно, именно в случае Аг ТН-2 имеет место взаимодействие B1-лимфоцитов с Tγδ-лимфоцитами или/и T-лимфоцитами TCRαβ/CD4-/CD8- (дважды негативными). Обе эти разновидности T-лимфоцитов связывают (распознают) полисахаридные Аг в комплексе с MHC-I-подобной молекулой CD1.