2981 0
Активация Т- и В-клеток, которые экспрессируют подходящие рецепторы, завершается пролиферацией - увеличением численности (экспансией) лимфоцитарного клона - и дальнейшей дифференцировкой в эффекторные клетки; небольшое количество размножившихся клеток станет клетками памяти. Однако эффекторные функции Т- и В-клеток совершенно различны.
Активация и дифференцировка Т-клеток приводят к синтезу и выделению ряда цитокинов, воздействующих на множество различных типов клеток, или, наоборот, к развитию эффекторных клеток, которые об ладают прямым цитотоксическим действием на клетки хозяина. Напротив, активация и дифференцировка В-клеток приводят к образованию антител. В этой главе более детально описано, как активируются и исполняют свои эффекторные функции Т- и В-клетки.
Активация СD4+-Т-клеток
СD4+-Т-клет-ки, которые играют ключевую роль при ответах почти на все белковые антигены, активируются экзогенными антигенами. Вначале рассмотрим, как эти экзогенные антигены захватываются в организме антигенпрезентирующими клетками (АПК) и как впоследствии АПК взаимодействуют с CD4+-T-клетками.Специализированные клетки, представляющие антиген Т-клеткам
Антиген может попасть в организм разными путями. В этих участках вторжения антигена находятся специализированные, или профессиональные, АПК - особенно в дыхательных путях, ЖКТ и коже, а также в лимфоидных органах и других тканях по всему телу. Наиболее важными из них являются клетки, производные миелоидного ростка костного мозга, - дендритные клетки и макрофаги. Функциями АПК являются захват антигена, его процессинг и презентация Т-клеткам, а также обеспечение костимуляторными сигналами, которые активируют наивные Т-клетки.Дендритные клетки - это гетерогенное семейство клеток, которые можно обнаружить во многих тканях, включая тимус. Эти клетки необходимы для инициации ответа первичных, или наивных, Т-клеток, т.е. при первой активации Т-клеток чужеродным антигеном. Для эффективного функционирования дендритных клеток в качестве АПК необходимы многие свойства: они коститутивно экспрессируют высокие уровни МНС II класса (а также и I класса).
Кроме этого дендритные клетки очень подвижны, быстро перемещаются из мест, где вошли в контакт с антигеном, в лимфатические узлы , в которых смогут взаимодействовать с Т-клетками. Более того, захват и процессинг дендритными клетками антигенов, в частности микробных возбудителей, индуцируют костимуляторные сигналы, которые необходимы для активации наивных Т-клеток. Далее эти свойства описаны более детально.
Рис. 10.1. Созревание дендритной клетки после взаимодействия с бактерией в ткани
На рис. 10.1 показано, что взаимодействие антигена с дендритной клеткой в ткани определяет ее созревание, приводящее в конечном счете к тому, что несущая антиген клетка выходит из ткани в лимфатический узел, дренирующий этот участок. Антиген, показанный на рисунке, - грамотрицательная бактерия, захватывается незрелой дендритной клеткой в ткани. Бактерия взаимодействует с Toll-подобным рецептором (TLR) , который экспрессирует дендритная клетка.
Семейство TLR является паттернраспознающими молекулами, экспрессирующимися на клетках врожденной иммунной системы. Они взаимодействуют с инфекционным микроорганизмом или его компонентами: отдельными бактериальными продуктами, такими как ДНК, липопротеин и липополисахарид. Некоторые TLR взаимодействуют с различными бактериальными компонентами, тогда как другие, как предполагается, - с вирусными продуктами. Клеточная стенка грамотрицательной бактерии содержит липополисахарид и взаимодействует с TLR-4, экспрессирующимся на дендритной клетке. Это взаимодействие, связанное с захватом бактерии в клетку, активирует феномен.
Белковые компоненты бактерии процессируются до пептидов в вакуолях с кислым содержимым по пути МНС II класса. На клеточной поверхности появляется большое количество костимулирующих молекул семейства В7 (CD80/CD86), концентрация молекул МНС II класса также возрастает. Дендритная клетка тоже синтезирует высокие концентрации хемокинов и провоспалительных цитокинов, которые являются растворимыми факторами, увеличивающими или вызывающими воспалительный ответ в тканях. К этим цитокинам относят фактор некроза опухоли (TNF) а и IL-12.
Таким образом, дендритная клетка, содержащая поцессированные пептиды, покидает ткань, в которой встретилась с антигеном, и мигрирует по лимфатическим сосудам в лимфатический узел, дренирующий эту ткань. (Миграция из ткани ассоциирована с повышением экспрессии дендритными клетками хемокинового рецептора CCR7.) В Т-клеточной области лимфатического узла уже зрелая дендритная клетка, экспрессирующая высокие уровни МНС II класса и костимулирующих молекул, презентирует пептиды наивной CD4+-T-клеткe, экспрессирующей Т-клеточный рецептор, специфичный для особой комбинации МНС и пептида.
Заметим, что при отсутствии сигнала, индуцированного антигеном, незрелые дендритные клетки экспрессируют низкие концентрации костимулирующих молекул. Таким образом, антигены, не индуцирующие высокие уровни костимулирующих функций, не активируют наивные Т-клетки. Вот почему встреча дендритной клетки с собственными молекулами в нормальной ткани не приводит к активации этой клетки или Т-клеток - поскольку не индуцируется костимулирующая функция
Сходным образом для Т-клеточного и антительного ответов на многие «безвредные» антигены (например, белок куриного яйца, введенный мыши) необходимо присутствие адъюванта - такого как полный адъювант Фрейнда - который включает бактерии или бактериальные компоненты. Бактериальные компоненты адъюванта используются для активации АПК, в особенности для экспрессии костимулирующих молекул. В отсутствие этого добавочного сигнала даже чужеродный антиген может вызвать низкий ответ или вообще его не вызвать.
Миграция АПК, несущих антиген в дренирующий узел, сочетается со способностью наивных Т-клеток рециркулировать по лимфатическим сосудам в лимфатические узлы. Это увеличивает вероятность того, что единичный Т-лимфоцит, экспрессирующий подходящий TCR (по приблизительной оценке это примерно один из общей популяции, составляющей 105-106 клеток), взаимодействует с АПК, несущей антиген. В самом деле, исследования свидетельствуют, что это взаимодействие происходит в организме в течение нескольких часов после введения антигена.
Взаимодействие несущих антиген АПК и Т-клеток - особенно активированных и Т-клеток памяти - может происходить в любой ткани, зараженной или поврежденной антигеном. Каскад событий, развивающихся после того, как АПК в соединении с пептидом взаимодействует с СD4+-Т-клеткой, описывается далее.
Парные взаимодействия на поверхности АПК и CD4+-T-клетки
Пептид/МНС и TCR
Взаимодействие комплекса пептид-молекула МНС II класса, экспрессированного на АПК, и вариабельных областей Vα + Vβ TCR на Т-клетке называют первым сигналом Т-клеточной активации. Это взаимодействие необходимо, но в основном недостаточно для Т-клеточной активации, особенно для активации наивных СD4+-Т-клеток, вследствие низкой склонности к взаимодействию между TCR и комплексом пептид-МНС.Главный комплекс гистосовместимости II класса и CD4
Взаимодействие неполиморфного участка молекулы МНС II класса (т.е. вне связывающей пептид полости) с дополнительным рецептором CD4 значительно повышает способность Т-клетки отвечать на антиген. Показано, что взаимодействие CD4-МНС II класса делает клетку в 100 раз более чувствительной к антигену, чем при его отсутствии. Рецептор CD4 играет важную роль в трансдукции Т-клеточного сигнала.
Рис. 10.2. Ключевые взаимодействия клеточных поверхностей, ведущие к активации Т-клеток и секреции цитокинов. Штриховкой указана экспрессия, повышающаяся при активации
Предполагается, что после того как комплекс пептид-МНС свяжется с TCR, CD4 приближается к TCR, и цитоплазматический хвост CD4, связанный с ферментом, участвует в Т-клеточной активации; «группирование» CD4 с TCR добавляет этот фермент в комплекс, формирующийся для передачи сигнала.
Костимулирующие пары: В7 с CD28 или CD152, CD40 с CD154
Костимулятор, или второй сигнал, усиливает и поддерживает сигналы, образовавшиеся при взаимодействии МНС - пептид - TCR. Костимуляторы необходимы для активации наивных (непримированных) Т-клеток, но менее важны для активации ранее примированных Т-клеток.Наиболее изучены костимуляторные взаимодействия между семейством молекул, названным В7, которые экспрессируются на профессиональных АПК (таких как дендритные клетки, макрофаги и активированные В-лимфоциты), и CD28, конститутивно экспрессируемыми на Т-клетках. Больше всего известно о молекулах CD80 и CD86 семейства В7 (В7.1 и В7.2 соответственно); обе связываются с CD28. В настоящее время не ясно, обладают ли CD80 и CD86 разными функциями. Они также взаимодействуют с другой молекулой на Т-клеточной поверхности - CD152 (называемой CTLA-4), которая индуцируется при Т-клеточной активации. Молекула CD152 относится к тому же семейству молекул, что и CD28, но играет в активации Т-клеток другую роль. Костимуляторные функции других молекул семейств В7 и CD28 в настоящее время уточняются.
Взаимодействие комплекса пептид-МНС с TCR также усиливает экспрессию CD154 (лиганд CD40-CD40L) на Т-клетке. Молекула CD154 взаимодействует с CD40, постоянно экспрессируемой АПК, такими как дендритные клетки и макрофаги, а также В-клетками. Взаимодействие CD40-CD154 вызывает повышение экспрессии В7 на поверхности АПК и таким образом усиливает взаимодействие В7-CD28 между АПК и Т-клеткой. Взаимодействие CD154 на активированной Т-клетке с CD40, экспрессируемой на В-клетке, играет ключевую роль во взаимодействии Т- и В-клеток.
Молекулы адгезии: CD54 с CD11a/CD18, CD58 с CD2
Две пары адгезивных взаимодействий усиливают и стабилизируют взаимодействие АПК и Т-клетки на несколько часов, которые клеткам необходимо провести в контакте для активации Т-лимфоцита. Первое взаимодействие осуществляется между CD54 (молекула межклеточной адгезии 1; intercellular adhesion molecule 1 - ICAM-1), экспрессируемой на АПК, и интегрином CD11a/CD18 (антиген, связанный с функционированием лейкоцитов 1; leukocyte function-associated antigen 1 - LFA-1), экспрессируемым на Т-клетке.Второе взаимодействие осуществляется между CD58 (LFA-3), экспрессируемыми на АПК, и CD2, экспрессируемыми на Т-клетке. Кроме того, предполагается, что эти адгезивные взаимодействия замедляют отделение АПК от Т-клеток при первом взаимодействии; это обеспечивает необходимое время для сканирования TCR поверхности АПК в поисках подходящего комплекса МНС II класса - пептид.
Иммунологический синапс
По нынешним представлениям при взаимодействии АПК и пептида с СD4+-Т-клеткой формируется область межклеточного контакта, называемая иммунологическим синапсом. Кроме комплекса МНС-пептид и TCR, синапс формируют пары адгезионных молекул, описанные ранее, и молекулы В7-CD28 на поверхности Т-клетки и АПК. (Входит ли взаимодействие CD40 - CD154 в синапс, еще не решено.) Кроме того, со стороны Т-клетки синапс формируют сигнальные молекулы, рекрутируемые изнутри Т-клетки, и белки цитоскелета. Похоже, что синапс необходим для поддержания обмена сигналами между клетками, который продолжается, пока АПК и T-клетка не разойдутся после контакта длительностью около 8 ч.Синапс динамично формируется и развивается; его состав и структура меняются с течением времени после первого контакта. Например, парные молекулы адгезии CD54 (ICAM-1) и CD11а/ CD18 (LFA-1) находятся в различных зонах синапса и появляются в разное время от момента первого контакта между клетками. Кроме того, другие молекулы включаются или исключаются из синапса спустя разное время от момента первого контакта.
Данные нескольких экспериментов свидетельствуют, что после активации Т-клетки реорганизуют свою структуру, как внутренний цитоскелет, так и клеточную мембрану. В мембране Т-клеток структура липидов негомогенна; они формируют так называемые микродомены, или липидные «плоты», обогащенные холестерином и гликосфинголипидами. При активации Т-клеток эти липидные «плоты», которые до этого были распределены по мембране, подтягиваются к синапсу и приносят с собой компоненты межклеточных сигналов. Это перемещение также выталкивает из зоны контакта молекулы, не вовлеченные во взаимодействие АПК с Т-клеткой.
Межклеточные события при активации СD4+-Т-клетки
Множество недавних исследований было посвящено идентификации последовательности активационных событий внутри СD4+-Т-клетки после первоначального контакта с АПК, экспрессирующей пептид, связанный с молекулой МНС II класса. Тем не менее все стадии этого сложного и взаимосвязанного процесса полностью не понятны, хотя определенно известно, что активационный каскад распространяется в определенном порядке от поверхности клетки через цитоплазму в ядро. Также известно, что некоторые события происходят за секунды, другие - через минуты, а некоторые - спустя часы после начала взаимодействия. Основные события при активации Т-клеток описаны на рис. 10.3.Стартовый сигнал
Связывание комплекса МНС-пептид с внеклеточными вариабельными областями (Vα+Vβ) TCR приводит к передаче сигнала через плотно связанные молекулы CD3 и ξ внутрь Т-клетки. Природа передачи через мембрану в настоящее время еще не известна: возможно, она связана с агрегацией нескольких молекул TCR в мембране клетки (подобно первым шагам активации через В-клеточный рецептор, как будет описано далее) или с конформационными изменениями трансмембранной области цепей TCR.
Рис. 10.3. Внутриклеточные события при активации Т-лимфоцита. Для простоты показаны только по одной цепи CD3, ξ и один фосфорилированный ITAM. Оранжевые полукруги обозначают фосфатные группы, добавленные к активированной молекуле
Фосфорилирование киназ, сборка и активация сигнального комплекса на клеточной мембране
После связывания лиганда с TCR одним из первых событий, определяемых в Т-клетке через несколько секунд, является активация тирозиновых киназ - ферментов, которые активируют белки путем присоединения фосфатных групп к остаткам тирозина. Тирозинкиназы связаны с цитоплазматическими участками комплекса TCR и молекул CD4. (Предполагают, что мембранный белок CD45 - тирозиновая фосфатаза, активирует эти киназы, удаляя ингибирующие фосфатные группы). Тирозинкиназа, связанная с CD3 и называется Fyn, а тирозинкиназа, связанная с CD4, - Lck. Обе принадлежат к семейству тирозиновых киназ, известных Src (произносится как «сарк»).Когда Fyn и Lck активированы, они группируются с областями CD3 и ξ-цепями, которые содержат описанные ранее иммунорецепторные тирозинсодержащие активационные мотивы (последовательности) (ITAM), и активируют их. Эта группировка (кластер) также подтягивает CD4, находящийся в тесной ассоциации с комплексом TCR, как описано ранее. Фосфорилированные последовательности ITAM в CD3 и ξ служат местом прикрепления еще одной тирозиновой киназы ZAP-70 (она принадлежит ко второму семейству тирозиновых киназ - Syk). Эту стадию считают ключевой для активации Т-клеток, поскольку у некоторых пациентов, у которых нет ZAP-70, Т-клетки не отвечают на антиген. Так как CD3 и ξ содержат множество ITAM-последовательностей, к этому комплексу сигнальных белков присоединяется более одной молекулы ZAP-70.
Тирозинкиназа, связанная с CD4, активирует ZAP-70, когда она уже присоединена к мультимолекулярному комплексу сигнальных белков. Активированная ZAP-70 фосфорилирует множество белков внутри клетки. Среди наиболее значимых субстратов активации ZAP-70 можно назвать адаптерные молекулы. Эти белки не обладают ферментативной активностью, но содержат множество участков для связывания с другими белками. Два типа этих важных адаптерных молекул, фосфорилированных после Т-клеточной активации, - LAT и SLP-76 - показаны на рис. 10.3.
Фосфорилированные адаптеры привлекаются к клеточной мембране, увеличивая тем самым комплекс молекул для транедукции сигнала, формирующийся в иммунологическом синапсе. Таким образом, на цитоплазматической стороне Т-клеточной мембраны собирается и активируется мультимолекулярный белковый комплекс, состоящий из молекул, последовательно передающих сигнал.
Активация внутриклеточных сигнальных механизмов
Активированные адаптерные молекулы, привлеченные в иммунологический синапс, связывают ферменты и другие адаптеры, активирующие некоторые важные внутриклеточные сигнальные пути. Адаптерные молекулы связывают фосфолипазу С-γ (PLC-γ), которая после фосфорилирования ZAP-70 катализирует разрушение мембранного фосфолипида фосфотидилинозитола дифос-фата (Р1Р2).Он разделяется на два компонента: диацилглицерол (ДАГ), который активирует ассоциированный с мембраной фермент протеин-киназу С (РКС), активирующую киназный каскад, который приводит в конечном счете к активации в цитоплазме фактора транскрипции NF-kB, и инозитолтрифосфат (IР3), увеличивающий внутриклеточную концентрацию свободного кальция, который в свою очередь активирует цитоплазматическую молекулу кальциневрина, приводя к активации фактора транскрипции NF-AT. Этот механизм является клинически значимым, поскольку иммуносупрессант циклоспорин А, используемый для предотвращения отторжения трансплантата между генетически различающимися организмами, связывается с кальциневрином и посредством этого ингибирует следующие этапы Т-клеточной активации.
Также активированные адаптерные молекулы связываются и активируют связывающие нуклеотид гуанозин белки, называемые Ras и Rac, которые в свою очередь активируют цитоплазматический каскад митогенактивируемых протеинкиназ (mitogen-activated proteinkinases - MAP), ведущий к активации фактора транскрипции АР-1.
Секреция цитокинов и пролиферация
Как показано на рис. 10.3, NF-кВ, NF-AT, АР-1 и другие активированные факторы транскрипции поступают в ядро Т-клетки и избирательно связываются с регуляторными последовательностями различных генов. В результате гены, кодирующие цитокин IL-2 и одну цепь рецептора IL-2 (IL2Ra; CD25), транскрибируются и транслируются (рис. 10.4). IL-2Ra соединяется с другими цепями рецептора, формируя высокоаффинный рецептор для IL-2 на активированной Т-клетке. В течение 24 ч клетка увеличивается в размере (становится Т-клеточным бластом) и начинает секретировать белок IL-2.
Рис. 10.4. Секреция IL-2 и его взаимодействие с высокоаффинным IL-2-рецептором, приводящее к расширению СD4+-Т-клеточного клона
Интерлейкин-2 является фактором роста Т-клеток и связывается со своим высокоаффинным рецептором на этой же самой или другой Т-клетке. Спустя примерно 48 ч синтезируется ДНК, и приблизительно еще через 24 ч активированные CD4+-T-клетки начинают пролиферировать, что ведет к увеличению их количества в этом конкретном клоне Т-клеток. Некоторые из этих активированных клеток развиваются в СD4+-клетки памяти.
Роли B7-CD28 и B7-CD152 в активации Т-клеток
Ранее подчеркивалось значение взаимодействия членов семейства В7 с CD28 для усиления и поддержки сигнала от комплекса пептид-МНС и TCR на наивной СD4+-Т-клетке. Как уже было отмечено, считается, что при отсутствии костимуляторного сигнала В7 - CD28 наивная CD4+-Т-клетка не производит IL-2 и может оставаться инактивированной (анергичной).Как взаимодействие В7-CD28 приводит к «полной» активации Т-клеток, пока не до конца понятно, но предполагают, что при этом задействуются несколько различных механизмов. Одним из важных путей является увеличение длительности жизни некоторых иРНК, в частности иРНК IL-2, в результате активации Т-клетки через CD28. Это приводит к увеличению синтеза белка IL-2 в Т-клетках, активированных как первым, так и вторым сигналом, по сравнению с клетками, активированными только через TCR. Результаты исследований также свидетельствуют, что сигнал от CD28 увеличивает жизнеспособность Т-клеток путем индукции экспрессии белка Вс1-х, который угнетает апоптоз.
Недавно полученные данные также указывают, что взаимодействие В7-CD28 мобилизует липидные плоты внутри Т-клетки; таким способом CD28 привлекает молекулы, такие как тирозиновые киназы, которые участвуют в активации Т-клеток, находясь внутри них, в месте, где TCR контактирует с АПК. Также было показано, что взаимодействие В7-CD28 активирует киназу, называемую фосфатидилинозитол-3-киназа; активация последующих этапов этого киназного пути, вероятно, усиливает внутриклеточную передачу сигнала, проводимого через TCR.
Ранее было указано на возможность контакта лигандов на поверхности АПК из группы В7 (CD80 и CD86) с поверхностной молекулой Т-клетки, родственной CD28, CD152 (называемой CTLA-4). В отличие от CD28, которая экспрессируется на покоящихся Т-клетках, экспрессия CD152 индуцируется вследствие активации Т-клетки.
Взаимодействие В7 с CD152 передает негативный сигнал в активированную Т-клетку. Он выключает продукцию IL-2 и, таким образом, пролиферацию Т-клеток, ограничивая длительность иммунного ответа. Механизм негативного эффекта, связанного с В7-CD152, полностью не ясен; как и при взаимодействии В7-CD28. вероятно, вовлечены множество биохимических механизмов. Последние данные позволяют предположить, что CD152 действует в иммунологическом синапсе путем замещения ключевых компонентов сигнального комплекса и/или ограничения их функций.
Миграция из лимфатического узла
Спустя несколько дней после первых активационных этапов, активированные Т-клетки и клетки памяти покидают лимфатический узел и направляются в различные участки организма, в частности в те, которые подвергались воздействию или были инфицированы патогенными микроорганизмами. Миграция из лимфатического узла связана со сменой экспрессии поверхностных клеточных молекул. В основном на активированных Т-клетках снижается экспрессия CD64L (L-селектина или MEL-14), рецептора хоминга наивных Т-клеток, который позволяет клеткам войти в лимфатический узел.Активированные Т-клетки увеличивают экспрессию других молекул клеточной поверхности, таких как интегрин CD49dCD29 (VLA-4) и CD44. Лиганды к этим молекулам экспрессируются за пределами лимфатического узла в таких тканях, как кожа, или в очагах воспаления . Результаты недавно проведенных исследований также указывают, что активированные Т-клетки отличаются от наивных по экспрессии хемокиновых рецепторов. Таким образом, вследствие этой смены экспрессии молекул хоминга и хемокиновых рецепторов активированные Т-клетки и клетки памяти выходят из лимфатического узла и направляются в ткани.
Р.Койко, Д.Саншайн, Э.Бенджамини
При контакте с соответствующим антигеном, представленным прилежащими макрофагами, Т-лимфоциты специфического клона размножаются, выделяя большое число активированных, специфически реагирующих Т-клеток, что соответствует выделению антител активированными В-клетками. Основное различие состоит в том, что в лимфу выделяются не антитела, а целые активированные Т-клетки. Затем они выходят в кровоток и распределяются по телу, проходя через капиллярные стенки в тканевые пространства, оттуда - назад в лимфу и снова в кровь, циркулируя так по всему телу иногда в течение месяцев или даже лет.
Формируются также лимфоцитарные Т-клетки памяти, подобно тому, как формируются В-клетки памяти в системе антител . Это означает, что, когда антиген активирует клон Т-лимфоцитов, многие из вновь образованных лимфоцитов сохраняются в лимфоидной ткани, становясь дополнительными Т-лимфоцитами данного специфического клона; эти клетки памяти равномерно распределяются по лимфоидной ткани всего тела. При последующем появлении того же антигена в любой части тела активированные Т-клетки выделяются гораздо быстрее и в большем количестве, чем во время первого воздействия.
Антиген-представляющие клетки, белки ГКГ и рецепторы для антигенов на Т-лимфоцитах . Реакции Т-клеток в высшей степени антигенспецифичны, как и реакции антител, выделяемых В-клетками, и так же важны в защите против инфекции. Действительно, Т-клетки необходимы как для запуска реакций приобретенного иммунитета, так и для ликвидации внедрившихся патогенов.
В-лимфоциты распознают интактные антигены, в то время как Т-лимфоциты реагируют на антигены только после их связи со специфическими молекулами, называемыми белками ГКГ, на поверхности антиген-представляющих клеток в лимфоидных тканях. К трем главным типам антиген-представляющих клеток относятся макрофаги, В-лимфоциты и дендритные клетки. Дендритные клетки, наиболее мощные из антиген-представляющих клеток, локализуются в теле повсюду, и единственная известная их функция - представлять антигены Т-клеткам.
Для осуществления активации Т-клеток их связь с антиген-представляющими клетками должна быть достаточно продолжительной, и решающее значение для реализации этого условия имеет взаимодействие белков клеточной адгезии.
Белки ГКГ кодируются большой группой генов, которую называют главным комплексом гистосовместимости. Белки ГКГ связывают пептидные фрагменты антигенных белков, разрушающихся внутри антиген-представляющих клеток, и затем транспортируют их к клеточной поверхности. Существует два типа белков ГКГ: (1) белки ГКГ-I, представляющие антигены цитотоксическим Т-клеткам; (2) белки ГКГ-II, представляющие антигены Т-хелперам. Специфические функции цитотоксических Т-клеток и Т-хелперов обсуждаются далее.
Антигены на поверхности антиген-представляющих клеток связываются с рецепторными молекулами на поверхностях Т-клеток так же, как они связываются с белковыми антителами плазмы. Эти рецепторные молекулы состоят из вариабельного элемента, подобного вариабельному участку гуморального антитела, но в этом случае стволовой участок вариабельного элемента прочно связан с клеточной мембраной Т-лимфоцита. На одиночной Т-клетке может быть до 100000 рецепторных участков.
), уровня циркулирующих иммунных комплексов, основных классов иммуноглобулинов периферической крови, упор делается на расширенный анализ NK-клеток (Natural killers – "натуральные киллеры"), а также оценку активированных Т-лимфоцитов (CD3 + HLA-DR + CD45 +) и активированных цитотоксических лимфоцитов (CD8 + HLA-DR + CD45 +), отвечающих за противовирусный иммунитет. Анализ вышеперечисленных популяций клеток поможет понять, адекватно ли иммунная система реагирует на вирусную инфекцию и нуждается ли пациент в иммуностимулирующей терапии.
* Результаты исследования выдаются с заключением врача – аллерголога-иммунолога, доктора медицинских наук.
T-клеточные лейкозы
К каждой иммунограмме прилагается письменное заключение врача-иммунолога.
Важные замечания
Для диагностики патологий результаты этого исследования необходимо сопоставлять с клиническими данными и показателями других лабораторных анализов. Также следует отметить, что клиническую значимость исследования существенно повышает оценка иммунологического статуса пациента в динамике.
Литература
- Хаитов, Р. М. Аллергология и иммунология: национальное руководство / под ред. Р. М. Хаитова, Н. И. Ильиной. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2009. – 656 с.
- Хаитов, Р. М. Руководство по клинической иммунологии. Диагностика заболеваний иммунной системы: руководство для врачей / Р. М. Хаитов, Б. В. Пинегин, А. А. Ярилин. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2009. – 352 с.
- Зуева Е. Е. Иммунная система, иммунограмма: рекомендации по назначению и применению в лечебно диагностическом процессе / Е. Е Зуева, Е. Б. Русанова, А. В. Куртова, А. П. Рыжак, М. В. Горчакова, О. В. Галкина – СПб. – Тверь: ООО "Издательство "Триада", 2008. – 60 с.
- Кетлинский, С. А. Иммунология для врача / С. А. Кетлинский, Н. М. Калинина. СПб. : Гиппократ, 1998. – 156 с. Ярилин, А. А. Иммунология: учебник / А. А. Ярилин. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 752 с.
- Хаитов, Р. М. Иммунология: атлас / Р. М. Хаитов, А. А. Ярилин, Б. В. Пинегин.М. : ГЭОТАР-Медиа, 2011. – 624 с.
- Хаитов, Р. М. Иммунология: учебник / Р.М. Хаитов. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2009. – 320 с.
- Хаитов, Р. М. Оценка иммунного статуса человека в норме и при патологии / Р. М. Хаитов, Б. В. Пинегин // Иммунология. – 2001. – N4. – С. 4-6.
- Whiteside, T. L. Role of Human Natural Killer Cells in Health and disease / T. L. Whiteside, R. B. Herberman // Clinical and Diagnostic Laboratory Immunology. – 1994. – Vol. 1, №2. – P. 125-133.
- Ginadi, L. Differential expression of T-cell antigens in normal peripheral blood lymphocytes: a quantitative analysis by flow cytometry / L. Ginadi, N. Farahat, E. Matutes // J. Clin. Pathol. – 1996. – Vol. 49, № 1. – P. 539-544.
- Merser, J.C. Natural killer T-cells: rapid responders controlling immunity and disease / J.C. Merser, M.J. Ragin, A. August // International J. Biochemistry & Cell Biology. – 2005. – № 37. – P. 1337-1343.
- Никитин, В. Ю. Маркеры активации на Т-хелперах и цитотоксических лимфоцитах на различных стадиях хронического вирусного гепатита С / В. Ю. Никитин, И. А. Сухина, В. Н. Цыган [и др.] // Вестн. Рос. Воен.-мед. акад. – 2007. – Т. 17, № 1. – С. 65-71.
- Boettler, T. T cells with CD4 + CD25 + regulatory phenotype suppress in vitro proliferation of virus-specific CD8 + T cells during chronic hepatitis C virus infection / T. Boettler, H.C. Spangenberg, C. Neumann-Haefelin // J. Virology. – 2005. – Vol. 79, N 12. – P. 7860-7867.
- Ormandy, L.A. Increased Populations of Regulatory T Cells in Peripheral Blood of Patients with Hepatocellular Carcinoma / L.A. Ormandy, T. Hillemann, H. Wedemeyer // J. Cancer Res. – 2005. – Vol. 65, N 6. – P. 2457-2464.
- Sakaguchi, S. Naturally arising FoxP3-expressing CD4 + CD25 + regulatory T cells in immunological tolerance to self- and non-self / S. Sakaguchi // Nature Immunol. – 2005. – Vol. 6, N 4. – P. 345-352.
- Romagnani, S. Regulation of the T cell response / S. Romagnani // Clin. Exp. Allergy. – 2006. – Vol. 36. – P. 1357-1366.
- Хайдуков С. В., Основные и малые популяции лимфоцитов периферической крови человека и их нормативные значения (метод многоцветного цитометрического анализа) / Хайдуков С. В., Зурочка А. В., Тотолян А. А., Черешнев В. А. // Мед. иммунология. – 2009. – Т. 11 (2-3). - С. 227-238.
Лимфоциты — это одна из разновидностей белых клеток крови. Лимфоциты составляют примерно от 15 до 40% белых клеток крови. И они являются одними из самых важных клеток иммунной системы, поскольку защищают вас от вирусных инфекций, помогают другим клеткам бороться с бактериальными и грибковыми инфекциями; производят антитела, борются с раком, а также координируют деятельность других клеток иммунной системы.
Два основных типа лимфоцитов -это В-клетки и Т-клетки. В-клетки создаются и созревают в костном мозге, в то время как Т-клетки создаются в костном мозге, но созревают в вилочковой железе («T» как раз и означает «тимус», то есть «вилочковая железа»). В-клетки производят антитела. Антитела помогают организму уничтожать аномальные клетки и инфицирующие организмы, таких как бактерии, вирусы и грибы.
Т-клетки делятся на три группы:
Т-хелперы (от англ. to help — «помогать»; также называются клетки Т4 или CD4+) помогают другим клеткам уничтожать инфицирующие организмы.
Т-супрессоры (от англ. to suppress — «подавлять»; также называются клетки Т8 или CD8+) сдерживают активность других лимфоцитов, так чтобы они не разрушали здоровые ткани.
Т-киллеры (от англ. to kill — «убивать»; также называются цитотоксические Т-лимфоциты или ЦТЛ и являются еще одним видом клеток Т8 или CD8+) распознают и уничтожают ненормальные или инфицированные клетки.
«С» и «D» в CD4 расшифровываются как cluster of differentiation — «кластер дифференциации» и обозначают кластер белков, входящих в состав рецепторов клеточной поверхности. Существуют десятки различных видов кластеров, но чаще всего мы говорим о CD4 и CD8.
Что такое число лимфоцитов CD4?
Клетки Т4. Клетки CD4+. Т-хелперы. Независимо от названия, если вы ВИЧ-положительны, то именно эти клетки важны для вас (Примечание: говоря о «Т-клетках», мы далее всегда будем иметь в виду именно клетки CD4).Зная количество клеток CD4 в крови человека, которое определяется по анализам крови, прописанным врачом, можно сказать, насколько здорова иммунная система и насколько успешно она борется с ВИЧ. Также полезно знать число лимфоцитов CD4 при принятии решения о том, когда нужно начинать антиретровирусную (АРВ) терапию и нужно ли начинать принимать лекарства против СПИД-ассоциированных инфекций.
Задача клеток CD4 состоит в том, чтобы «оповестить» другие клетки иммунной системы, что нужно бороться с той или иной инфекцией в организме. Они также являются главной мишенью ВИЧ, из-за чего их количество во временем снижается. Если клеток CD4 слишком мало, то это значит, что иммунная система работает не так, как надо.
Нормальное количество клеток CD4 — от 500 до 1500 клеток на кубический миллиметр крови (это примерно капля). В отсутствие специфического лечения против ВИЧ количество клеток CD4 уменьшается, в среднем, на 50−100 клеток каждый год. В случае если количество клеток CD4 меньше 200, у человека могут развиваться СПИД-ассоциированные заболевания (оппортунистические инфекции), такие как пневмоцистная пневмония. А если их уровень падает ниже 50−100 клеток, то может развиться и огромное количество других инфекций. По этой причине прием специфических препаратов для профилактики этих инфекций (профилактическое лечение) начинается как только количество лимфоцитов CD4 падает ниже определенного уровня, например, 200 в случае с пневмоцистной пневмонией.
В сочетании с анализом на определение вирусной нагрузки показатель количества клеток CD4 также поможет выяснить, когда начинать АРВ-терапию. Большинство экспертов сходятся во мнении, что АРВ-терапию следует начинать сразу после постановки диагноза.
Что такое доля лимфоцитов CD4?
В бланке результатов клинико-лабораторного исследования можно увидеть графу «доля лимфоцитов CD4+ (%)». Этот показатель имеет большое значение для вас и вашего врача. У здорового взрослого человека число клеток CD4 составляет от 32% до 68% от общего количества лимфоцитов, большой группы белых клеток крови, которые включают в себя клетки CD4, клетки CD8 (см. ниже) и В-клетки. По сути дела, в лаборатории количество клеток CD4 в образце крови определяется через долю клеток CD4.
Зачастую показатель доли клеток CD4 является более точным, чем непосредственное исчисление количества лимфоцитов CD4 в образце крови, поскольку он не так сильно изменяется от анализа к анализу. Например, число лимфоцитов CD4 человека может варьироваться от 200 до 300 в течение нескольких месяцев, тогда как доля лимфоцитов CD4 остается постоянной на уровне, скажем, 21%. Пока доля лимфоцитов CD4 остается на уровне 21% или выше, иммунная система работает нормально, независимо от конкретного количества клеток CD4. В то же время, если доля лимфоцитов CD4 не превышает 13%, независимо от конкретного количества клеток CD4, обычно это означает, что иммунная система повреждена и пора начинать профилактическое лечение (препараты для профилактики заболеваний) с целью предотвращения оппортунистических инфекций, таких как пневмоцистная пневмония.
Что такое количество клеток CD8 и соотношение Т-клеток?
Клетки CD8, которые также называются клетки T8, играют важную роль в борьбе с инфекциями, такими как ВИЧ. У здорового взрослого обычно от 150 до 1000 клеток CD8 на кубический миллиметр крови. В отличие от клеток CD4, у людей, живущих с ВИЧ, клеток CD8, как правило, больше среднего. К сожалению, причины этого в точности не знает никто. Поэтому результаты данного анализа редко используются при принятии решения о лечении.
В результатах клинико-лабораторного исследования также может быть указано соотношение Т-клеток (CD4+/CD8+), то есть количество клеток CD4, деленное на количество клеток CD8. Поскольку количество клеток CD4 у людей, живущих с ВИЧ, как правило, ниже обычного, а количество клеток CD8 обычно выше, их соотношение, как правило, низкое. Нормальное соотношение, как правило, от 0,9 до 6,0. Как и клеток CD8. Некоторые эксперты считают, что обратное соотношение у людей, живущих с ВИЧ, является своего рода двойным ударом со стороны ВИЧ. С одной стороны, он способствует смерти и обновлению Т-клеток, что в итоге снижает уровень клеток CD4. С другой стороны, поскольку из-за вируса иммунная система постоянно борется с воспалением, количество клеток CD8 хронически завышено. Однако большинство экспертов сходятся во мнении, что если с началом АРВ-терапии соотношение Т-клеток увеличивается (т.е. растет число лимфоцитов CD4, а число лимфоцитов CD8 падает), то это является явным признаком того, что медикаментозное лечение работает.
Как выглядят результаты анализа на Т-клетки?
Абсолютное и выраженное в процентах количество Т-клеток обычно указано в разделе «Подмножество лимфоцитов» или «Группа Т-клеток». Именно там перечислены значения различных лимфоцитов вашего организма (CD3+, CD4+ и CD8+), а также другие иммунные клетки. Этот анализ часто называют общим анализом крови. Ниже представлен образец стандартного бланка результатов анализа на Т-клетки.
Определения некоторых терминов, использующихся в анализе на Т-клетки
Абсолютное количество CD3+
Количество CD3+ представляет собой общее число Т-лимфоцитов, которые являются одним из видов белых кровяных телец, созревающих в вилочковой железе. К этим лимфоцитам относятся клетки Т4 и Т8.
Процентная доля CD3
Общее количество Т-лимфоцитов (в том числе клетки Т4 и Т8), выраженное в процентах от общего количества лимфоцитов. Это белые кровяные тельца, которые созревают и находятся в лимфоидных органах тела.
Количество клеток T4
Количество клеток Т4 на кубический миллиметр крови (это примерно капля). Это белые кровяные тельца, которые настраивают иммунную систему на борьбу с болезнью и которые также являются главной мишенью ВИЧ. По мере развития ВИЧ-инфекции количество клеток Т4 снижается с нормального значения в 500−1500 клеток до практически нуля. Когда количество клеток Т4 опускается ниже 200, это означает, что существует повышенный риск развития оппортунистических инфекций, а когда их количество падает ниже 50, риск резко возрастает.
Процентная доля Т4
Количество Т-лимфоцитов, выраженное в процентах от общего количества лимфоцитов. Это белые кровяные тельца, которые созревают и находятся в лимфоидных органах тела. Зачастую показатель процентной доли клеток Т4 является более точным, чем непосредственное исчисление количества лимфоцитов Т4, поскольку он не так сильно изменяется от анализа к анализу.
Количество клеток T8
Количество клеток Т8 на кубический миллиметр крови (это примерно капля). Хотя в бланках большинства анализов они называются супрессорами, на самом деле в их число включены как супрессоры, так и Т-киллеры (см. определения выше). Количество клеток Т8 у людей с ВИЧ, как правило, повышено, но поскольку мало известно о том, почему это так, эти результаты анализа редко используются при принятии решений о лечении.
Процентная доля Т8
Количество лимфоцитов Т8, выраженное в процентах от общего количества лимфоцитов. Это белые кровяные тельца, которые созревают и находятся в лимфоидных органах тела. Зачастую показатель процентной доли клеток Т8 является более точным, чем непосредственное исчисление количества лимфоцитов Т8, поскольку он не так сильно изменяется от анализа к анализу.
Соотношение Т-клеток
Количество клеток Т4, деленное на количество клеток Т8. Поскольку количество клеток Т4 у людей, живущих с ВИЧ, как правило, ниже обычного, а количество клеток Т8 обычно выше, их соотношение, как правило, ниже обычного. Нормальное соотношение, как правило, от 0,9 до 6,0. Как и в случае с клетками Т8, никто точно не знает, что означает пониженное значение. Однако большинство экспертов сходятся во мнении, что если с началом АРВ-терапии соотношение Т-клеток увеличивается (т.е. растет число лимфоцитов Т4, а число лимфоцитов Т8 падает), то это является явным признаком того, что медикаментозное лечение работает.
Для некоторых бактерий (возбудителей туберкулеза, лепры, чумы) макрофаги являются "средой обитания". Оказавшись в результате фагоцитоза в фаголизосомах, возбудители становятся защищенными как от антител, так и от цитотоксических T-лимфоцитов.
Подавляя активность лизосомальных ферментов, эти бактерии активно размножаются внутри клетки и становятся таким образом причиной острого инфекционного процесса. Неслучайно упомянутые в качестве примера заболевания относят к категории особо опасных инфекций.
В этой достаточно сложной ситуации в организме тем не менее имеются силы, препятствующие распространению возбудителей, и связаны они в первую очередь с CD4 Т-клетками воспаления.
Участие данного типа лимфоцитов в организации иммунного ответа реализуется через активацию макрофагов. Активированные макрофаги не только справляются с внутриклеточными патогенами, но и приобретают в ряде случаев дополнительные свойства, не связанные с антибактериальным действием, например, способность разрушать раковые клетки.
Для активации макрофагов требуется два сигнала.
Первый из них - интерферон-гамма (ИФ-гамма) . Это наиболее характерный цитокин, продуцируемый CD4 Т-клетками воспаления. Хелперные T-клетки не секретируют данный цитокин и не могут активировать макрофаги обычным путем.
Вторым сигналом для активации макрофагов служит поверхностный ФНО-альфа, который индуцируется к экспрессии после распознавания Т-клетками воспаления иммуногена на мембране макрофагов. Антитела к ФНО-альфа отменяют действие второго сигнала.
Цитотоксические T-клетки становятся активными сразу после распознавания антигена, реализуя потенциальную готовность молекулярного аппарата к уничтожению клеток-мишеней через процесс апоптоза или некроза. Напротив, CD4 Т-клетки воспаления после распознавания антигена на поверхности макрофагов тратят часы на синтез de novo медиаторов, активирующих макрофаги. Вновь синтезированные цитокины, собранные в микровезикулы, проникают в макрофаги в месте контакта с Т-клетками. Такой прямой путь, как и в случае с цитотоксическими Т-лимфоцитами, наиболее экономичен и функционально оправдан, поскольку не затрагивает соседние, неинфицированные клетки.
В макрофагах, активированных посредством контакта с Т-клетками воспаления и в результате секреции ИФ-гамма, инициируется ряд биохимических изменений, которые обеспечивают данным клеткам сильные антибактериальные свойства (рис.16). В условиях взаимодействия макрофагов с Т-клетками воспаления наблюдается более эффективное слияние фагосом, захвативших бактерии, с лизосомами - хранителями протеолитических ферментов, разрушающих внутриклеточные патогены. Процесс фагоцитоза сопровождается так называемым кислородным взрывом - образованием кислородных радикалов и окиси азота, обладающих бактерицидной активностью.
В условиях костимуляции ФНО-альфа и ИФ-гамма этот процесс идет гораздо активнее. Кроме того, активированные макрофаги усиливают экспрессию молекул II класса МНС и рецептора ФНО-альфа, что приводит к вовлечению дополнительных наивных Т-клеток. Весь этот комплекс событий обеспечивает достаточно прочный заслон от внутриклеточных патогенов.
Взаимодействующие с макрофагами Т-клетки воспаления не только способствуют усилению внутримакрофагальных биохимических процессов, но при этом сами активируются и выступают в роли организаторов многостороннего иммунного ответа на антиген.
Рис. 16.
Функциональная активность CD4 Т-клеток воспаления.
Основным объектом действия CD4 Т-клеток воспаления являются инфицированные макрофаги. В результате распознавания иммуногенного комплекса на макрофагах CD4 Т-клетки воспаления экспрессируют на своей поверхности фактор некроза опухолей-альфа (ФНО-альфа) и усиливают продукцию интерферона-гамма (ИФ-гамма). Совместное действие цитокинов обеспечивает более эффективное образование фаголизосом, накопление кислородных радикалов и окиси азота, обладающих бактерицидными свойствами, усиление экспрессии молекул II класса МНС, повышение продукции фактора некроза опухолей-альфа. Подобная активизация биохимических процессов в макрофагах не только способствует внутриклеточному уничтожению бактерий, но и определяет дополнительное включение Т-клеток в иммунный ответ.
Инфекционный процесс, провоцируемый воспроизводящимися патогенами, отражает борьбу двух сил - собственно возбудителя и иммунной системы хозяина. Например, возбудитель чумы Yersenia pestis обладает способностью к индуцируемому синтезу высокополимеризованного белка I , который начинает экспрессироваться на клеточной стенке при кислом значении рН. Известно, что в месте контакта возбудителя с макрофагом происходит локальное закисление. Это провоцирует синтез и экспрессию белка I. Данный белок, обладая сильными адгезивными свойствами, способствует более эффективному проникновению возбудителя внутрь клетки. Кроме того, это он помогает возбудителю избегать действия лизосомальных ферментов. Кислые условия фаголизосом поддерживают синтез этого защитного для возбудителя белка.
Макрофаги, хронически инфицированные внутриклеточными бактериями, могут терять способность активироваться Т-клетками. Массовое включение в процесс новых макрофагов происходит при высвобождении патогенов под влиянием синергического действия на инфицированные клетки ФНО-бета (лимфотоксина) и ИФ-гамма - продуктов активированных CD4 Т-клеток воспаления (рис.17).
Рис. 17
CD4 Т-клетки воспаления, как организаторы комплексного иммунного ответа.
CD4 Т-клетки воспаления при взаимодействии с макрофагами не только активируют макрофаги, но и сами активируются. Продуцируя целый набор цитокинов, они тем самым являются организаторами комплексного иммунного процесса. Клетками-мишенями регуляторного действия цитокинов являются макрофаги (1, 2, 5, 6), Т-клетки (3), прекурсоры моноцитарно- макрофагальной линии дифференцировки (4). Сокращения: ИФ-гамма - интерферон-гамма, ЛТ (ФНО-бета) - лимфотоксин (фактор некроза опухолей-бета), ИЛ-2 - интерлейкин-2, ИЛ-3 - интерлейкин-3, ГМ-КСФ - гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор, МХФ - макрофагальный хемотаксический фактор (фактор хемотаксиса макрофагов), МИФ - макрофагальный ингибирующий фактор (фактор ингибиции макрофагов).
Это сочетание цитокинов также эффективно для гибели фибробластов - основных компонентов соединительной ткани, что обеспечивает проникновение иммунокомпетентных клеток к месту локализации инфекции. Ясно, что в условиях мобилизации иммунного ответа пул эффекторных Т-клеток должен поддерживаться на высоком уровне. Активированные макрофагами Т-клетки воспаления вовлекают дополнительные эффекторы посредством ИЛ-2 , способствующего пролиферации и дифференцировке антигенспецифических Т-клеток.
Помимо Т-эффекторов рекрутируются и сами макрофаги. Это реализуется двумя способами:
Во-первых, посредством индукции дифференцировки макрофагов в костном мозге под влиянием ИЛ-3 и гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (ГМ-КСФ) ;
Во-вторых, вновь образованные макрофаги под влиянием лимфотоксина и макрофагального хемотаксического фактора начинают миграцию из кровяного русла в очаг локализации инфекции, где они и оседают, испытывая на себе действие макрофагингибирующего фактора, снижающего их подвижность.
Набор цитокинов, продуцируемых активированными CD4 Т-клетками воспаления после специфического распознавания патогена, обеспечивает многопрофильное развитие клеточного иммунного ответа. Таким образом, клетки рассмотренной субпопуляции выступают в качестве организаторов адекватного иммунного ответа.
