Позитивная и негативная селекция b лимфоцитов. Созревание и дифференцировка Т-лимфоцитов

Предшественники, прекоммитированные к развитию в , непрерывно мигрируют от костного мозга в вилочковую железу, однако их число, по-видимому, очень мало. Незрелые предшественники Т-клеток поступают в область коры вилочковой железы, где созревают в функциональные субпопуляции Т-клеток. Особенностью развития тимоцитов является высокая скорость пролиферации.
У человека возможно и экстратимическое созревание Т-клеток , однако для оптимального развития Т-лимфоцитов необходимо наличие неповрежденной вилочковой железы.

Различные стадии развития тимоцита можно определить по изменению экспрессии поверхностных и цитоплазматических молекул, рецепторов цитокинов и состояния реаранжировки генов Т-клеточного рецептора. Т-клеточный рецептор (TCR) распознает только короткие пептиды, которые заполняют полость в молекулах первого или второго класса главного комплекса гистосовместимости (МНС I и II, МНС комплекс у человека обозначается как HLA). Презентация таких пептидов Т-лимфоцитам обеспечивается антигенпредставляющими клетками.

TCR - гетеродимерный комплекс, сформированный при ассоциации а-и бета- или у- и S-субъединиц. Каждая из этих субъединиц кодируется отдельным геном. Т-клетки с рецепторами типов ар и уq являются различными линиями, которые разделяются до начала реаранжировки гена TCR.

Наименее зрелые клетки-предшественники в вилочковой железе экспрессируют антиген CD7. Некоторые из них экспрессируют также CD44. CD44, рецептор для гиалуроновой кислоты, - один из факторов, определяющих перемещение предшественников Т-клеток в вилочковую железу. Из этих предшественников далее образуются CD2+/CD7+ клетки, в цитоплазме которых присутствует CD3. Белковый комплекс CD3 обеспечивает передачу сигналов через TCR.

Пептидные цепи CD3-комплекса начинают синтезироваться на стадии про-Т-лимфоцита, и их экспрессия предшествует появлению на мембране TCR.

Т-лимфоциты уq-линии первыми начинают экспрессировать рецептор CD3, но на них нет молекул CD4 или CD8. Несколько позднее на поверхности клеток, экспрессирующих рецептор типа аb, начинают одновременно экспрессироваться антигены CD4 и CD8. К этому времени заканчивается реаранжировка генов а- и р-цепей, и на поверхности клеток экспрессируется рецепторный комплекс TCR ab/CD3.

По мере того как клетки , экспрессирующие CD4+, CD8+ и TCR (так называемые дважды положительные клетки), проходят от коры к мозговому веществу вилочковой железы, они созревают в CD4+ хелперные или CD8+ цитотоксические Т-клетки. Клетки, которые созревают до стадии CD4+ или CD8+, составляют менее 5% тимоцитов. Эти лимфоциты покидают вилочковую железу и заполняют вторичные лимфоидные ткани (лимфатические узлы, селезенку, лимфоидную ткань, ассоциированную со слизистыми оболочками).

Т-лимфоциты с рецептором уq и CD5+B1-клетки являются функционально аналогичными популяциями, которые развиваются параллельно. Т-клетки с рецептором типа уq найдены в различных тканях, включая селезенку, эпидермис и эпителий слизистой оболочки матки, влагалища и языка. Предполагается, что эта популяция клеток может исполнять роль иммунного надзора в перечисленных тканях.

Формирование комплекса Т-клеточного рецептора и положительная и отрицательная селекция в вилочковой железе

Как и гены иммуноглобулинов, гены Т-клеточного рецептора собираются из различных сегментов, находящихся первоначально в зародышевой конфигурации. Гены Т-клеточного рецептора подвергаются процессу соматической реаранжировки, при которой кодирующие сегменты присоединяются друг к другу, а присутствующие между ними интронные последовательности удаляются. Вариабельность соединений и вставок обеспечивает возникновение различий TCR и приводит к огромному количеству различных последовательностей гипервариабельного участка TCR. Репертуар различных TCR считается даже большим, чем репертуар молекул Ig (по оценкам, репертуар ab-TCR составляет 1015, а для yq-TCR - 1018). В отличие от В-лимфоцитов, Т-лимфоциты не секретируют свои рецепторы.

Дважды позитивный тимоцит проходит через многоступенчатый процесс, известный как тимическая селекция. На первой фазе, называемой положительной селекцией, TCR дважды позитивного тимоцита взаимодействуют с молекулами МНС, которые экспрессируются эпителиальными клетками в коре вилочковой железы. Тимоциты, способные распознавать комплекс антигена с молекулой HLA, ускользают от апоптоза и вступают в дальнейшую дифференцировку, в то время как тимоциты, не способные к такому взаимодействию, погибают.

Поскольку рекомбинации , затрагивающие возникновение TCR, являются случайными, в вилочковой железе могут развиваться и пройти позитивную селекцию Т-клетки, экспрессирующие TCR, специфичные к чужеродным и собственным антигенам. Существует вероятность, что Т-клетки, реактивные к собственным структурам организма, будут взаимодействовать с аутоантигенами в тканях, что может привести к нежелательным аутоиммунным реакциям. Для предотвращения этого дважды положительные клетки подвергаются второй фазе отбора, которая называется негативной селекцией. В ходе этой фазы дважды положительные клетки взаимодействуют с комплексом МНС-пептид, экспрессированным на поверхности дендритной клетки.

Т-клетки , TCR которых взаимодействует с комплексом МНС-пептид с высокой аффинностью, подвергаются апоптозу. В ходе негативной селекции удаляются Т-клетки, экспрессирующие TCR, обладающие реактивностью к собственным антигенам.

Дважды положительные клетки , пережившие негативную селекцию, снижают экспрессию корецепторов CD4 или CD8, что приводит к развитию или CD4+CD8" или CD4"CD8+ (моноположительных) Т-лимфоцитов. При этом Т-лимфоциты, распознающие антигены, представляемые молекулами МНС II класса, сохраняют экспрессию корецептора CD4+, a Т-лимфоциты, распознающие антигены, представляемые молекулами МНС I класса, сохраняют экспрессию корецептора CD8+. Эти клетки покидают вилочковую железу и образуют периферические зрелые CD4+ и CD8+ Т-клетки.

Экспрессия некоторых поверхностных молекул при развитии Т-клеток

Клетки и цитокины, регулирующие развитие Т-клеток

Вилочковая железа состоит из корковой и медуллярной областей, различающихся по количеству тимоцитов и составу стромальных клеток. Стромальные клетки вилочковой железы влияют на развитие тимоцитов как посредством прямых межклеточных взаимодействий, так и секрецией растворимых медиаторов.

Тимоциты и клетки тимического эпителия экспрессируют ряд поверхностных клеточных детерминант, некоторые из которых вовлечены в адгезию этих клеточных популяций друг к другу. Рецептор CD2 на тимоцитах определяет связывание с детерминантой CD58 (LFA-3) и межклеточной адгезионной молекулой-1 (ICAM-1), представленными на клетках тимического эпителия. Взаимодействия между развивающимися лимфоцитами и стромой могут активировать обе популяции. Например, связывание тимоцитов со стромой может стимулировать продукцию ИЛ-1 стромальными клетками и повышать экспрессию рецептора ИЛ-2 на тимоцитах.

ИЛ-7 стимулирует полиферацию тимоцитов, и фактор стволовых клеток увеличивает этот эффект. Эпителиальные клетки вилочковой железы у человека являются источником цитокинов ИЛ- 1а и b, ИЛ-3, ИЛ-6, ИЛ-8, колониестимулирующих факторов (Г-КСФ и ГМ-КСФ), лейкозингибирующего фактора (LIF) и TGF-p, а также гормонов тимозина или тимопоэтина, оказывающих влияние на пролиферацию и дифференцировку тимоцитов.

Цитокины , необходимые для развития Т-клеток, могут продуцироваться самими Т-клетками. Тимоциты производят IFN-y, ФНО-а, ИЛ-2, ИЛ-3 и ИЛ-4.

В вилочковой железе элиминируются лимфоциты, способные узнавать антигены собственного организма, т.е. происходит селекция лимфоцитов. В тимусе вырабатываются также гуморальные факторы иммунной системы.

ФУНКЦИЯ

Мозговой слой

Тимоциты из коркового слоя поступают в мозговой слой и дифференцируются в CD4 + и CD8 + лимфоциты. Зрелые T–клетки выходят из мозгового слоя по венулам и выносящим лимфатическим сосудам. Только 3–5% клеток, продуцируемых в тимуcе, покидает этот орган. Оcтальные клетки погибают. В мозговом слое присутствуют макрофаги, уничтожающие погибшие или обречённые на гибель тимоциты. Дегенерирующие эпителиальные клетки мозгового слоя, богатые высокомолекулярным цитокератином, образуют слоистые эпителиальные тельца. Зрелые тимоциты мозгового слоя экспрессируют молекулу CD44, которая связывается с гиалуроновой кислотой и другими компонентами соединительнотканного матрикса, отсутствует в тимоцитах коркового слоя, оседлых клетках и характерна для мигрирующих клеток.

Присутствующие в мозговом слое дендритные клетки фенотипически и функционально гетерогенны. Среди них различают типичные дендритные клетки и так называемые плазмацитоидные. Большая часть субпопуляции типичных дендритных клеток развивается из предшественников непосредственно в тимусе, а их минорная часть образована мигрантами. Типичные дендритные клетки тимуса представляют собственные антигены тимоцитам и играют важную роль в процессе негативной селекции. Плазмацитоидные клетки так названы потому, что по структуре сходны с Ig-продуцирующими плазматическими клетками. Они присутствуют не только в тимусе, но и в тимус-зависимых зонах периферических лимфоидных органов, а также в периферической крови. Плазмацитоидные клетки имеют фенотип CD11c – CD4 + CD123 + CD45RA + HLA-DR + и при вирусной стимуляции обладают уникальной способностью в больших количествах секретировать a-ИФН. Конкретная функция этих клеток в тимусе остаётся неясной.

Молекулы рецепторов в клеточной мембране тимоцита взаимодействуют с комплексом «MHC–аутоантиген» в мембране эпителиальной клетки. Клоны тех тимоцитов, рецепторы которых узнают комплекс «MHC–аутоантиген», уничтожаются. Таким образом, нормально функционирующая иммунная система удаляет в вилочковой железе лимфоциты, запрограммированные активироваться антигенами собственного организма. Перед тем, как покинуть тимус, T–клетки подвергаются отбору. Если T–клетки не участвуют в этом процессе, то они погибают в тимусе течение 3–4 дней. Различают позитивную и негативную селекцию. Выбор между ними зависит от аффинности взаимодействия T–клеточного рецептора с комплексом «MHC-аутоантиген» (рис. 11-14). Взаимодействия с высокой аффинностью приводят к гибели тимоцитов. При взаимодействии с очень низкой аффинностью клетки не получают необходимый для их дифференцировки сигнал и также гибнут. Только в условиях промежуточной аффинности взаимодействия T–клеточного рецептора с комплексом «MHC-аутоантиген» CD4 + CD8 + тимоциты выживают и дифференцируются в CD4 + и CD8 + лимфоциты. Как видно, MHCиграет ключевую роль в отборе T–клеток. Молекулы MHC определяют пептиды (аутоантигены), которые будут представлены T–клеткам и силу действия сигнала на T–клеточный рецептор. В итоге, репертуар отобранных в тимусе T–клеток определяется гаплотипами MHC.

Рис. 11-14. Характер селекции T–лимфоцитов в тимусе определяется аффинностью взаимодействия T–клеточного рецептора с комплексом «MHC-аутоантиген». При высокой аффинности наблюдается негативная селекция и гибель клеток, при промежуточной аффинности клетки размножаются и протекает позитивная селекция. Взаимодействие с низкой аффинностью исключает размножение предшественников и их селекцию, что приводит к гибели клеток.

Основное предназначение T-лимфоцитов - распознавание поверхностных структур собственных клеток организма. Если что-то на поверхности своих клеток будет «раздражать» T-лимфоцит (например, примесь вирусных пептидов), то он постарается организовать уничтожение повреждённой клетки.

В отличие от B-лимфоцитов, T-лимфоциты не продуцируют растворимых форм Аг-распознающих молекул и всегда «работают» собственным «клеточным телом». Более того, большинство T-лим- фоцитов не способны распознавать и связывать растворимые Аг.

Для того чтобы T-лимфоцит «обратил на Аг своё внимание», другие клетки должны каким-то образом пропустить Аг через себя и выставить его на своей мембране в комплексе с MHC-I/II. Это и есть феномен представления Аг T-лимфоциту. Распознавание такого комплекса T-лимфоцитом - двойное распознавание, или MHC-рестрикция T-лимфоцитов.

рецептор для антигена t-лимфоцитов

Антигенраспознающие Рц T-лимфоцитов - TCR-принадлежат к надсемейству иммуноглобулинов (см. рис. 5.1). Выступающий над поверхностью клетки Аг-распознающий участок TCR - гетеродимер (т.е. состоит из двух разных полипептидных цепей) - аналог одного Fab-фрагмента Ig. Известны два варианта TCR, обозначаемые как TCRαβ и TCRγδ; эти варианты различаются составом полипептидных цепей Аг-распознающего участка. Каждый T-лимфоцит несёт только один вариант Рц. Tαβ стали известны раньше и изучены подробнее, чем Tγδ; поэтому строение Рц T-лимфоцитов для Аг удобнее описывать на примере TCRαβ. Полностью трансмембранно расположенный TCR состоит из 8 или 10 (одна или две пары α + β плюс комплекс «2ε + δ + γ + 2ζ») полипептидных цепей (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Рецептор TCR ap T-лимфоцитов для антигена.

Аг-связывающая область рецептора формируется α- и β-цепями; цепи γ, δ, ε (вместе их называют комплексом CD3) необходимы для экспрессии α- и β-цепей, их стабилизации и, вероятно, проведения сигнала внутрь клетки; ζ-цепь, самая «внутриклеточная», обеспечивает проведение сигнала внутрь клетки.

Трансмембранные цепи α и β TCR. Это 2 примерно равновеликие полипептидные цепи - α (молекулярная масса 40-60 тыс., кислый гликопротеин) и β (молекулярная масса 40-50 тыс., нейтральный или основный гликопротеин). Каждая из этих цепей имеет по два гликозилированных домена во внеклеточной части Рц, гидрофобную (положительно заряженную за счёт остатков лизина и аргинина) трансмембранную часть и короткий (из 5-12 остатков АК) цитоплазматический участок. Внеклеточные части обеих цепей соединены одной дисульфидной связью.

♦ V-область. Наружные внеклеточные (дистальные) домены обеих цепей имеют вариабельный АК-состав. Они гомологичны V-об- ласти молекул Ig, это V-область TCR. Именно V-области α- и β-цепей вступают в связь с комплексом «MHC-I/II-пептид».

♦ C-область. Проксимальные домены обеих цепей гомологичны константным областям Ig, это C-области TCR.

♦ Короткий цитоплазматический участок (как α-, так и β-цепи) не может самостоятельно обеспечить проведение сигнала внутрь клетки. Для этого служат 6 дополнительных полипептидных цепей: γ , δ, две ε и две ζ.

Комплекс CD3. Цепи γ, δ, ε (вместе их называют комплексом CD3) необходимы для экспрессии α- и β-цепей, их стабилизации и, вероятно, проведения сигнала внутрь клетки. Комплекс CD3 состоит из внеклеточной, трансмембранной (отрицательно заряженной и

потому электростатически связанной с трансмембранными участками α- и β-цепей) и цитоплазматической частей.

♦ ζ-Цепи соединены между собой дисульфидным мостиком и, будучи по большей частью расположены в цитоплазме, осуществляют проведение сигнала внутрь клетки.

♦ ITAM-последовательности. Цитоплазматические участки полипептидных цепей γ, δ, ε и ζ содержат АК-последовательности ITAM (1 в γ- и δ-цепях, 2 в ε-цепях, 3 в каждой ζ-цепи), которые взаимодействуют с тирозинкиназами цитозоля (активация этих ферментов и составляет начало биохимических реакций по проведению сигнала).

В связывании Аг участвуют ионные, водородные, ван-дер-ваальсовы и гидрофобные силы, конформация Рц при этом существенно изменяется. Каждый TCR потенциально способен связывать порядка 10 5 разных Аг, причём не только родственные по строению (пере- крёстно реагирующие), но и не имеющие гомологии в структуре.

Гены TCR

Гены α-, β-, γ- и δ-цепей (рис. 6.2) гомологичны генам Ig и претерпевают при дифференцировке T-лимфоцитов соматическую рекомбинацию ДНК, что теоретически обеспечивает генерацию порядка 10 16 -10 18 вариантов антигенсвязывающих центров (реально это разнообразие ограничено числом лимфоцитов в организме до 10 9). Гены α-цепи имеют 70-80 V-сегментов, 61 J- и один C-сегмент.

Рис. 6.2. Гены α- и β-цепей рецептора T-лимфоцитов для антигена.

Гены β-цепи содержат 52 V-сегмента, 2 D-сегмента, 13 J-сегментов, и 2 С-сегмента.

Гены δ-цепи. Между V- и J-сегментами α-цепи расположены гены D-, J- и С-сегментов δ-цепи TCRγδ. V-сегменты δ-цепи «вкраплены» среди V-сегментов α-цепи.

Гены γ-цепи TCRγδ имеют 2 С-сегмента, 3 J-сегмента перед первым С-сегментом и 2 J-сегмента перед вторым С-сегментом, 12 V-сегментов.

Перестройка генов

Рекомбинация ДНК происходит при объединении V-, D- и J- сегментов и катализируется тем же комплексом рекомбиназ, что и при дифференцировке B-лимфоцитов.

После перестройки VJ в генах α-цепи и VDJ в генах β-цепи, а также присоединения некодируемых N- и P-нуклеотидов с ДНК транскрибируется РНК. Объединение с С-сегментом и удаление лишних (неиспользуемых) J-сегментов происходит при сплайсинге первичного транскрипта.

Гены α-цепи могут перестраиваться неоднократно при уже правильно перестроенных и экспрессированных генах β-цепи, поэтому есть некоторая вероятность того, что одна клетка может нести более одного варианта TCR.

Соматическому гипермутагенезу гены TCR не подвергаются.

Корецепторные молекулы CD4 и CD8

Помимо самого TCR, каждый зрелый T-лимфоцит экспрессирует одну из так называемых корецепторных молекул - CD4 или CD8, которые также вступают в связь с молекулами MHC на АПК или клетках-мишенях. Каждая из них имеет цитоплазматический участок, связанный с тирозинкиназой Lck, и, вероятно, вносит свой вклад в проведение сигнала внутрь клетки при состоявшемся распознавании Аг.

CD4 вступает в связь с инвариантной частью (β2-доменом) молекулы MHC-II (принадлежит к надсемейству Ig, см. рис. 5.1Б). CD4 имеет молекулярную массу 55 тыс. и 4 домена во внеклеточной части. При активации T-лимфоцита одну молекулу TCR «обслуживают» две молекулы CD4 (вероятно, происходит димеризация молекул CD4).

CD8 связывается с инвариантной частью (α3-доменом) молекулы MHC-I (принадлежит к надсемейству Ig, см. рис. 5.1А). CD8 - гетеродимер цепей α и β, соединённых дисульфидной

связью. В некоторых случаях обнаруживают гомодимер из 2-х α-цепей, который также может взаимодействовать с MHC-I. Во внеклеточной части каждая из цепей имеет по одному иммуноглобулиноподобному домену.

ПРОВЕДЕНИЕ СИГНАЛА С ИММУНОРЕЦЕПТОРОВ ЛИМФОЦИТОВ

Рецепторы лимфоцитов для Аг (TCR и BCR) имеют ряд общих закономерностей регистрации и проведения в клетку активационных сигналов (см. рис. 5.8).

Кластеризация рецепторов. Для активации лимфоцита необходима кластеризация Рц и корецепторов, т.е. «сшивка» нескольких Рц одним Аг.

Тирозинкиназы. В проведении сигнала играют значительную роль процессы фосфорилирования/дефосфорилирования белков по остатку тирозина под действием тирозинкиназ и тирозинфосфатаз, ведущие к активации или инактивации этих белков. Эти процессы легко обратимы и «удобны» для быстрых и гибких реакций клетки на внешние сигналы.

Киназы Src. Богатые тирозином ITAM-последовательности цитоплазматических участков иммунорецепторов подвергаются фосфорилированию под действием нерецепторных (цитоплазматических) тирозинкиназ семейства Src (Fyn, Blk, Lyn в B-лимфоцитах, Lck и Fyn - в T-лимфоцитах).

♦ Активность киназ Src зависит от состояния С-концевого участка молекулы: его фосфорилирование под действием киназы Csk инактивирует, дефосфорилирование трансмембранной тирозинфосфатазой CD45 - активирует фермент.

♦ Другой механизм регуляции активности киназ Src - их ковалентное связывание с убиквитином через адаптерный белок Cb1. Связывание с убиквитином «направляет» всякий белок на деградацию в протеосомах.

Другие киназы. Киназы Syk (в B-лимфоцитах) и ZAP-70 (в T- лимфоцитах), связываясь с фосфорилированными ITAM-после- довательностями, активируются и начинают фосфорилировать адапторные белки: LAT (Linker for Activation of T cells) и SLP-76 (Syk), BLNK и SLP-65 (ZAP-70).

Фосфолипаза C γ (см. рис. 4.3). Киназы семейства Tec (Btk в B- лимфоцитах, Itk - в T-лимфоцитах) связывают адаптерные белки

и активируют фосфолипазу Cγ (PLCγ).

♦ PLCγ расщепляет фосфатидилинозитдифосфат (PIP 2) клеточной мембраны на фосфатидилинозиттрифосфат (PIP 3) и диацилглицерин (DAG).

♦ DAG остаётся в мембране и активирует протеинкиназу С (PKC) - серин/треониновую киназу, которая активирует эволюционно «древний» фактор транскрипции NFkB.

♦ PIP 3 связывается со своим Рц в эндоплазматическом ретикулуме и высвобождает ионы кальция из депо в цитозоль.

♦ Свободный кальций активирует кальцийсвязывающие белки - кальмодулин, который регулирует активность ряда других белков, и кальциневрин, который дефосфорилирует и тем самым активирует ядерный фактор активированных T-лимфоцитов NFAT (Nuclear Factor of Activated T-cells).

Малые G-белки Ras в неактивном состоянии связаны с ГДФ, но адаптерные белки заменяют последний на ГТФ, чем переводят Ras в активное состояние.

♦ Ras обладает собственной ГТФ-азной активностью и быстро отщепляет третий фосфат, чем возвращает себя в неактивное состояние (самоинактивируется).

♦ В состоянии кратковременной активации Ras успевает активировать очередной каскад киназ, называемых MAP (MitogenActivated Protein kinase), которые в итоге активируют фактор транскрипции АP-1 (Activator Protein-1) в ядре клетки.

ДИФФЕРЕНЦИРОВКА T-ЛИМФОЦИТОВ

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;

Т г - 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 ИФН γ, 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 T γδ 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.

T γδ 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 T γδ: 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 TCR γδбольше, 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 B 1 -лимфоциты

1) Сигнальные белки, входящие в комплексы BCR и TCR. ITAM и ITIM мотивы, SH2 домен.

2) Корецепторы BCR и TCR.

3) Основные рецепторы сигналов костимуляции на В и Т клетках.

Рецептор	BCR	TCR
Сигнальные белки, входящие в комплексы (они нужны, чтобы передавать сигнал внутрь клетки, тк у самих рецепторов нет внутриклеточных частей)	Igα, Igβ (на внутриклеточных частях есть сигнальные участки - ITAM)	CD3 (имеют 2 субъединицы: гамма или дельта и эпсилон), еще есть отдельная дзета - без внеклеточной части. На внутриклеточных частях есть сигнальные участки - ITAM
Корецепторы	CD21, CD19, CD18 - узнают результат работы комплемента (подтверждение для В-клеток, что есть патоген)	CD4, CD8 - неспецифически распознают антиген (узнают МНС, а не пептид; умеют различать МНСI и MHCII)
Основные рецепторы сигналов костимуляции	CD40 (связывается с лигандом CD40L, который экспрессируется Т-клеткой)	CD28 (взаимодействует с комплексом В7 на поверхности антиген-презентирующей клетки)

FcR - рецепторы константных частей иммуноглобулинов

Про локализацию ITIM можно сказать, что есть у НК-клеток

SH2 - домен (Src-homologous) - структура, которая обеспечивает очень аффинное связывание с фосфорилированными тирозином, серином или треонином в составе ITАM и ITIM. Без фосфата нет взаимодействия!

4) Иммунологический синапс. устройство и биологическая роль

Иммунологический синапс - взаимодействие Т-клетки с антиген-презентирующей клеткой (АПК). При этом Т-лимфоцит плотно присасывается к клетке-мишени, в полость впрыскиваются цитокины - чтобы действовать локально. В синапсе также участвуют молекулы адгезии и костимуляции, рецепторы и корецепторы.

5) Роль киназы lck и фосфатазы CD45 в передаче сигнала от антигенных рецепторов лимфоцитов.

При инициации сигнала с TCR фосфатаза CD45 удаляет ингибирующий фосфат с киназы Lck. До этого в неактивном состоянии киназу Lck поддерживает киназа Csk. В неактивном состоянии киназа Lck свернута калачиком: ее SH2-домен связывается с ее же С-концевым фосфорилированным тирозином). После удаления ингибирующего фосфата киназа Lck изменяет конформацию, автоактивируется, фосфорилирует ITAM. ITAM с двумя фосфорилированными тирозинами - субстрат для Src-киназ с двумя SH2-доменами (например, киназа ZAP-70).

6) Основные физиологические последствия активации TCR.

Основные физиологические последствия активации TCR - фосфорилируются различные сигнальные молекулы (LAT и SLP-76), что приводит к:

● активации транскрипционных факторов (через PLCγ)

● повышению клеточной метаболической активности (через Act)

● полимеризации актина и реорганизации цитоскелета (через Vav)

● усилению адгезивных свойств поверхности: усилению “липкости” и кластеризации интегринов (через ADAP)

7) Внутриклеточный кальций и фосфолипиды в активации лимфоцитов. Семейства факторов транскрипции NFAT, NFkB и AP1 .

Активация факторов транскрипции идет через PLCγ - фосфолипазу гамма. Она расщепляет PIP2 (фосфатидилинозитолдифосфат) на IP3 (инозитолтрифосфат) и DAG (диацилглицерол).

IP3 открывает кальциевые каналы в ЭПР и внешней мембране. DAG остается на мембране и привлекает PKC-θ и RasGRP (RAS guanyl-releasing protein), которые запускают МАР-киназный каскад, в котором активируются транскрипционные факторы 3 семейств (это самые важные):

● NFAT (через кальций и кальциневрин); одна из молекул этого семейства - мишень циклоспорина А - вещества, которое способно селективно подавлять Т-клеточный ответ (важно при пересадке органов)

● NFkB (через PKC-θ и CARMA)

● AP1 (через RasGRP, RAS и каскады МАР-киназ)

8) Роль фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K) в костимуляции. Механизм действия CTLA-4.

Молекула костимуляции (В7) появляется в ответ на реакцию врожденного иммунитета. Она узнается молекулой CD28. Через участки с тирозином происходит привлечение и активация фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K). Результатом ее работы является PIP3. PLCγ активируется, только когда привлекается к мембране и садится там на PIP3, заякоренный в мембране.

CTLA-4 - антагонист CD28. Он конкурирует с CD28 за связывание с В7 и всегда побеждает, так как более эффективно связывается за счет того, что делает это кластерами. То есть в присутствии CTLA-4 CD28 не связывается с В7. У CTLA-4 внутри ITIM - ингибирующие сигналы.

9) Роль ИЛ-2 и альфа-цепи рецептора ИЛ-2 в активации цитотоксических Т-клеток.

Для активации Т-киллера обязательно одновременное физическое взаимодействие с той же дендритной клеткой, с которой взаимодействует Т-хэлпер. При взаимодействии Т-хэлпера с ДК в ДК выделяется молекула костимуляции для Т-киллера (ее запоминать не надо, но вы не сможете забыть - она называется “четыре ай бибил” 4-IBBL).

Очень важна сильная положительная обратная связь через ИЛ-2 и CD25 (альфа-цепь высокоаффинного рецептора ИЛ-2 на поверхности Т-киллера). Сначала ИЛ-2 выделяет Т-хэлпер, а потом ИЛ-2 вызывает выработку ИЛ-2 в самом Т-киллере. Так клон Т-киллеров сам подгоняет себя в росте при пролиферации.

ИЛ-2 - пример интеграции сигнальных путей в промоторе его гена. У него в промоторе есть сайты связывания всех транскрипционных факторов из вопроса 3, то есть чтобы его транскрипция шла хорошо, необходим и сигнал от TCR, и сигнал костимуляции - от CD28.

10) Лиганды активирующих и ингибирующих рецепторов NK клеток.

Ингибирующие рецепторы связываются с набором молекул MHCI. Это важно, когда NK-клетка учится распознавать свое - ее будет активировать отсутствие этих лигандов = “отсутствие своего”.

Активирующие рецепторы связываются со стресс-индуцированными лигандами. NK-клетка активируется в ответ на повышение экспрессии стрессорных белков ("стресс-индуцированное свое").

11) Логика развития лимфоцитов в первичных лимфоидных органах. Положительная и отрицательная селекция.

Пролиферация - экспрессия первой цепи Pre-B или Pre-T - снова пролиферация - экспрессия второй цепи (теперь есть полные антигенные рецепторы) - селекция (будущий лимфоцит элиминируется, если очень сильно связывается с антигеном либо не связывается вовсе).

Селекция в костном мозге: созревание В-клеток, экспрессирующих два иммуноглобулина - IgM и IgD + отбор клеток, реагирующих только на чужеродные антигены.

B-клетки, иммуноглобулиновые рецепторы которых способны взаимодействовать с собственными антигенами, либо погибают в результате апоптоза, либо приходят в состояние ареактивности (анергии).

Селекция в тимусе: Т-клетки экспрессируют или CD4 (будут хелперами), или CD8 (будут киллерами). Собственно селекция - по TCR-сигналу: если его нет или он сильный - клетка погибает. Если слабый - будет наивная Т-клетка, если умеренный - Т-регуляторная клетка.

12) Способы удаления из популяции зрелых лимфоцитов потенциально аутореактивных клонов. Редактирование антигенных рецепторов лимфоцитов.

Это было на примере В-лимфоцитов.

Если В-лимфоцит связался с растворенным аутоантигеном, то образуется анергичная В-клетка с с высоким уровнем экспрессии IgD (индукция анергии без костимуляции - механизм иммунологической толерантности).

Если В-лимфоцит связался со связанным с поверхностью аутоантигеном (на эритроцитах, МНС, то возможно редактирование рецептора в целях изменения специфичности (путем продолжения экспрессии RAG, перестройки генов легких цепей).

Если редактирование не получилось, апоптоз.

13) Первичный и вторичный иммунный ответ. Переключение с IgM на IgG, клетки памяти.

Первичный иммунный ответ - рецепторы лимфоцитов представлены IgM, низкая специфичность связывания с элементами патогенной архитектуры, IgM собран в пентамеры (первая встреча с патогеном, ответ развивается долго). Далее - выработка высокоспецифичного IgG (“подбором” - см. vdj-рекомбинацию), лимфоциты выбрасывают ген константной части IgM

Вторичный иммунный ответ - повторная встреча с патогеном, уже есть лимфоциты с нужным антигеном, ответ развивается очень быстро

Клетки памяти - лимфоциты, формирующие вторичный иммунный ответ

14) Особенности физиологии антигенных рецепторов B-1 и гамма-дельта-Т клеток, позволяющие отнести их к "врожденным лимфоцитам".

популяция клеток В1 – они развиваются в печени новорожденных . Там они производят IgM (при активации – растворимые ИгМ). У них ограничен репертуар специфичности, используют только некоторые V-гены. Изначально настроены на часто встречающиеся гликаны на поверхности бактерий, на некоторые собственные антигены (регуляция, супрессорные цитокины), на собственные стрессорные антигены (экспрессируются в случае повреждений). В1-клетки не формируют иммунологической памяти . Каждый раз, как первый раз. ИгМ всегда в одном и том же количестве.

В1 клетки добавляют мало нуклеотидов на стыки сегментов, репертуар их V-генов ограниченный. Находятся в перитонеальной и плевральной полостях. В отличие от В2 клеток, которые живут и гибнут и обновляются в КМ, В1 клетки, заселившись на свои места локации, самообновляются на месте. Умеют производить самопроизвольно на высоком уровне IgM, часто имеют специфичность к углеводородам. Не формируют памяти.

Гамма-дельта T‐клетки могут взаимодействовать с MHCIb, но не с классическими молекулами MHC, и не требуют процессинга антигена для распознввания.

Для большинства гамма-дельта T- клеток лиганды точно не известны.

Гамма-дельта клеток довольно много там же, где В1 клетки. Они необходимы для распознавания небольших фосфолипидов. Есть в перитонеальной полости, их много в эпидермисе кожи, и некоторые из них (которые в частности специфичны к белкам бутирофилинового семейства) выполняют роль распознавания стресса. Бутирофилины на периферии экспрессируются в результате стресса. Пока лиганда нет, экспрессируются иммуносупрессорные цитокины. А при появлении достаточного количества лиганда, включается запуск иммунного ответа. Не формируют иммунологической памяти, относятся к клеткам врожденного иммунитета.

15) Позитивная селекция CD4+ и CD8+ Т-клеток в тимусе. MHC-рестрикция.

В кортикальной зоне тимуса происходит позитивная селекция Т-клеток - удаление клеток, у которых очень слабый сигнал от TCR.

Положительной селекции подвергаются дважды положительные тимоциты (CD4+CD8+) Дважды положительные клетки очень чувствительны к апоптозу (в связи с низкой экспрессией ими антиапоптотических факторов, таких, как Вс1-2 и Bcl-XL). Для выживания клеткам нужна поддержка микроокружения. Сигнал, необходимый для выживания, тимоциты получают в ходе положительной селекции. Положительная селекция обеспечивает отбор только тех тимоцитов, которые экспрессируют TCR, обладающие сродством к молекулам МНС. Если TCR обладает сродством к молекуле МНС, тимоцит получает поддерживающий сигнал, основными результатами которого служат повышение экспрессии антиапоптотического фактора Вс1-2 и продвижение тимоцита по клеточному циклу. Внешний признак успешного прохождения тимоцитом положительной селекции - экспрессия маркера активации клетки CD69, а также молекул CD5, CD27 и костимулирующей молекулы CD28, сопровождающаяся повышением плотности экспрессии рецепторного комплекса TCR-CD3на поверхности клетки. Т-лимфоциты, рецепторы которых лишены сродства к МНС, подвергаются апоптозу «по умолчанию».

MHC-рестрикция – распознавание Т-лимфоцитами фрагментов антигенов только в контексте МНС (исключение - суперантигены).

МНС индивидуальны. Т-лимфоциты проходят позитивную селекцию на молекулах MHC, которые у каждого индивидуума свои, и пептидах, которые способны с этими аллелями связаться. У другого индивидуума набор молекул MHC будет другой, пептиды получатся тоже другие, в результате репертуар специфичностей зрелых лимфоцитов также будет отличаться.

Развитие тимоцитов зависит от MHC. если мы подсадим мышке рецепторы на МНС1, то на выходе мы увидим только цитотоксические Т-клетки. У развивающихся тимоцитов в принципе не будет шанса экспрессировать рецептор на MHC2. То же будет, если подсадим мышу рецептор на MHC2.

16) Негативная селекция тимоцитов. Aire и Fas/FasL.

Каким образом развивающимся тимоцитам удается показать все собственные антигены, опасные с точки зрения аутореактивности (это и есть негативная селекция)?

Было непонятно, пока не открыли ген AIRE – это фактор транскрипции, под контролем которого находится около 100 специфичных белков, которые он запускает время от времени в некоторых клетках тимусного эпителия. Индуцирует экспрессию органо- или тканеспецифических генов в тимусе:

Insulin (пожелудочная железа)

Interphotoreceptor retinoid-binding protein (IRBP) (глаз)

Odorant binding protein 1a (слезные железы)

Vomeromodulin (легкие)

Если запустить небольшую часть на некоторое время – ничего страшного не произойдет, но в итоге все покажем, что надо. Чтобы поставить ген под контроль AIRE, или убрать, надо просто поменять пару нуклеотидов в промоторном участке гена (легкая регуляция).

Это один из механизмов центральной толерантности. Очень легко настраиваемый - нужно всего лишь поменять несколько нуклеотидов в промоторе для регуляции.

Нарушения функции AIRE вызывают аутоиммунный полигландулярный синдром 1-го типа, или хронический кожно-слизистый кандидиоз (autoimmune polyendocrinopathy-candidiasis- ectodermal dystrophy, APECED) - редкое наследственное заболевание, характеризующееся аутоиммунным ответом на ткани разных органов, преимущественно эдокринных желез.

AIRE-зависимая экспрессия тканеспецифических антигенов в клетках тимусного эпителия - один из механизмов центральной толерантности .

Если тимоцит аутореактивный, то он точно рано или поздно во время созревания встретиться со своим пептидом, и будет уничтожен отбором.

FasL и Fas обеспечивают апоптоз (если не удалось перестроить рецептор лимфоцита). Это цитокин и его рецептор, обеспечивающие структурный (инструктивный?) апоптоз. Мыши-нокауты по этим генам - гипертолерантность лимфоцитов, аутоиммунное действие.

17) Роль цитокинов в дифференцировке Т-хелперов на периферии.

18) Негативные последствия несбалансированной дифференцировки Т-хелперов.

Тимусе T-лимфоциты дифференцируются, приобретая Т-клеточные рецепторы (англ. TCR) и различные ко-рецепторы (поверхностные маркеры). Играют важную роль в приобретённом иммунном ответе. Обеспечивают распознавание и уничтожение клеток, несущих чужеродные антигены, усиливают действие моноцитов, NK-клеток, а также принимают участие в переключении изотипов иммуноглобулинов (в начале иммунного ответа B-клетки синтезируют IgM, позже переключаются на продукцию IgG, IgE, IgA).

1 Типы Т-лимфоцитов
- 1.1 Т-хелперы
- 1.2 Т-киллеры
- 1.3 Т-супрессоры
2 Дифференциация в тимусе
- 2.1 β-селекция
- 2.2 Позитивная селекция
- 2.3 Негативная селекция
3 Активация
4 Примечания

Типы Т-лимфоцитов

Т-клеточные рецепторы (англ. T-Cell Receptor (TCR)) являются основными поверхностными белковыми комплексами Т-лимфоцитов, ответственными за распознавание процессированных антигенов, связанных с молекулами главного комплекса гистосовместимости (англ. Major Histocompatibility Complex (MHC)) на поверхности антигенпрезентирующих клеток. Т-клеточный рецептор связан с другим полипептидным мембранным комплексом, CD3. функции CD3 комплекса входит передача сигналов в клетку, а также стабилизация Т-клеточного рецептора на поверхности мембраны. Т-клеточный рецептор может ассоциироваться с другими поверхностными белками, TCR корецепторами. зависимости от корецептора и выполняемых функций различают два основных типа Т клеток.

Т-хелперы

Т-хелперы (от англ. helper - помощник) - Т-лимфоциты, главной функцией которых является усиление адаптивного иммунного ответа. Активируют Т-киллеры, B-лимфоциты, моноциты, NK-клетки при прямом контакте, а также гуморально, выделяя цитокины. Основным признаком Т-хелперов служит наличие на поверхности клетки молекулы корецептора CD4. Т-хелперы распознают антигены при взаимодействии их Т-клеточного рецептора с антигеном, связанным с молекулами главного комплекса гистосовместимости II класса (англ. Major Histocompatibility Complex II (MHC-II)).

Т-киллеры

Т-хелперы и Т-киллеры образуют группу эффекторных Т-лимфоцитов , непосредственно ответственных за иммунный ответ. то же время существует другая группа клеток, регуляторные Т-лимфоциты , функция которых заключается в регулировании активности эффекторных Т-лимфоцитов. Модулируя силу и продолжительность иммунного ответа через регуляцию активности Т-эффекторных клеток, регуляторные Т-клетки поддерживают толерантность к собственным антигенам организма и предотвращают развитие аутоиммунных заболеваний. Существуют несколько механизмов супрессии: прямой, при непосредственном контакте между клетками, и дистантный, осуществляющийся на расстоянии - например, через растворимые цитокины.

Т-супрессоры

γδ Т-лимфоциты представляют собой небольшую популяцию клеток с видоизмененным Т-клеточным рецептором. отличие от большинства других Т-клеток, рецептор которых образован двумя α и β субъединицами, Т-клеточный рецептор γδ лимфоцитов образован γ и δ субъединицами. Данные субъединицы не взаимодействуют с пептидными антигенами презентированными MHC комплексами. Предполагается, что γδ Т-лимфоциты участвуют в узнавании липидных антигенов.

Дифференциация в тимусе

Все Т-клетки берут свое начало от гемопоэтических стволовых клеток красного костного мозга, которые мигрируют в тимус и дифференциируются в незрелые тимоциты . Тимус создает микросреду, необходимую для развития полностью функционального репертуара Т-клеток, который является МНС-ограниченным и толерантным к самому себе.

Дифференциация тимоцитов разделяется на разные стадии в зависимости от экспрессии различных поверхностных маркеров (антигенов). На самой ранней стадии, тимоциты не экспрессируют CD4 и CD8 корецепторов, и поэтому классифицируются как двойные негативные (англ. Double Negative (DN)) (CD4-CD8-). На следующей стадии тимоциты экспрессируют оба корецептора и называются двойными позитивными (англ. Double Positive (DP)) (СD4+CD8+). Наконец на финальной стадии происходит селекция клеток, которые экспрессируют только один из корецепторов (англ. Single Positive (SP)): или (CD4+), или (CD8+).

Раннюю стадию можно разделить на несколько подстадий. Так, на подстадии DN1 (англ. Double Negative 1), тимоциты имеют следующую комбинацию маркеров: CD44+CD25-CD117+. Клетки с данной комбинацией маркеров ещё называют ранними лимфоидными предшественниками (англ. Early Lymphoid Progenitors (ELP)). Прогрессируя в своей дифференциации, ELP клетки активно делятся и окончательно теряют способность трансформироваться в другие типы клеток (например В-лимфоциты или миелоидные клетки). Переходя на подстадию DN2 (англ. Double Negative 2), тимоциты экспрессируют CD44+CD25+CD117+ и становятся ранними Т-клеточными предшественниками (англ. Early T-cell Progenitors (ETP)). течение DN3 подстадии (англ. Double Negative 3), ETP клетки имеют комбинацию CD44-CD25+ и вступают в процесс β-селекции.

β-селекция

Гены Т-клеточного рецептора состоят из повторяющихся сегментов, принадлежащих к трем классам: V (англ. variable), D (англ. diversity) и J (англ. joining). процессе соматической рекомбинации генные сегменты, по одному из каждого класса, соединяются вместе (V(D)J рекомбинация). Объединённая последовательность сегментов V(D)J приводит к появлению уникальных последовательностей для вариабельных доменов каждой из цепей рецептора. Случайный характер образования последовательностей вариабельных доменов позволяет генерировать Т-клетки, способные распознавать большое количество различных антигенов, и, как следствие, обеспечивать более эффективную защиту против быстро эволюционироющих патогенов. Однако этот же механизм зачастую приводит к образованию нефункциональных субъединиц Т-клеточного рецептора. Гены, кодирующие TCR-β субъединицу рецептора, первыми подвергаются рекомбинации в DN3 клетках. Чтобы исключить возможность образования нефункционального пептида, TCR-β субъединица образует комплекс с инвариабельной пре-TCR-α субъединицей, формируя т. н. пре-TCR рецептор. Клетки, неспособные образовывать функциональный пре-TCR рецептор, погибают в результате апоптоза. Тимоциты, успешно прошедшие β-селекцию, переходят на подстадию DN4 (CD44-CD25-) и подвергаются процессу позитивной селекции .

Позитивная селекция

Клетки, экспрессирующие на своей поверхности пре-TCR рецептор все ещё не являются иммунокомпетентными, так как не способны связываться с молекулами главного комплекса гистосовместимости (MHC). Для узнавания молекул MHC TCR-рецептором необходимо наличие CD4 и CD8 корецепторов на поверхности тимоцитов. Образование комплекса между пре-TCR рецептором и CD3 корецептором приводит к ингибированию перестроек генов β субъединицы и в то же время вызывает активацию экспрессии генов CD4 и CD8. Таким образом тимоциты становятся двойными позитивными (DP) (CD4+CD8+). DP тимоциты активно мигрируют в корковое вещество тимуса где происходит их взаимодействие с клетками кортикального эпителия, экспрессирующими оба MHC комплекса (MHC-I и MHC-II). Клетки, неспособные взаимодействовать с MHC комплексами кортикального эпителия подвергаются апоптозу, в то время как клетки успешно прошедшие такое взаимодействие, начинают активно делиться.

Негативная селекция

Тимоциты, прошедшие позитивную селекцию, начинают мигрировать к кортико-медуллярной границе тимуса. Попадая в медуллу, тимоциты взаимодействуют с собственными антигенами организма презентированными на MHC комплексах медуллярных тимических эпителиальных клеток (мТЭК). Тимоциты, активно взаимодействующие с собственными антигенами подвергаются апоптозу. Негативная селекция предотвращает появление само-активирующихся Т-клеток способных вызывать аутоиммунные заболевания, являясь важным элементом иммунологической толерантности организма.

Активация

Т-лимфоциты, успешно прошедшие позитивную и негативную селекцию в тимусе, попавшие на периферию организма, но не имевшие контакта с антигеном называются наивными Т-клетками (англ. Naive T cells). Основной функцией наивных Т клеток является реакция на патогены, прежде не известные иммунной системе организма. После того как наивные Т клетки распознают антиген, они становятся активированными. Активированные клетки начинают активно делиться образуя множество клонов. Некоторые из этих клонов превращаются в эффекторные Т- клетки , которые выполняют функции специфичные для данного типа лимфоцита (например выделяют цитокины в случае Т-хелперов или же лизируют пораженные клетки в случае Т-киллеров). Другая половина активированных клеток трансформируется в Т-клетки памяти . Клетки памяти сохраняются в неактивной форме после первичного контакта с антигеном до тех пор, пока не наступает повторное взаимодействие с тем же антигеном. Таким образом, Т-клетки памяти хранят информацию о ранее действовавших антигенах и формируют вторичный иммунный ответ, осуществляющийся в более короткие сроки, чем первичный.

Взаимодействия Т-клеточного рецептора и корецепторов (СD4, CD8) с главным комплексом гистосовместимости важно для успешной активации наивных Т-клеток, однако само по себе не достаточно для дифференциации в эффекторные клетки. Для последующей пролиферации активированных клеток необходимо взаимодействие т. н. костимулирующих молекул. Для Т-хелперов такими молекулами являются CD28 рецептор на поверхности Т-клетки и иммуноглобулин B7 на поверхности антигенпрезентирующей клетки.

Примечания

Murphy K., Travers P., Walport M. Janeway"s Immunobiology. - New York: Garland Science, 2011. - 888 p. - ISBN 0-8153-4123-7.
Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. Molecular Biology of the Cell. - New York: Garland Science, 2002. - 1367 p. - ISBN 0-8153-3218-1.
Holtmeier W., Kabelitz D. Gammadelta T cells link innate and adaptive immune responses // Chemical immunology and allergy. - 2005. - Vol. 86. - P. 151–83. - ISBN 978-3-8055-7862-2. - DOI:10.1159/000086659 - PMID 15976493.
Schwarz B. A., Bhandoola A. Trafficking from the bone marrow to the thymus: a prerequisite for thymopoiesis // Immunol. Rev.. - 2006. - Vol. 209. - P. 47–57. - DOI:10.1111/j.0105-2896.2006.00350.x - PMID 16448533.
Sleckman B. P. Lymphocyte antigen receptor gene assembly: multiple layers of regulation // Immunol Res. - 2005. - Vol. 32. - P. 153-8.

Кровь
Кроветворение	Костный мозг человека Эритропоэз Лейкопоэз
Компоненты	Плазма Эритроциты Гематокрит Тромбоциты Лейкоциты: Гранулоциты (Нейтрофилы Эозинофилы Базофилы) Агранулоциты (Лимфоциты (T- B- NK-) Моноцит)
Биохимия	Группа крови Резус-фактор Буферные системы (Ацидоз Алкалоз) Сыворотка Гликемия (Гипер- Гипо-)
Заболевания	Анемия Лейкоз Коагулопатия (Гемофилия Болезнь Виллебранда) Гемобластозы
См. также	Гематология Онкогематология

t лимфоциты выше, t лимфоциты норма, t лимфоциты повышены, t лимфоциты понижены