Клеточная иммунология

Определяющую  роль в положительной селекции Т-лимфоцитов играет степень сродства ТКР Т-лимфоцита к молекуле МНС. Если это сродство очень велико, то такой Т-лимфоцит подвергается апоптозу. В том же случае, если это сродство Т-лимфоцита к собственным молекулам МНС существует, но относительно не велико, он сохраняется в результате положительной селекции. Если же Т-лимфоцит вообще не проявляет сродства к какому-то из классов МНС, то он уничтожается в результате положительной селекции, поскольку будет нереакционноспособен.

Вместе  с тем, на этапе формирования клонов Т-лимфоцитов, способных взаимодействовать  с одной из молекул МНС, процесс  их дифференцировки не заканчивается. Т-лимфоциты, прошедшие положительную  селекцию, первоначально экспрессируют  как СD4-, так и CD8-корецепторы. Но как только отбор на специфичность произошел, Т-лимфоцит теряет один из корецепторов. В частности, если ТКР Т-лимфоцита вывявил специфичность к молекулам МНС I класса, то сохраняется корецептор CD8, но утрачивается CD4 (т.е. дифференцируется предшественник Т-киллера). В случае, если в результате положительной селекции выявилось сродство ТКР Т-лимфоцита к молекулам МНС II класса, то в них продолжается экспрессия CD4, но прекращается экспрессия CD8 (клетка дифференцируется в предшественник Т-хелпера или Т-клетки воспаления). Таким образом, по мере дальнейшего доантигенного созревания Т-клетки после первичной селекции постепенно (в нижних участках коркового вещества, расположенных на границе с мозговым, в т.н. корково-медуллярной зоне) утрачивают один из видов корецепторов СD4 или CD8 (превращаются из «двойных позитивов» в «одинарные позитивы»), в результате чего появляются наивные специфичные Т-лимфоциты двух основных субпопуляций: СD4-ТКР-клетки (Т-хелперы или Т-клетки воспаления) и CD8-ТКР (Т-киллеры), часть которых мигрирует в мозговое вещество тимуса, а часть – в периферические лимфоидные органы. Дальнейшая антигензависимая дифференцировка СD4-Т-лимфоцитов в Т-хелперы или Т-клетки воспаления будет зависеть от того, с комплексом «антигенная детерминанта-молекула МНС II класса» какой клетки (В-лимфоцита или макрофага) провзаимодействует СD4-Т-лимфоцит. В случае взаимодействия с антигенным комплексом, представленным на поверхности В-лимфоцита, СD4- клетка

Основные  этапы доантигенного развития Т-лимфоцитов

Исходная  стадия

субкапсулярная  зона коркового вещества тимуса

 

 

малодифференцированные  лимфобласты, мигрирующие из красного костного мозга

(ЛИШЕНЫ основных поверхностных маркеров дифференцировки Т-лимфоцитов:

СD4 и CD8-корецепторов, «двойные негативы»)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

превратится в Т-хелпер, а при взаимодействии с антигенным комплексом, представленным на поверхности макрофага, – в  Т-клетку воспаления.

Кроме того, в корково-медуллярной зоне на стадии «двойных позитивов» происходит и отрицательная селекция Т-лимфоцитов, заключающаяся в элиминации Т-лимфоцитов, проявляющих сродство к собственным молекулам, ассоциированным с молекулами МНС. Фенотип Т-лимфоцитов, не прошедших отбор на специфичность (положительную или отрицательную селекцию), соотвествует двойным позитивам (СD4CD8) и указывает на незавершенность дифференцировки.

Таким образом, Т-лимфоциты, погибающие в  тимусе, не выдерживают два условия  положительной селекции (проявляют  либо очень высокую аффинность ТКР  к молекулам МНС, либо вообще ее не проявляют), либо проявляют реакции на собственные антигены, в результате чего элиминируются отрицательной селекцией. Меньшая же часть популяции Т-лимфоцитов, прошедших жесткие условия отбора на специфичность, покидает тимус и расселяется в периферических органах иммунной системы. Весь путь доантигенного развития Т-лимфоцитов создает потенциал для возможной в будущем (в периферических органах иммунной системы) встречи с различными чужеродными антигенами, но при этом исключает выход в циркуляции наивных Т-лимфоцитов, настроенных на собственные антигены и тех клеток, которые не проявляют сродства к молекулам МНС, в результате чего окажутся неспособными взаимодействовать с комплексами «антигенная детерминанта-молекула МНС» на поверхности антигенпрезентирующих клеток, а, значит, и неспособными пройти антигензависимую дифференцировку, превратится в зрелые и развить иммунный ответ.

 

2.2. Механизмы активации наивных Т-лимфоцитов

 

В отличие от В-системы иммунитета, которая нейтрализует антиген посредством  гуморальных факторов (антител), Т-система иммунитета непосредственно уничтожает антигены, представленные на клетках, через прямое взаимодействие своих определенных эффекторных форм Т-лимфоцитов с чужеродными или измененными собственными клетками. Причем Т-лимфоциты, в отличие от В-лимфоцитов, распознают не нативные антигены, а какие-то их фрагменты (антигенные детерминанты), ассоциированные с собственными молекулами организма (молекулами МНС I или II классов) и представленные на поверхности антигенпрезентирующих клеток – макрофагов, дендритных клеток, В-лимфоцитов. Макрофаги не имеют гистологически определенного места локализации и широко представлены не только во всей лимфоидной ткани, но и в рыхлой волокнистой соединительной ткани большинства полых и неполых органов. Дендритные клетки типичны для лимфоидной ткани лимфатических узлов, лимфоидных фолликулов и селезенки. В-лимфоциты концентрируются в неинкапсулированных лимфоидных фолликулах соединительной ткани, лимфоидных фолликулах лимфатических узлов и белой пульпы селезенки, а также диффузно встречаются в рыхлой волокнистой соединительной ткани органов. Функция антигенпрезентирующих клеток заключается в придании антигену иммуногенных свойств с целью последующего его распознавания Т-лимфоцитами. В частности, антиген первоначально фагоцитируется антигенпредставляющей клеткой или проникает в нее путем пиноцитоза, после чего подвергается предварительной обработке (расщеплению) ее ферментами (ферментами лизосом в случае фагоцитоза антигенного материала или ферментами протеосомного комплекса цитоплазмы в случае пиноцитоза), а затем в комплексе с собственными молекулами МНС представляется на поверхности антигенпрезентирующей клетки.

Первичное распознавание предварительно обработанного  макрофагами антигена осуществляется функционально незрелыми, наивными Т-лимфоцитами, для которых, во-первых, уже характерна специфичность (они имеют антигенраспознающий рецептор, характеризующийся определенной пространственной структурой и способный вступать в контакт со строго определенной антигенной детерминантой), а, во-вторых, внутритимусная дифференцировка Т-лимфоцитов уже обусловила их определенные свойства, а, следовательно, и принадлежность к определенной субпопуляции Т-лимфоцитов (CD4- или CD8 Т-клетки). Созревание наивных Т-лимфоцитов в зрелые, функционально активные (армированные), Т-клетки происходит в периферических органах иммунной системы. В частности, антигены, проникшие через кожу и слизистые оболочки, попадают в лимфоидные фолликулы соединительной ткани, а затем с током лимфы могут быть занесены в ближайшие лимфатические узлы. Если же антиген оказывается в кровотоке, то он, как правило, накапливается в селезенке.

Оказавшийся в лимфоидной ткани антиген провоцирует  усиление рециркуляции лимфоцитов. При этом огромное количество наивных лимфоцитов, поступающих с током крови, а в лимфатический узел – и с током лимфы, в лимфоидную ткань, покидает ее, поскольку не проявляет специфичности в отношении находящихся там антигенов, в связи с чем не образует прочных контактов с макрофагами и дендритными клетками и возвращается в циркуляцию. И только очень малая доля приносимых в лимфоидную ткань лимфоцитов оказывается способной к специфическому взаимодействию с антигенными детерминантами, фиксированными на поверхности антигенпрезентирующих клеток, вступает в прочные связи с ними, подвергается антигензависимой активации и превращается в зрелые эффекторные клетки. Так, только 1 из 10⁵ наивных Т-лимфоцитов, проникающих в лимфатический узел, оказывается способным к специфическому взаимодействию и начинает активироваться после контакта с антигенной детерминантой, остальные же наивные Т-лимфоциты покидают лимфатический узел и продолжают циркулировать по организму в поисках своих специфических антигенов.

Проникновению лимфоцитов в периферические ткани, в том числе лимфоидную ткань, способствуют определенные рецепторы  на поверхности эндотелиальных клеток сосудов, плотность которых особенно велика в эндотелии венул лимфоидной ткани. Благодаря этим рецепторам на уровне венул происходит взаимодействие определенных рецепторов лимфоцитов с  соответствующими рецепторами эндотелия  венул, что обуславливает резкое замедление движения лимфоцитов по венулам, их пристеночное расположение и облегчает последующий переход в окружающие ткани. После проникновения лимфоцитов из сосудистого русла в лимфоидную или рыхлую волокнистую соединительную ткань они начинают не специфически благодаря определенным своим рецепторам (LFA-1) вступать во взаимодействие с рецепторами макрофагов (ICAM-рецепторы), что обеспечивает некоторую задержку лимфоцитов у поверхности антигенпрезентирующих клеток. Однако, если на поверхности макрофагов в составе комплексов с молекулами МНС отсутствуют специфичные по отношению к антигенраспознающему рецептору Т-лимфоцита антигенные детерминанты, то его взаимодействие с макрофагом не приводит к активации Т-лимфоцита и является очень непродолжительным (Т-лимфоцит на очень короткий промежуток времени задерживается у поверхности макрофага, а затем покидает его и вступает во взаимодействие с другими макрофагами). В случае же, когда на поверхности макрофага имеется определенная антигенная детерминанта, стерически соответствующая антигенраспознающему рецептору присоединившегося к макрофагу Т-лимфоцита, между этими клетками возникает прочная связь в силу следующих причин:

• во-первых, благодаря взаимодействию антигенраспознающего Т-клеточного рецептора с антигенной детерминантой на поверхности макрофага,
• а во-вторых, вследствие повышения сродства LFA-1 Т-лимфоцита к ICAM-рецептору макрофага под действием образующегося комплекса "антигенраспознающий Т-клеточный рецептор - антигенная детерминанта".

 

Сам процесс распознавания Т-лимфоцитом комплекса "антигенная детерминанта - молекула МНС", представленного на поверхности макрофага, является обязательным, но недостаточным, условием для инициации развития наивных Т-клеток в зрелые эффекторы, поскольку для запуска антигензависимого лимфоцитопоэза Т-лимфоцитов необходимо также включение специальных кофакторов (костимуляторов). Именно антигенпрезентирующие клетки имеют такие кофакторы в составе своей плазматической мембраны. В частности, связывание антигенраспознающего рецептора Т-лимфоцитов с комплексом "антигенная детерминанта - молекула МНС I или II класса", фиксированном на поверхности макрофага, и последующее включение в комплексообразование корецепторов CD4 или CD8 Т-лимфоцитов обеспечивает лишь одно из условий развития наивных Т-клеток – формирование первого сигнала к пролиферации и дифференцировке этих клеток. Для того чтобы наивная Т-клетка начала процесс дальнейшего развития, необходим второй сигнал от ее клеточной поверхности к геному. Костимулятором этого второго сигнала выступает молекула В7, экспрессирующаяся на поверхности антигенпрезентирующих клеток. Костимулятор В7 представляет собой белок, являющийся гомодимером и способный взаимодействовать с белком CD28, который экспрессируется на поверхности наивной Т-клетки. Взаимодействие между молекулами В7 макрофага и CD28 наивного Т-лимфоцита, которое становится возможным только после взаимодействия антигенраспознающего рецептора Т-лимфоцита с антигенной детерминантой, представленной на поверхности макрофага, обеспечивает формирование второго сигнала, являющегося необходимым условием для стимуляции деления и дифференцировки наивных Т-лимфоцитов до функционально зрелых форм. Процесс взаимодействия между молекулами В7 и CD28 усиливается белком CTLA-4 Т-лимфоцитов, обладающим высоким сродством к молекуле В7. Молекулы CD28 и CTLA-4 Т-лимфоцитов характеризуются очень высокой гомологией по последовательности аминокислотных остатков, а кодирующие их гены близко сцеплены в хромосоме. Таким образом, одна и та же антигенпрезентирующая клетка выполняет двоякую функцию в иммунном ответе. С одной стороны, она представляет антиген в иммунногенной форме Т-лимфоцитам, а с другой – экспрессирует определенные белки для костимуляции превращения наивных Т-клеток в зрелые эффекторные формы.

Показано, что процесс созревания наивных  Т-лимфоцитов происходит под влиянием интерлейкина-2 (главного митогенного фактора лимфоцитов, стимулирующего процесс их пролиферации), синтезируемого самим Т-лимфоцитом после двойной его стимуляции. Так, распознавание антигенной детерминанты Т-клеточным рецептором индуцирует в наивной Т-клетке несколько транскрипционных факторов, одним из которых является ядерный фактор активации (англ. сокр. NF-AT). Этот транскрипционный фактор взаимодействует с промотором гена, кодирующего интерлейкин-2, инициируя транскрипцию этого гена. Однако дерепрессия гена, кодирующего интерлейкин-2, под влиянием одного лишь ядерного фактора активации не приводит к активной продукции этого цитокина, поскольку мРНК, кодирующая интерлейкин-2 является очень нестабильной. Для полноценного синтеза интерлейкина-2 необходимо также образование комплекса CD28-В7, сигнал от которого стабилизирует мРНК интерлейкина-2, в результате чего синтез этого цитокина возрастает в 20-30 раз. Если же распознавание антигенной детерминанты Т-лимфоцитами происходит в отсутствии костимулирующего сигнала от CD28-В7, то продукция интерлейкина-2 оказывается крайне низкой, и наивные Т-лимфоциты не могут пройти нормальное созревание и адекватно ответить на антиген.

Кроме стимуляции синтеза интерлейкина-2 в Т-лимфоцитах после их двусигнальной активации, имеет место и усиление синтеза и экспрессии на поверхности Т-лимфоцита рецепторов к этому цитокину. Интерлейкин-2, взаимодействуя с собственными рецепторами на поверхности активированных Т-лимфоцитов, стимулирует быстрое их размножение и последующую дифференцировку в зрелые эффекторные клетки.

В пользу участия интерлейкина-2 в  созревании Т-лимфоцитов свидетельствует  и факт ингибирования этого процесса циклоспорином А, подавляющим продукцию  интерлейкина-2. Данный препарат используют в клинической практике с целью  предупреждения отторжения трансплантата.

Следовательно, сложный процесс активации наивных Т-лимфоцитов после их взаимодействия с соответствующими антигенными детерминантами, расположенными на антигенпрезентирующих клетках, требует обязательного участия специальных костимулятров, присутствующих только на поверхности антгенпредставляющих клеток, что, очевидно, повышает надежность иммунологической толерантности. В частности, отрицательная селекция "запрещенных" клонов Т-лимфоцитов в тимусе, настроенных на собственные молекулы, не является абсолютно безошибочной. Определенные "запрещенные" клоны могут выйти в циркуляцию и стать потенциальной угрозой дальнейшей аутоиммунной агрессии. Однако, как правило, этой агрессии не наблюдается, поскольку сам факт распознавания антигена Т-лимфоцитами, не является единственным достаточным условием запуска дифференцировки наивных Т-лимфоцитов; необходимо также обязательное участие костимулятора, присутствующего только на антигенпрезентирующих клетках и отсутствующего в мембране других клеток организма.