Клеточная иммунология

Интерлейкин-4 выступает в качестве плейотропного регулятора в иммунной системе, поскольку способен воздействовать на различные клетки-мишени. Так, его влияние на В-лимфоциты проявляется в стимуляции их пролиферации. При этом интерлейкин-4 не оказывает какого-либо влияния на покоящиеся В-лимфоциты, но стимулирует пролиферацию В-лимфоцитов, активированных каким-то из специфических индукторов для них (в частности, интерлейкином-2). Кроме того, интерлейкин-4 усиливает продукцию Ig G и Е плазматическими клетками. При этом, для того, чтобы определенный клон плазматических клеток ответил на интерлейкин-4 усилением продукции Ig G и Е, необходима стимуляция этих клеток еще и антигеном (специфическая стимуляция) или каким-то митогеном (неспецифическая стимуляция). Наряду с влиянием на В-клетки, интерлейкин-4 оказывает стимулирующее влияние на пролиферацию различных субпопуляций Т-клеток, но при этом, аналогично влиянию на В-клетки, для реализации действия этого интерлейкина на Т-лимфоциты необходима предварительная их стимуляция антигеном или митогеном. Действие интерлейкина-4 на макрофаги состоит в усилении экспрессии молекул МНС II класса, что предопределяет усиление их антигенпредставляющей функции, и Fc-рецепторов для Ig G. Наконец, в комплексе с другими ростовыми факторами, интерлейкин-4 усиливает митотическое деление костно-мозговых клеток-предшественников. Так, в комплексе с гранулоцитарным колониестимулирующим фактором интерлейкин-4 обеспечивает более активное размножение гранулоцитарного и моноцитарного ростков дифференцировки, в комплексе с эритропоэтином – эритроидных предшественников, с интерлейкином-1 – клеток-предшественников мегакариоцитарного пути развития.

Интерлейкин-5. Продуцируется преимущественно Т-хелперами, стимулированными митогеном или антигеном. Покоящиеся CD4-Т-лимфоциты не экспрессируют ген, кодирующий интерлейкин-5. Основной мишенью для интерлейкина-5 является активированная специфическим митогеном или антигеном В-клетка, на которую он оказывает косвенное стимулирующее пролиферацию действие. Такое действие интерлейкина-5 на стимулированный антигеном или митогеном В-лимфоцит достигается путем усиления в нем экспрессии гена, кодирующего рецептор для интерлейкина-2, в результате чего В-лимфоцит становится более чувствительным к главному ростовому для него фактору – интерлейкину-2. Наряду с косвенным ростовым эффектом интерлейкина-5 на В-лимфоциты, данный цитокин усиливает продукцию антител активированными антигеном или митогеном В-лимфоцитами и их потомками – плазматическими клетками (в наибольшей степени – продукцию в плазматических клетках секреторного Ig А). Действие интерлейкина-5 затрагивает и Т-клетки: в присутствии интерлейкина-2 он индуцирует генерацию цитотоксических Т-лимфоцитов. Кроме того, интерлейкин-5 стимулирует пролиферацию и дифференцировку костномозговых предшественников эозинофилов, а также усиливает образование супероксидантов в них и хемотаксис зрелых эозинофилов.

Интерлейкин-6. По многообразию клеточных источников продукции и мишеней биологического действия интерлейкин-6 является одним из наиболее активных цитокинов, участвующих в реализации иммунного ответа и воспалительной реакции. В частности, источниками интерлейкина-6 выступают:

• Т-хелперы
• моноциты и макрофаги
• фибробласты
• эндотелиальные клетки
• кератиноциты.

При этом активный синтез интерлейкина-6 этими  клетками начинается сразу после  воздействия на них бактерий, вирусов, митогенов, различных медиаторов воспаления, и сам интерлейкин-6 выступает  в качестве раннего медиатора воспаления.

Спектр  биологического действия интерлейкина-6 достаточно широк и реализуется  не путем стимуляции пролиферативной  активности клеток-мишененй, а в  результате обеспечения под его  влиянием дифференцировки лимфоцитов на поздних стадиях развития. Так, интерлейкин-6 определяет переход предшественников Т-киллеров в зрелые эффекторные клетки, способные обеспечить лизис клеток-мишеней. В условиях вирусного заражения организма интерлейкин-6 усиливает экспрессию молекул МНС I класса, способствуя тем самым более эффективной активации Т-киллеров и подготовке вирусинфицированных клеток к цитолитическому действию зрелых Т-киллеров.

Кроме того, выступая в роли костимулятора, интерлейкин-6 подготавливает пролиферативный  ответ Т-клеток на митоген или  антиген, а также стимулирует  продукцию интерлейкина-2 Т-хелперами, распознавшими антиген.

Наряду  с Т-клетками, дифференцирующая активность интерлейкина-6 распространяется и  на В-клетки. В частности, данный цитокин  способствует трансформации подготовленных к синтезу антител В-клеток в активно продуцирующие антитела плазматические клетки, но при этом не оказывает влияния на пролиферацию В-клеток, стимулированных антигеном (т.е. на течение ранних этапов антигензависимого лимфоцитопоэза В-лимфоцитов).

Интерлейкин-6 оказывает влияние на гепатоциты, депрессируя в них гены, кодирующие белки острой фазы воспаления. Таким  образом данный цитокин ограничивает выраженность острых воспалительных реакций. Вместе с тем, интерлейкин-6 обладает пирогенными свойствами и стимулирует  выброс АКТГ гипофизом, тем самым  активируя ось "гипофиз-кора надпочечников", индуцирующую многие проявления стрессовых реакций.

Следовательно, совокупность свойств интерлейкина-6 как фактора дифференцировки  ставит его в единый ряд с наиболее важными эндогенными регуляторами иммунных и воспалительных процессов в организме.

Интерлейкин-7. Продуцируется стромальными элементами костного мозга. Мишенью для интерлейкина-7 выступают незрелые предшественники В-клеточного пути развития (клетки же более продвинутые и начавшие экспрессию поверхностного иммунноглобулина, не проявляют чувствительности к интерлейкину-7). Ростстимулирующая активность интерлейкина-7 распространяется и на незрелые пре-Т-клетки костного мозга и тимуса.

Таким образом, основными особенностями  интерлейкина-7 являются ограниченность его тканевой локализации (клетки стромы костного мозга и, возможно, тимуса) и направленность действия (только на незрелые формы Т- и В-клеточного путей развития).

Интерлейкин-8. Продуцируется:

• макрофагами
• лимфоцитами
• эпителиальными клетками
• фибробластами
• клетками эпителия кожи.

Подобно другим цитокинам, является индуцебельным  белком: его продукция индуцируется после воздействия на продуцирующие  интерлейкин-8 клетки митогенов, в качестве которых могут выступать интерлейкин-1, 2 и 3, фактор некроза опухолей и другие.

Относится к группе хемокинов: обеспечивает хемотаксис в очаг воспаления различных типов клеток: нейтрофилов, моноцитов, эозинофилов, Т-клеток. Кроме того, интерлейкин-8 усиливает адгезивные свойства нейтрофилов, изменяя экспрессию адгезивных соединенй в них.

Таким образом, способность интерлейкина-8 вызывать миграцию клеток в очаг воспаления и способствовать их лучшей адгезии  на эндотелии сосудов в воспаленном  участке определяет его участие в острой воспалительной реакции в месте проникновения патогена.

Интерлейкин-10. Продуцируется Т-клетками воспаления, усиливает экспрессию молекул II класса МНС, подавляет продукцию цитокинов Т-клетками воспаления.

Интерлейкин-12. Вырабатывается активированными В-клетками и макрофагами. Стимулирует превращение CD4-Т-клеток в Т-клетки воспаления.

Факторы некроза  опухолей (ФНО). В зависимости от происхождения выделяют 2 их разновидности:

• фактор некроза опухолей α (вырабатывается активированными макрофагами), оказывает повреждающее действие на большинство опухолевых клеток in vivo и in vitro
• фактор некроза опухолей β (лимфотоксин, продуцируется активированными Т-клетками воспаления), индуцирует киллинг клеток, активацию эндотелиальных клеток и макрофагов.

Гены, кодирующие эти два фактора, близко сцеплены между собой и локализованы у человека в 6-й паре гомологичных хромосом. Покоящиеся макрофаги и  лимфоциты не продуцируют факторы  некроза опухолей, секреция этих факторов начинается только после воздействия индукторов, наиболее активными из которых являются бактерии и компоненты их стенки.

Цитотоксическое действие факторов некроза опухолей на опухолевые клетки связано с их способностью вызывать деградацию ДНК  и нарушение функционирования митохондрий. Причем литический эффект ФНО на опухолевые клетки усиливается в присутствии интерферонов. В частности, интерфероны усиливают экспрессию рецепторов к ФНО в опухолевых клетках, тем самым повышая их чувствительность к ФНО.

Гранулоцитмакрофагальный  колониестимулирующий фактор. Продуцируется Т-клетками воспаления и макрофагами. Стимулирует рост и дифференцировку гранулоцитов и моноцитов в красном костном мозге.

Макрофагингибирующий  фактор (МИФ). Вырабатывается Т-лимфоцитами. Выступает в качестве хемоаттрактанта для моноцитов: привлекает их в очаг воспаления и подавляет их миграцию из очага воспаления обратно в сосудистое русло.

Семейство интерферонов, принимающих участие не только в противовирусной неспецифической защите, но и в разносторонней регуляции иммунного ответа. В зависимости от происхождения и особенностей строения различают следующие типы интерферонов:

• интерферон γ. Вырабатывается Т-клетками воспаления, окончательно незрелыми CD4-Т-лимфоцитами, естественными киллерами. Оказывает активирующее влияние на макрофаги, усиливает экспрессию молекул МНС
• интерферон α. Вырабатывается макрофагами и нейтрофилами. Оказывает противовирусное действие, усиливает экспрессию молекул МНС I класса
• интерферон b. Продуцируется фибробластами. Подобно интерферону α, оказывает противовирусное действие, усиливает экспрессию молекул МНС I класса

Таким образом, несмотря на разнообразие цитокинов, их функции могут частично перекрываться. В целом, вся эта большая группа эндогенных регуляторов обеспечивает самые разнообразные клеточные  процессы, такие, как пролиферация, дифференцировка, хемотаксис, формирование очага воспаления, переключение синтеза  иммунноглобулинов, изменение экспрессии рецепторов для определенных стимуляторов и т.д.

2.1. Доантигенный  этап развития Т-лимфоцитов

Доантигенный (первичный) Т-лимфоцитопоэз осуществляется в корковом веществе тимуса из пре-Т-клеток или малодифференцированных лимфобластов, мигрирующих из красного костного мозга. При этом в процессе превращения пре-Т-клетки в наивный специфичный Т-лимфоцит, наряду с митотическими делениями, происходит и изменение экспрессии фенотипических Т-клеточных маркеров. В частности, первые мигранты из красного костного мозга – пре-Т-клетки – представляют собой малодифференцированные лимфобласты, имеющие определенный набор поверхностных молекул, но лишенные основных поверхностных маркеров дифференцировки Т-лимфоцитов: СD4 и CD8-корецепторов, типичных соотвественно для Т-хелперов/Т-клеток воспаления и Т-киллеров. В связи с отсутствием на поверхности малодифференцированных лимфобластов специфических рецепторов Т-лимфоцитов (СD4 и CD8) их называют «двойными негативами». Эти клетки заселяют верхнюю часть коры тимуса – субкапсулярную его зону и в полностью сформированном тимусе составляют незначительный его пул (5% от общего количества тимоцитов).

Взаимодействие  малодифференцированного лимфобласта  с эпителиоретикулоцитами субкапсулярной области индуцирует экспрессию в нем первого специфического маркера Т-клеток: СD2, который обладает адгезивными свойствами и относится к суперсемейству иммунноглобулинов. Лимфобласты субкапсулярной зоны тимуса, находясь в тесном контакте с эпителиоретикулоцитами, от которых получают питательные вещества и микроэлементы, активно пролиферируют и завершают свой путь развития в данной зоне умеренной экспрессией СD4, CD8-молекул, а также b-субъединиц специфического Т-клеточного рецептора (ТКР), после чего перемещаются в более глубокие слои коркового вещества тимуса. При этом в субкапсулярной зоне в результате взаимодействия пролиферирующих лимфобластов с эпителиоретикулоцитами происходит первое реорганизационное событие в исходном наборе генов, кодирующих b-цепь ТКР – один из 2-х D-генных сегментов, кодирующих вариабельный домен b-цепи, случайным образом объединяется с одним из 12-ти J-сегментов, в результате чего образуется информационный DJ-локус. После этого на уровне субкупсулярной зоны в развивающихся Т-лимфоцитах происходит второе реорганизационное событие – объединение одного из 30 V-генов с сформированным DJ-локусом, что приводит к формированию полноценного информационного VDJ-локуса, кодирующего вариабельный домен b-цепи ТКР. На этом этапе развития Т-лимфоцитов синтезируемая b-цепь ТКР еще остается в цитоплазме.

В результате взаимодействия таких Т-лимфоцитов, мигрирующих из субкапсулярной зоны, с эпителиоретикулоцитами коры происходит активная одновременная экспрессия на их поверхности корецепторов СD4, CD8, а также полноценного ТКР, состоящего из α- и b-цепей, в связи с чем Т-лимфоциты на данной стадии дифференцировки называют «двойными позитивами». При этом в качестве сигнала, индуцирующего реорганизационные события в генах, кодирующих α-цепь (образование информационного VJ-локуса), а, следовательно, образование полноценного ТКР, а также выход на клеточную поверхность СD4 и CD8-рецепторов, служит синтезированная b-цепь ТКР. Взаимодействие же развивающихся Т-лимфоцитов с ретикулоэпителиальными клетками глубоких слоев коркового вещества тимуса сопровождается положительной селекцией Т-лимфоцитов, приводящей к сохранению только тех Т-лимфоцитов, ТКР которых обладают некоторым сродством к молекулам МНС I или II класса, представленным на поверхности ретикулоэпителиоцитов. В частности, на стадии умеренной экспрессии ТКР Т-лимоциты представляют собой сырой материал для отбора. В коре тимуса, содержащей ретикулоэпителиальные клетки, экспрессирующие молекулы МНС как I, так и II класса, происходят основные селекционные события. Сущность их заключается в том, что если Т-лимфоциты обладают некоторым сродством к молекулам МНС I или II класса, то они подвергаются дальнейшей дифференцировке. Развитие же Т-лимфоцитов, ТКР которых вообще не соотвествует специфичностям молекул МНС, завершается в тимусе. Но при этом, если клетка не выдержала первичного положительного отбора, она еще некоторое время (3-4 суток) сохраняет жизнеспособность и продолжает реорганизовывать гены α-цепи, представляя несколько иные, чем исходно, по специфичности ТКР. Иными словами, Т-лимфоцит путем изменения пространственной структуры α-цепей пытается подогнать структуру своих ТКР таким образом, чтобы иметь возможность вступать во взаимодействие с антигенсвязывающим участком МНС, который служит для представления антигенного пептида. Без этого дополнительного механизма реорганизации генов α-цепи гибель Т-лимфоцитов в результате положительной селекции в тимусе была еще более высокой по сравнению с существующей (в норме погибает до 95% от образующихся Т-лимфоцитов на стадии положительной селекции).