Клеточная иммунология

Активация наивных Т-клеток при первичной  их встрече с соответствующим  определенным антигеном носит название примирования. В результате такой антигензависимой активации предсуществующих в организме определенных клонов Т-лимфоцитов, коммитированных на данный антиген, появляются функционально зрелые Т-клетки, которые начинают взаимодействовать с этим антигеном, проявляя свое функциональное предназначение. В ряде случаев, в частности, при формировании специфической цитотоксической реакции, обеспечиваемой Т-киллерами, антигенпрезентирующая клетка может выступать и как объект распознавания, и как объект цитолитического действия Т-киллеров.

Взаимодействие  наивных Т-лимфоцитов с соответствующей  по специфичности антигенной детерминантой  и костимулятором В7, представленными  на поверхности антигенпрезентирующей  клетки, инициирует полноценный синтез и секрецию интерлейкина 2, который  аутокринным способом стимулирует  наивные Т-клетки к пролиферации и дифференцировке. По окончании  пролиферативной фазы Т-лимфоцитов, длящейся 4-5 дней, они дифференцируются в зрелые эффекторные Т-лимфоциты, которые способны синтезировать  все белки, необходимые для выполнения специализированных функций. В результате дифференцировки наивных Т-лимфоцитов в зрелые эффекторные клетки они  приобретают способность непосредственно  действовать на чужеродные клетки без  использования каких-либо костимуляторов благодаря количественному и качественному изменению состава молекул на своей поверхности. Во-первых, завершившие дифференцировку Т-лимфоциты характеризуются усилением экспрессии на своей поверхности молекул LFA-1 и CD2, которые обеспечивают более эффективное их взаимодействие с адгезивными молекулами ICAM и LFA-3, обильно представленными на поверхности антигенпрезентирующих клеток (в то же время на поверхности большинства других клеток организма выраженность таких адгезивных молекул очень низкая). Такое усиление эксперсии молекул LFA-1 и CD2 особенно важно для цитотоксических Т-лимфоцитов, нуждающихся для проявления своей активности в непосредственном контакте с клетками-мишенями (носителями антигенных детерминант). Во-вторых, в результате антигензависимой активации Т-лимфоцитов определенные изменения происходят и в самом Т-клеточном рецепторе. В частности, активированная антигенраспознающим Т-клеточным комплексом тирозинспецифическая фосфатаза (CD45) связывает Т-клеточный рецептор с корецепторами CD4 или CD8, что обеспечивает эффективное прохождение сигнала от антигенраспознающего комплекса Т-лимфоцита внутрь клетки. В-третьих, зрелые эффекторные Т-лимфоциты теряют на своей поверхности L-селектин, который был необходим наивным формам лимфоцитов для заселения периферических лимфоидных органов, но который оказывается не нужным и даже вредным при развитии иммунного ответа. В частности, L-селектин мешает миграции и концентрации зрелых Т-лимфоцитов в зоне проникновения патогена в связи с тем, что способствует их прохождению в любые периферические лимфоидные органы, а не строго в зону специфического патогена. При этом вместо L-селектина наивных Т-лимфоцитов в зрелых эффекторных клетках экспрессируется адгезин VLA-4, который позволяет им связываться с сосудами в именно зоне воспаления (с т.н. активированными сосудами, в эндотелии которых появляется специфичный к VLA-4 адгезин VCAM-1), проникать в эту зону и выполнять там свою антигеннейтрализующую функцию.

2.3. Дифференциальная роль различных антигенпрезентирующих клеток в инициации иммунного ответа

Как уже было сказано ранее, наивные  Т-лимфоциты не способны вступать в  контакт с нативным антигеном, не подвергнутым первоначальному расщеплению  в антигенпрезентирующих клетках  и не ассоциированным с собственной  молекулой главного комплекса гистосовместимости, вынесенным на их поверхность. Все отмеченные преобразования антигена и последующая  экспрессия его антигенных детерминант  в иммуногенной форме осуществляются антигенпрезентирующими клетками, к  которым относят:

• макрофаги
• дендритные клетки
• В-лимфоциты

Макрофаги. Помимо участия в неспецифической иммунной защите от патогенов, обусловленной способностью макрофагов фагоцитировать и внутриклеточно переваривать любые генетически чужеродные субстанции, эти клетки принимают участие в качестве антигенпрезентирующих в реакциях клеточного специфического иммунитета. В частности, они способны экспрессировать на своей поверхности комплексы антигенных детерминант с собственными молекулами МНС. Такие комплексы и распознаются антигенраспознающими рецепторами определенных клонов Т-лимфоцитов. Однако, для активации Т-лимфоцитов, как было рассмотрено выше, необходимо не только взаимодействие комплекса "молекула МНС - антигенная детерминанта" с антигенраспознающим рецептором наивного Т-лимфоцита определенной специфичности, но и наличие на поверхности антигенпрезентирующей клетки специального костимулятора – белка В7, который после взаимодействия с определенными рецепторами Т-лимфоцита (белками CD28 и CTLA-4) принимает участие в передаче сигнала, активирующего пролиферацию и дифференцировку наивного Т-лимфоцита, к его геному. Макрофаги отвечают всем необходимым требованиям для активации наивных Т-лимфоцитов. В частности, они способны благодаря своим углеводным рецепторам взаимодействовать с углеводными компонентами (преимущественно с маннозой) клеточной стенки бактерий или других генетически чужеродных клеток, что делает возможным их адгезию на поверхности макрофага и последующий фагоцитоз. После фагоцитоза внутри макрофага осуществляется внутриклеточное переваривание захваченного материала в фаголизосомах, в результате чего образуются сравнительно короткие антигенные детерминанты, которые в комплексе с собственными молекулами МНС, синтезирующимися в макрофаге, экспрессируются на его поверхность. Причем макрофаг до фагоцитоза характеризуется очень незначительным количеством молекул МНС II класса на своей поверхности и полным отсутствием костимулятроа В7. Выраженное представительство этих молекул на мембране макрофага начинается после захвата антигенного материала и его внутриклеточного переваривания (т.е. после активации макрофага фагоцитозом). Именно в процессе внутриклеточного переваривания корпускулярного антигена происходит индукция синтеза и экспрессии молекул МНС II класса и костимулятора В7. Факторы индукции не известны. Возможно одним из факторов индукции является взаимодействие рецепторов клеточной поверхности макрофага с микроорганизмами, поскольку синтез В7 можно индуцировать простой инкубацией макрофагов с отдельными фрагментами клеточной стенки бактерий (углеводами, липополисахаридами). При этом взаимодействие рецепторов макрофага с собственными погибшими клетками организма, а не микроорганизмами, не стимулирует запуск синтеза костимулятора В7, хотя антигенные детерминанты, возникающие в результате частичного разрушения фагоцитированных собственных клеток в комплексе с молекулами МНС II класса на поверхность макрофага поступают, но в отсутствие костимулятора В7 не способны активировать Т-лимфоциты, что и препятствует развитию реакции против собственных молекул и клеток. Понимание того факта, что запуск специфического клеточного иммунного ответа связан с двусигнальной системой активации Т-лимфоцитов, внесло ясность в работу макрофагов в качестве "дворников" собственных отживших клеток. Так, купферовские клетки печени и макрофаги селезенки постоянно захватывают и разрушают отжившие клетки этих органов, дефектные и старые эритроциты. При этом в отсутствие бактериальных стимуляторов экспрессируемые на поверхности фагоцитов собственные антигены как результат деградации захваченных отживших клеток не в состоянии развить аутоиммунный ответ.

Дендритные  клетки. Представлены в периферических органах иммунной системы, формируя в них сетевидную паренхиму, укрепленную ретикулиновыми волокнами. Эти клетки отросчатые, не подвижны и не способны к фагоцитозу. Однако они обладают способность путем пиноцитоза поглощать любые вирусы, тогда как большинство других клеток организма характеризуется высокой тропностью к строго определенным вирусам, а макрофаги не способны своими углеводными рецепторами взаимодействовать с нуклеопротеидами вирусов и фагоцитировать их (при этом некоторые вирусы, но далеко не все, способны проникать в макрофаги путем пиноцитоза). Следовательно, функциональное значение дендритных клеток заключается в подготовке к распознаванию Т-лимфоцитами именно вирусных антигенов, тогда как макрофаги преимущественно презентуют Т-лимфоцитам бактериальные антигены.

Поглощенные путем пиноцитоза вирусные частицы  внутри дендритных клеток благодаря  ферментам протеосомного комплекса  подвергаются частичному расщеплению, после чего сравнительно короткие компоненты вирусных частиц объединяются с молекулами МНС I или II классов и поступают на поверхность дендритных клеток. Причем дендритные клетки, в отличие от макрофагов, характеризуются постоянной выраженной экспрессией и соответственно постоянным присутствием на своей поверхности молекул МНС I и II классов, а также костимулятора В7, что делает возможным

• с одной стороны, представление антигенных детерминант вирусных частиц, проникших в дендритную клетку, на ее поверхности в комплексе с молекулами МНС I или II классов. Причем, если после частичного расщепления протеосомным комплексом вирусных частиц, появляющиеся антигенные детерминанты проникают в гранулярный эндоплазматический ретикулум, они ассоциируются там с молекулами МНС I класса, а затем поступают в аппарат Гольджи и в составе вакуолей, отшнуровывающихся от него, экспрессируются на поверхность дендритной клетки. Такие комплексы "антигенная детерминанта - молекула МНС I класса" распознаются предшественниками Т-киллеров (CD8 Т-клеток), после чего осуществляется антигензависимый лимфоцитопоэз наивных предшественников Т-киллеров, и они превращаются в функционально зрелые цитотоксические Т-клетки, уничтожающие клетки, зараженные вирусными частицами и имеющие на своей поверхности вирусные антигены. Если же антигенные детерминанты после расщепления вирусных частиц протеосомным комплексом дендритных клеток путем экзоцитоза поступают сразу на поверхность дендритной клетки (а не в цистерны эндоплазматического ретикулума), то они ассоциируются с молекулами МНС II класса и в комплексе с этими молекулами распознаются предшественниками СD4 Т-клеток, которые в результате антигензависимого лимфоцитопоэза превращаются в функционально зрелые Т-клетки воспаления и Т-хелперы. Т-клетки воспаления взаимодействуют с вирусзараженными макрофагами и дендритными клетками, стимулируя внутриклеточное разрушение ими вируса. Т-хелперы принимают участие в активации В-лимфоцитов и Т-киллеров, рецепторы которых проявляют специфичность в отношении антигенных детерминант данного вируса
• с другой стороны постоянное присутствие на поверхности дендритных клеток костимулятора В7, делает возможным двойное стимулирование наивных Т-лимфоцитов после контакта их антигенраспознающих рецепторов с комплексами "антигенная детерминанта - молекула МНС" на поверхности дендритных клеток. Вместе с тем постоянное присутствие костимулятора В7 на поверхности дендритных клеток, в отличие от макрофагов, в которых этот костимулятор начинает вырабатываться только после контакта мембранных рецепторов с углеводными компонентами клеточной стенки микроорганизмов и последующего фагоцитоза, не опасно в плане развития аутоиммунного процесса против собственных клеток, поскольку дендритные клетки не способны к фагоцитозу (а, следовательно, в отличие от макрофагов, не способны фагоцитировать собственные поврежденные или погибшие клетки и представлять их антигенные детерминанты на своей поверхности).

Предшественниками дендритных клеток некоторые специалисты  считают также клетки Лангерганса  эпителия кожи, способные к фагоцитозу, но первоначально не экспрессирующие  на своей поверхности костимулятор В7. Эти клетки, находясь в составе  кожного эпителия, принимают участие  в изоляции микроорганизмов. В частности, путем фагоцитоза они способны поглощать различные антигены, проникшие через эпителиальный пласт (микроорганизмы, вирусные частицы, токсины бактерий). После поглощения антигенного материала клетки Лангерганса мигрируют по лимфатическим сосудам в регионарные лимфатические узлы, доставляя туда антигенные детерминанты, проникшие через поверхность эпителиального пласта, что делает возможным активацию наивных Т- и В-лимфоцитов соответствующей специфичности и возможность развития иммунного ответа еще до попадания собственно чужеродных субстанций в лимфатический узел. Причем после миграции клеток Лангреганса в лимфатический узел, они оседают там и трансформируются в типичные неподвижные и не способные к фагоцитозу дендритные клетки с поверхностным костимулятором В7, что создает условия для включения в иммунный ответ CD8- и CD4 Т-клеток.

В-лимфоциты. Наряду со своей главной функцией – участием в специфическом гуморальном иммунном ответе – В-лимфоциты принимают участие в преобразовании антигенов в иммунногенную для Т-лимфоцитов форму и презентации антигенных детерминант наивным Т-лимфоцитам, что сопровождается их активацией. В-лимфоциты типичны для лимфоидной ткани периферических органов иммунной системы (в большом количестве содержаться в неинкапсулированных лимфоидных фолликулах соединительной ткани, лимфатических узлов и белой пульпы селезенки). Кроме того, В-лимфоциты диффузно встречаются в рыхлой волокнистой соединительной ткани всех полых и неполых внутренних органов. Для В-лимфоцитов характерно постоянное наличие на своей поверхности антигенраспознающих рецепторов определенной специфичности, представленных мономерной формой IgМ, а также выраженная экспрессия молекул МНС II класса, при этом костимулятор В7 на поверхности неактивированных В-лимфоцитов отсутствует. Участие В-лимфоцитов в преобразовании антигенов в иммунногенную для Т-лимфоцитов форму осуществляется следующим образом. В-лимфоциты своими иммунноглобулиновыми рецепторами распознают и взаимодействуют с определенными специфичными по отношению к ним антигенами, находящимися в межклеточных щелях. Причем, как правило, иммунноглобулиновые рецепторы на поверхности В-лимфоцитов вступают во взаимодействие с белковыми антигенами – чужеродными белками, токсинами или другими продуктами жизнедеятельности бактерий. Образующийся комплекс "иммуноглобулиновый рецептор - антиген" путем эндоцитоза проникает внутрь В-лимфоцита, где подвергается частичному расщеплению под влиянием лизосомальных ферментов. Затем лизосомы сливаются с вакуолями аппарата Гольджи, в которых содержаться молекулы МНС II класса, в результате чего происходит образование комплексов "антигенная детерминанта - молекула МНС II класса". Такие комплексы поступают на поверхность В-лимфоцита и могут распознаваться наивными СD4 Т-клетками соответствующей специфичности. Вместе с тем, для полной активации наивного Т-лимфоцита, как известно, требуется наличие на поверхности антигенпрезентирующей клетки костимулятора В7. В неактивированным В-лимфоците этот костимулятор отсутствует на клеточной поверхности, однако, активация В-лимфоцита, стимулируемая взаимодействием его углеводных рецепторов с полисахаридами или липополисахаридами клеточной стенки бактерий, запускает синтез в В-лимфоците костимулятора В7 и его выход на поверхность.

Отсутствие  на поверхности неактивированного  В-лимфоцита костимулятора В7 и  его появление только после взаимодействия рецепторов мембраны В-лимфоцита с  компонентами клеточной стенки бактерий защищает собственные клетки организма  от аутоиммунной реакции на них, поскольку  даже после возможного взаимодействия "запрещенных клонов" В-лимфоцитов с какими-то собственными молекулами организма и презентации этих молекул на поверхности В-лимфоцитов "запрещенным клонам" Т-лимфоцитам соответствующей специфичности, иммунная реакция не запускается по причине  отсутствия стимулирования Т-лимфоцита  костимулятором В7, синтез которого в  В-лимфоцитах инициируется липополисахаридными  комплексами клеточной стенки микроорганизмов.

В реальных условиях продукты жизнедеятельности  бактерий, как правило, взаимодействуют  с антигенраспознающими иммуноглобулиновыми  рецепторами В-лимфоцита, после чего подвергаются эндоцитозу и в конечном итоге превращаются в иммуногенную для наивных Т-лимфоцитов форму  и экспрессируются на поверхности  В-лимфоцита. При этом, сами углеводные или липополисахаридные молекулы клеточной  стенки бактерий взаимодействуют с  углеводными рецепторами гликокаликса В-лимфоцита, стимулируя экспрессию в  нем костимулятора В7. После появления  на своей поверхности костимулятора  В7 В-лимфоцит, представляющий также  на своей поверхности комплекс "антигенная детерминанта - молекула МНС II класса", способен оказать полное двусигнальное  стимулирующее влияние на определенные наивные CD4 Т-лимфоциты, антигенраспознающие  рецепторы которых стерически соответствуют  представленной на поверхности В-лимфоцита  антигенной детерминанте. После антигензависимой активации наивных CD4 Т-лимфоцитов они  превращаются в Т-хелперы, активирующие определенные В-лимфоциты, проявляющие  специфичность в отношении данного  антигена. Т-хелперы способствуют превращению  В-лимфоцитов в плазматические клетки (т.е. способствуют запуску и реализации специфического гуморального иммунного  ответа).

Таким образом, В-лимфоциты, наряду с макрофагами  и дендритными клетками, принимают  участие в переработке антигена в иммунногенную форму и последующего представления антигенных детерминант  наивным Т-лимфоцитам. Причем между  этими тремя разновидностями  антигенпрезентирующих клеток существует некоторое "разделение труда": макрофаги  перерабатывают и презентуют преимущественно  корпускулярные антигены (бактерии, чужеродные или собственные генетически  измененные клетки), дендритные клетки – вирусы, а В-лимфоциты – молекулярные антигены (продукты жизнедеятельности  бактерий, в том числе их токсины).