к МНС I класса

формируются "одинарные позитивы"

Отрицательная селекция т-лимфоцитов

сохраняются только те , чтоне проявляют сродства к собственным молекулам

уничтожаются те , чтопроявляют сродство к собственным молекулам , ассоциированным с молекулами МНС

Наивные специфичные т-лимфоциты

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 иотрицательная 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 (С D 4 CD 8 ) 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.

Центральными органами иммунной системы являются костный мозг и вилочковая железа (тимус). Это органы воспроизведения и се­лекции клеток иммунной системы. Здесь про­исходит лимфопоэз - рождение, размножение (пролиферация) и дифференцировка лимфо­цитов до стадии предшественников или зре­лых неиммунных (наивных) клеток, а также их

«обучение». Внутри тела человека эти органы имеют как бы центральное расположение.

У птиц к центральным органам иммунной системы относят сумку Фабрициуса (bursa Fabricii), локализованную в области клоаки. В этом органе происходит созревание и раз­множение популяции лимфоцитов - проду­центов антител, вследствие чего они получили название В-лимфоциты У млекопитающих этого анатомического об­разования нет, и его функции в полной мере выполняет костный мозг. Однако традицион­ное название «В-лимфоциты» сохранилось.

Костный мозг локализуется в губчатом веществе костей (эпифизы трубчатых костей, грудина, реб­ра и др.). В костном мозге находятся полипотентные стволовые клетки, которые являются родо­начальницами всех форменных элементов крови и, соответственно, иммунокомпетентных клеток. В строме костного мозга происходит дифферен­цировка и размножение популяции В-лимфоцитов, которые затем разносятся по всему организму кровотоком. Здесь же образуются предшествен­ники лимфоцитов , которые впоследствии мигри­руют в тимус, - это популяция Т-лимфоцитов. Фагоциты и некоторые дендритные клетки также образуются в костном мозге. В нем можно обна­ружить и плазматические клетки . Они образуются на периферии в результате терминальной дифференцировки В-лимфоцитов, а затем мигрируют назад, в костный мозг.

Вилочковая железа, или тимус , или зобная же­леза, располагается в верхней части загрудинного пространства. Этот орган отличает осо­бая динамика морфогенеза. Тимус появляется в период внутриутробного развития. К моменту рождения человека его масса составляет 10-15 г, окончательно он созревает к пятилетнему воз­расту, а максимального размера достигает к 10-12 годам жизни (масса 30-40 г). После периода полового созревания начинается инволюция органа - происходит замещение лимфоидной ткани жировой и соединительной.

Тимус имеет дольчатое строение. В его структуре различают мозговой и корковый слои.

В строме коркового слоя находится большое количество эпителиальных клеток коры, названных «клетки-няньки», которые своими отростками образуют мелкоячеистую сеть, где располагаются «созревающие» лимфоциты. В пограничном, корково-мозговом слое располагаются дендритные клетки тимуса, а в мозговом - эпителиальные клетки Предшественники Т-лимфоцитов, которые образовались из стволовой клетки в костноммозге, поступают в корковый слой тимуса.
Здесь под влиянием тимических факторов они активно размножаются и дифференцируются (превращаются) в зрелые Т-лимфоциты, а также «учатся» распознавать чужеродные антигенные детерминанты.

Процесс «обучения» состоит из двух этапов, разделенных по месту и времени, и ивиочает «положительную» и «отрицательную » селекцию.

Положительная селекция . Суть ее заключается в «поддержке» клонов Т-лимфоцитов, рецепторы которых эффективно связались с экспрессированными на эпителиальных клетках собственными молекулами МНС, независимо от структуры инкорпорированных собственных олигопептидов. Активировавшиеся в результате кон­такта клетки получают от эпителиоцитов ко­ры сигнал на выживание и размножение (рос­товые факторы тимуса), а нежизнеспособные или ареактивные клетки погибают.

«Отрицательную» селекцию осуществляют дендритные клетки в пограничной, корково-мозговой зоне тимуса. Ее основная цель - «выбраковка» аутореактивных клонов Т-лим­фоцитов. Клетки, позитивно реагирующие на комплекс МНС-аутологичный пептид, под­вергаются уничтожению путем индукции у них апоптоза.

Итоги селекционной работы в тимусе весь­ма драматичны: более 99 % Т-лимфоцитов не выдерживают испытаний и погибают. Лишь менее 1 % клеток превращается в зрелые не-иммунные формы, способные распознать в комплексе с аутологичными МНС только чу­жеродные биополимеры. Ежесуточно около 10 6 зрелых «обученных» Т-лимфоцитов покидают тимус с крово- и лимфотоком и мигри­руют в различные органы и ткани.

Созревание и «обучение» Т-лимфоцитов в тимусе имеют важное значение для формиро­вания иммунитета. Отмечено, что эссенциальное отсутствие или недоразвитие тимуса ведет к резкому снижению эффективности иммунной защиты макроорганизма. Такое явление на­блюдается при врожденном дефекте развития вилочковой железы - аплазии или гипоплазии

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.

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.

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