Лимфоциты т и в: повышены, понижены и норма 2020 – Т-лимфоциты: путешественники и домоседы

alexxlab 03.04.2020 No Comments

Содержание

Т-лимфоциты: путешественники и домоседы

Софья Касацкая
«Природа» №2, 2016

Софья Алексеевна Касацкая («Природа» №2, 2016)

Об авторе

Софья Алексеевна Касацкая — младший научный сотрудник лаборатории геномики адаптивного иммунитета Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН. Область научных интересов — Т-клеточный иммунитет, нейро- и онкоиммунология. Победитель конкурса «Био/мол/текст» 2015 г. в номинации «Лучшая статья по иммунологии».

Адекватная защитная реакция организма на вторжение вирусов, бактерий и других патогенов — уничтожить пораженные клетки, не допустив распространения инфекции и гибели большого числа собственных клеток. Если инфицированная вирусом клетка его заметила, запускаются процессы врожденного иммунитета: аутофагия (утилизация внутренних компонентов клетки с помощью ферментов лизосом) и апоптоз (запрограммированная гибель клеток). Однако патогенных вирусов и бактерий очень много, к тому же они постоянно меняются до неузнаваемости. Чтобы справиться с ними, подключается система адаптивного иммунитета и его главные участники — лимфоциты. Вершиной эволюции адаптивного иммунитета стал цитотоксический Т-лимфоцит, или Т-киллер. Для распознавания фрагмента вируса (антигена) на зараженной клетке он использует Т-клеточный рецептор (

T cell receptor, TCR), случайно и независимо собирающийся на каждой Т-клетке в вилочковой железе (тимусе). Механизм сборки TCR уникален и присущ только иммунной системе позвоночных животных. Считается, что эти преимущества впервые получили примитивные рыбы около 500 млн лет назад, когда в результате ретровирусной инфекции в их гаметы внедрились гены, кодирующие особые белки (рекомбиназы), ответственные за рекомбинацию генов TCR.

Классическая иммунология человека построена на изучении иммунных клеток крови просто потому, что образец крови можно взять у любого пациента и исследовать в норме и в патологии. Именно на клетках крови была выстроена классификация Т-лимфоцитов — деление на Т-киллеры и Т-хелперы, которые проверяют антигенную специфичность Т-киллеров, выдают им «лицензию на убийство» и способны управлять всем ходом иммунного ответа через сигнальные растворимые молекулы, цитокины. Позднее из ветви Т-хелперов была выделена группа регуляторных Т-клеток, подавляющих избыточный адаптивный иммунитет.

Но, как нам напоминает реклама йогурта, значительная часть клеток иммунной системы сосредоточена вокруг слизистой оболочки пищеварительного тракта и в других тканях. В то время как в 5–6 л крови взрослого человека находится около 6–15 млрд T-лимфоцитов, в эпидермисе и коже — 20 млрд Т-клеток [1], в печени — еще 4 млрд [2]. Достаточно ли изучения образцов крови для полного описания функций Т-клеток, если в периферических органах Т-клеток больше, чем в кровотоке? И достаточно ли классических субпопуляций, чтобы описать все типы Т-клеток, находящихся в организме человека?

Жизненный цикл Т-лимфоцита

Каждая Т-клетка после сборки TCR проходит тестирование на функциональность случайно собранного рецептора (положительная селекция) и на отсутствие специфичности к собственным антигенам организма, т.е. на отсутствие очевидной аутоиммунной угрозы (отрицательная селекция). Этапы селекции происходят в вилочковой железе; при этом более 90% клеток-предшественников погибает, не сумев правильно собрать рецептор либо пройти селективный отбор. Выжившие Т-клетки пролиферируют и выходят из тимуса в кровоток — это наивные Т-лимфоциты, еще не встречавшиеся с антигеном. Наивная Т-клетка циркулирует в крови и периодически заходит в лимфоузлы, где в Т-клеточной зоне контактирует со специализированными клетками, которые представляют ей чужеродный антиген.

Миграция эффекторной Т-клетки в ткань при вирусной инфекции («Природа» №2, 2016)

После встречи с антигеном в лимфоузле Т-клетка приобретает способность снова делиться — становится предшественницей Т-клеток памяти (Stem Cell Memory T cells, TSCM). Cреди ее потомков появляются клетки центральной памяти (Central Memory T cells, TCM) и эффекторные клетки-предшественники (Effector Memory T cells, TEM), которые при делении дают короткоживущие эффекторные клетки, осуществляющие иммунную реакцию (TEMRA-клетки) [3]. Все эти клетки выходят из лимфоузла и перемещаются по крови. Эффекторные клетки затем могут покинуть кровоток для осуществления иммунной реакции в периферической ткани органа, где находится патоген. Что потом — снова путешествие по крови и лимфоузлам?

Схема перехода потомков активированных Т-лимфоцитов между популяциями («Природа» №2, 2016)

Клетки стромы, т.е. основы лимфоузла, выделяют сигнальные вещества (хемокины) для того, чтобы позвать Т-клетку в лимфоузел. Распознают хемокины лимфоузлов рецепторы хоминга CCR7 и CD62L. Но на эффекторных клетках оба рецептора отсутствуют. Из-за этого долгое время было загадкой, как эффекторные клетки могут попасть из периферической ткани обратно во вторичные лимфоидные органы — селезенку и лимфоузлы.

Сложный выбор эффекторной клетки («Природа» №2, 2016)Сложный выбор эффекторной клетки («Природа» №2, 2016)

В то же время стали накапливаться данные (о различиях в репертуарах TCR и профилях транскрипции между TEM в крови и в других тканях), которые никак не укладывались в концепцию постоянной миграции Т-клеток между тканями и кровью. Решено было выделить новую субпопуляцию — резидентные клетки памяти (

Resident Memory T cells, TRM), которые населяют определенный орган и не рециркулируют [5].

Откуда впервые появляются резидентные клетки ткани? Это потомки эффекторных клеток, которые потеряли способность рециркулировать. Некоторые периферические для иммунной системы ткани, например слизистая тонкого кишечника и брюшная полость, позволяют эффекторным Т-лимфоцитам проникать внутрь свободно, другие — очень ограниченно. Большой поток эффекторных Т-клеток в эти ткани наблюдается только при реакции воспаления. К тканям второго типа относятся головной и спинной мозг, отделенные барьером от иммунной системы, а также многие другие ткани: периферические ганглии, слизистые половых органов и кишечника, легкие, эпидермис, глаза. Разница между двумя типами тканей — в экспрессии дополнительных молекул хоминга для эффекторных Т-клеток, например молекул адгезии MadCAM-1 для проникновения в эпителий [3].

Резидентные Т-клетки в старении тканей человека

Карта соотношений присутствия отдельных субпопуляций Т-клеток в разных органах человека, как ни странно, была составлена только в 2014 г. Команда Донны Фарбер из медицинского центра Колумбийского университета Нью-Йорка провела сравнение фенотипов Т-клеток, выделенных из крови и тканей доноров органов всех возрастных групп от 3 до 73 лет (всего 56 доноров) [6]. Анализ субпопуляций Т-клеток при помощи проточной цитофлуориметрии подтвердил многие данные, полученные методами с меньшим разрешением и меньшей статистикой, и некоторые черты описания иммунной системы, перенесенные с иммунологии мыши на человека, к примеру снижение содержания наивных Т-лимфоцитов во всех органах при старении организма.

Уменьшение числа наивных Т-клеток с возрастом связано с быстрым старением вилочковой железы, в которой будущие Т-клетки проходят этапы сборки TCR, проверку его работоспособности и селекцию на отсутствие аутоиммунного потенциала. Важно не только снижение абсолютной численности наивных Т-клеток, но и уменьшение разнообразия репертуара Т-клеточных рецепторов, а значит, и возможности сформировать адаптивный иммунный ответ на ранее незнакомую инфекцию [7]. Для наивных Т-киллеров подтвердилось прогрессирующее падение численности в крови и лимфоузлах, хотя для наивных Т-хелперов отрицательная корреляция численности с возрастом в данном исследовании оказалась значительной только для вторичных лимфоидных органов, но не для крови.

Пути циркуляции Т-лимфоцитов различных субпопуляций («Природа» №2, 2016)

Выделение Т-лимфоцитов памяти, эффекторных клеток памяти и короткоживущих эффекторных клеток из слизистых легких, тонкого и толстого кишечника, паховых и мезентериальных лимфоузлов доноров органов позволило впервые оценить динамику данных популяций в тканях человека при старении. Доля центральных клеток памяти ожидаемо растет с течением жизни, в соответствии с ростом числа инфекций, которые успели встретиться организму и попасть в библиотеку памяти иммунной системы. Эффекторные клетки памяти T

EM стремительно заполняют нишу для Т-клеток в тканях ребенка, быстро, примерно к 12 годам, вытесняя наивные Т-клетки. Растет и количество терминально дифференцированных эффекторных Т-киллеров (TEMRA), но только в лимфоузлах и в селезенке; в нелимфоидных тканях численность TEMRA падает. Короткоживущие терминально дифференцированные Т-киллеры чаще всего встречаются в крови, селезенке и слизистых легких в любом возрасте, а вот среди Т-хелперов эта субпопуляция представлена исчезающе малым числом клеток. Аналогично мало центральных клеток памяти среди Т-киллеров, преимущественно они находятся в слизистых двух барьерных тканей: легких и кишечника.

Широкими мазками карту распределения Т-лимфоцитов человека можно обрисовать так: наивные Т-клетки путешествуют по крови и периодически заходят во вторичные лимфоидные органы, киллеры T

EMRA находятся в крови, селезенке и легких. Для центральных клеток памяти, судя по всему, характерно более индивидуальное распределение по тканям, чем для других субпопуляций: во всяком случае, закономерностей динамики при старении разных тканей выявить не удалось. Эффекторные клетки памяти, включающие и TRM-субпопуляцию, доминируют среди Т-клеток слизистых барьерных тканей. В целом, при старении Т-клеточного иммунитета нелимфоидные ткани проявляют большую стабильность субпопуляций, лимфоидные ткани — большую возрастную динамику типов Т-клеток [6]. Стабильность тканевых клеток проще объяснить, если разобраться, какие из эффекторных клеток TEM остаются в ткани, становятся резидентными TRM и из каких событий состоит их жизнь после отказа от путешествий по организму.

Как отличить резидентные клетки тканей от примесей клеток крови?

Резидентные Т-клетки корректно, но неудобно каждый раз определять по способности индивидуальной клетки мигрировать в лимфоузлы, поэтому необходимо составить список характерных признаков, по которым можно выявить принадлежность к этой субпопуляции. Резидентные Т-лимфоциты в тканях — естественных барьерах организма (например в легких и слизистой тонкого кишечника) немного похожи на классические эффекторные клетки крови: экспрессируют маркер активированных клеток CD69, причем экспрессия стабильна в течение жизни при взрослении и старении и характерна для всех нелимфоидных тканей. Но вдобавок CD69 колокализуется с маркером CD103, который обозначает группу молекул адгезии — интегринов, способствующих прикреплению резидентной Т-клетки к эпителию и к фибробластам в подслизистой выбранного органа. Для эффекторных Т-клеток во вторичных лимфоидных органах экспрессия интегринов CD103 совершенно нехарактерна: T

EM-клетки постоянно сохраняют подвижный фенотип.

У карты, составленной коллективом Донны Фарбер, есть крупный недочет: неясно, насколько чисто удается выделить Т-лимфоциты из органа, какую долю анализируемых клеток на самом деле составляют Т-лимфоциты крови из капилляров внутри органа.

Особенно остро вопрос загрязнения клетками крови стоит для легких — неслучайно субпопуляционный состав Т-клеток легких неожиданно похож на Т-клетки крови и лимфоузлов. Вопрос загрязнения клетками крови был изящно решен для Т-лимфоцитов мыши: подопытных животных заражали вирусом лимфоцитарного хориоменингита после пересадки трансгенного клона Т-клеток P14, специфичного к данному вирусу. В результате при инфекции большая часть циркулирующих клеток была представлена вирусоспецифичным клоном P14, а его присутствие в тканях можно было выявить с помощью флуоресцирующих антител к TCR P14. Мышам в кровь вводили антитело анти-CD8 к маркеру Т-киллерных клеток, оно быстро распространялось по кровотоку и связывалось со всеми Т-киллерами в крови (но не в тканях). При микроскопии срезов органов легко было отличить резидентные киллерные TRM от только недавно вышедших из крови в орган клеток, помеченных анти-CD8 антителом [9]. Численность резидентных клеток, подсчитанная этим методом, в 70 раз превышала количество, определенное методом проточной цитометрии; разница меньше чем в два раза наблюдалась только для резидентных клеток лимфоузлов и селезенки. Получается, стандартные методики выделения лимфоцитов из органов плохо подходят для анализа киллерных резидентных клеток и существенно занижают размеры популяции.

Работа резидентных Т-клеток: не стоит путать туризм с эмиграцией

Мышиные резидентные клетки тканей в нормальной ситуации почти не перемещаются внутри нелимфоидной ткани и достаточно прочно прикреплены молекулами адгезии к строме органа. Когда резидентные макрофаги той же ткани секрецией цитокинов инициируют реакцию воспаления, ТRM приобретают большую подвижность и патрулируют близлежащий эпителий в поисках зараженных клеток.

Если воспалительная реакция усиливается, то клетки понимают это как сигнал о подкреплении: к работе патрульных TRM подключаются вновь прибывающие из крови TCM— и TEM-клетки. Эти клетки крови куда более подвижны и лучше перемещаются в эпителии. Значит ли это, что именно в крови находятся готовые действовать Т-киллеры среди TEM, а CD8+ TRM выполняют в ткани хелперные и регуляторные функции?

С одной стороны, Т-хелперы по спектру Т-клеточных рецепторов более тканеспецифичны, т.е. пересечений между репертуарами TCR клеток, взятых из разных тканей, совсем мало, тогда как клетки одного клона Т-киллера встречаются в разных тканях среди TEM [6]. Спектр функций и репертуар антигенной специфичности TRM еще предстоит исследовать, но способности к уничтожению зараженных клеток тканей у TRM-киллеров точно есть. Более того, в модели мышиной инфекции полиомавирусом, протекающей в ткани головного мозга, аффинность вирусоспецифичных Т-клеточных рецепторов резидентных киллерных клеток выше, чем у вирусоспецифичных клеток центральной памяти [10].

Однако размер популяции Т-клеток зависит не только от специфичности TCR к инфекциям, которые раньше протекали в данном органе, но и от гомеостатической пролиферации Т-клеток — размножения более удачливых клеток для заполнения емкости органа по числу Т-лимфоцитов. По маркерам CD28 и CD127 на поверхности клеток можно отличить недавно и давно активированные через TCR клетки от тех, которые получили только гомеостатический сигнал к пролиферации от фактора роста IL-7. При старении ткани гомеостатическое размножение клеток начинает преобладать над пролиферацией активированных через TCR клеток.

Независимо от Т-клеточных рецепторов часто функционируют NKT-клетки, тип резидентных клеток печени, встречающихся и в других тканях. Они могут быть активированы NK-клеточными рецепторами через распознавание не индивидуальных антигенов, а общих молекулярных паттернов опасности и тканевого стресса. При активации CD8+ NKT-клетки выделяют цитотоксические гранулы и лизируют подозрительные клетки ткани, к примеру единичные опухолевые клетки и зараженные вирусами клетки, экспрессирующие и выставляющие на внешней мембране стрессорные молекулы. При старении тенденция TRM к активации без Т-клеточного рецептора, через NK-клеточные рецепторы или цитокиновые сигналы, может приводить к ошибочному лизису клеток ткани, недостаточному контролю над хронически зараженными или перерождающимися участками эпителия.

Патологические проявления, связанные с работой резидентных Т-клеток, включают органоспецифичные аутоиммунные синдромы и синдромы хронического воспаления в ткани. Примеры хронического воспаления, поддерживаемого резидентными Т-лимфоцитами, — контактный дерматит и псориаз, а механизмом служит выделение воспалительных факторов IL-17 резидентными Т-киллерами и IL-22 резидентными Т-хелперами дермы. CD8+ эффекторные Т-киллеры, находящиеся в головном мозге, похожи по совокупности мембранных молекул-маркеров на TRM кожи, кишечника и легких и способны подталкивать развитие перемежающегося рассеянного склероза при периодических выбросах воспалительных цитокинов. Неясно, однако, есть ли в норме в головном мозге популяция TRM или же это Т-лимфоциты, оставшиеся в ткани после нейротропной вирусной инфекции [8].

Функции резидентных клеток памяти в норме — при отсутствии инфекции или хронического воспаления — могут включать cross-talk (взаимную регуляцию преимущественно через секрецию цитокинов и костимуляторные молекулы) с неклассическими малоизученными лимфоидными клетками. Ими могут быть ассоциированные со слизистыми γ/δ Т-клетки, несущие альтернативный вариант сборки Т-клеточного рецептора, или лимфоидные клетки врожденного иммунитета (Innate Lymphoid Cells, ILC), которые делят с Т- и В-лимфоцитами общие черты эпигенетического ландшафта, но не имеют Т-/В- или NK-клеточных рецепторов [11, 12].

Предполагаемые функции резидентных Т-лимфоцитов тканей («Природа» №2, 2016)

TRM клетки контактируют с антигенпрезентирующими клетками тканей — дендритными клетками кожи и резидентными макрофагами тканей. Резидентные миелоидные клетки в разных тканях дифференцированы и слабо похожи друг на друга. К примеру, макрофаги маргинальной зоны селезенки, макрофаги печени и микроглия (макрофаги мозга) будут сильно отличаться и по морфологии, и по спектру функций. Кроме обнаружения антигенов в ткани, резидентные макрофаги заняты регуляцией процессов старения и самообновления тканей, в частности, выделяют факторы роста и цитокины, стимулирующие деление стволовых клеток тканей. В жировой ткани, к примеру, макрофаги стимулируют дифференцировку новых жировых клеток, но при переходе в активированное M1-состояние запускают воспаление и вместо дифференцировки заставляют увеличиваться и набухать имеющиеся жировые клетки. Сопутствующие изменения метаболизма жировой ткани приводят к накоплению жировой массы и в последние годы связываются с механизмами развития ожирения и диабета II типа. В коже цитокины, выделяемые макрофагами и резидентными γ/δ Т-клетками, стимулируют деление стволовых клеток при регенерации эпидермиса и стволовых клеток волосяных фолликулов [13, 14]. Можно предположить, что хелперные TRM-клетки при патрулировании эпителия и образовании контактов с тканевыми макрофагами могут модулировать спектр и объем выделяемых последними факторов роста для стволовых клеток, воспалительных цитокинов и факторов ремоделирования эпителия — и тем самым участвовать в обновлении тканей.

Что изучение TRM может дать медицине?

Понимание принципов работы резидентных Т-клеток абсолютно необходимо для борьбы с инфекциями, которые не поступают сразу в кровь, а проникают в организм через барьерные ткани, т.е. для подавляющего большинства инфекций. Рациональный дизайн вакцин для защиты от этой группы инфекций может быть направлен именно на усиление первого этапа защиты с помощью резидентных клеток. Ситуация, при которой оптимально активированные специфичные к антигену клетки элиминируют патоген в барьерной ткани, куда выгоднее, чем запуск острого воспаления для вызова Т-лимфоцитов из крови, поскольку меньше повреждается ткань.

Репертуар TCR, ассоциированных со слизистыми барьерных тканей, считается частично вырожденным и наиболее распространенным, т.е. идентичным для многих людей в популяции. Тем не менее искажения при выделении Т-клеток из органов, перекос данных в результате отбора в когорты только определенных европеоидных доноров и общее небольшое количество накопленных данных секвенирования не дают уверенности в публичности репертуаров Т-клеточных рецепторов TRM-клеток. Впрочем, это было бы удобно: дизайн вакцин мог бы сводиться к поиску и модификации наиболее аффинных и иммуногенных пептидов в патогене, взаимодействующих с одним из распространенных вариантов ТCR в барьерной для этого патогена ткани.

Конечно, представления о том, какие TCR несут на своей поверхности TRM-клетки, недостаточно для того, чтобы эффективно манипулировать иммунными реакциями в ткани. Предстоит детально изучить факторы, влияющие на заселение тканей определенными клонами Т-клеток, и разобраться в механизмах активации местного тканевого иммунитета и индукции толерантности TRM. Как заселяются ниши Т-лимфоцитов в слизистых у ребенка до встречи с большим числом патогенов и, соответственно, до формирования значительного пула эффекторных Т-клеток памяти — предшественников резидентных клеток и клеток центральной памяти? Почему и как вместо классической активации лимфоцитов формируется реакция толерантности к микробам непатогенной флоры слизистых? Эти вопросы стоят на повестке дня в изучении резидентных клеток иммунной системы.

Определение закономерностей хоминга Т-лимфоцитов в определенные ткани может дать преимущество в клеточной иммунотерапии опухолевых заболеваний. Теоретически киллерные Т-клетки нужной специфичности к опухолевому антигену, активированные in vitro, должны убивать опухолевые клетки пациента. На практике подобная иммунотерапия осложняется тем, что опухолевые клетки способны подавлять иммунные реакции и приводить в неактивное состояние приближающиеся к опухоли Т-киллеры. Зачастую в массе растущей опухоли и вокруг нее накапливаются анергичные Т-лимфоциты — в первую очередь TRM данной ткани. Из множества инъецированных пациенту активных опухолеспецифичных Т-клеток до цели дойдут немногие, и даже они могут оказаться практически бесполезными в иммуносупрессивном микроокружении опухоли.

Расшифровка механизмов, которые обеспечивают попадание конкретных клонов Т-клеток в определенные ткани, может позволить более эффективно направлять к опухоли сконструированные в лаборатории Т-лимфоциты и приблизить эру доступной персонализированной иммунотерапии.

Литература
1. Clark R. A. Skin resident T cells: the ups and downs of on site immunity // J. Invest. Dermatol. 2010. V. 130. P. 362–370. doi: 10.1038/jid.2009.247
2. Doherty D. G., Norris S., Madrigal-Estebas L. et al. The human liver contains multiple populations of NK cells, T cells, and CD3+CD56+ natural T cells with distinct cytotoxic activities and Th2, Th3, and Th0 cytokine secretion patterns // J. Immunol. 1999. V. 163. P. 2314–2321.
3. Iijima N., Iwasaki A. Tissue instruction for migration and retention of TRM cells // Trends Immunol. 2015. V. 36. P. 556–564. doi: 10.1016/j.it.2015.07.002
4. Farber D., Yudanin N., Restifo N. P. Human memory T cells: generation, compartmentalization and homeostasis // Nat. Rev. Immunol. 2014. V. 14. P. 24–35. doi: 10.1038/nri3567
5. Schenkel J. M., Masopust D. Tissue-resident memory T cells // Immunity. 2014. V. 41. P. 885–897. doi: 10.1016/j.immuni.2014.12.007
6. Thome J. J., Yudanin N., Ohmura Y. et al. Spatial map of human T cell compartmentalization and maintenance over decades of life // Cell. 2014. V. 159. P. 814–828. doi: 10.1016/j.cell.2014.10.026
7. Britanova O. V., Putintseva E. V., Shugay M. et al. Age-related decrease in TCR repertoire diversity measured with deep and normalized sequence profiling // J. Immunol. 2014. V. 192. P. 2689–2698. doi: 10.4049/jimmunol.1302064
8. Park C. O., Kupper T. S. The emerging role of resident memory T cells in protective immunity and inflammatory disease // Nat. Med. 2015. V. 21. P. 688–697. doi: 10.1038/nm.3883
9. Steinert E. M., Schenkel J. M., Fraser K. A. et al. Quantifying memory CD8 T cells reveals regionalization of immunosurveillance // Cell. 2015. V. 161. P. 737–749. doi: 10.1016/j.cell.2015.03.031
10. Frost E. L., Kersh A. E., Evavold B. D., Lukacher A. E. Cutting edge: resident memory CD8 T cells express high-affinity TCRs // J. Immunol. 2015. V. 195. P. 3520–3524. doi: 10.4049/jimmunol.1501521
11. Diverse functions of mucosal resident memory T cells / Eds K. S. Schluns, K. Klonowski // Frontiers in Immunology [Electronic resource]. N.Y., 2015. doi: 10.3389/fimmu.2015.00090
12. Godfrey D. I., Uldrich A. P., McCluskey J. et al. The burgeoning family of unconventional T cells // Nat. Immunol. 2015. V. 16. P. 1114–1123. doi: 10.1038/ni.3298
13. Castellana D., Paus R., Perez-Moreno M. Macrophages contribute to the cyclic activation of adult hair follicle stem cells // PLoS Biol. [Electronic resource]. 2014. V. 12. e1002002. doi: 10.1371/journal.pbio.1002002
14. Rodero M. P., Khosrotehrani K. Skin wound healing modulation by macrophages // Int. J. Clin. Exp. Pathol. 2010. V. 3. № 7. P. 643–653.

Откуда берутся Т-лимфоциты? Роль Т-лимфоцитов. Роль трансфер факторов в активности Т-лимфоцитов.

 

Среди всех лимфоцитов, образующихся и функционирующих в нашем организме, есть три основных разновидности: это Т-лимфоциты, В-лимфоциты и NK-клетки. В отдельных статьях будет рассмотрена каждая из перечисленных категорий. Этот пост посвящен первой из них –t-лимфоцитам.

 

 Откуда берутся Т-лимфоциты?

Ответ на этот вопрос кроется в названии, а именно в приставке «Т». Буква «Т» — это сокращение от слова «тимус». Тимусом называется вилочковая, или зобная железа. Она расположена за грудиной, в верхней части грудной клетки. Железа состоит из лимфоидной ткани, она сильнее всего развита у новорожденных и детей и постепенно атрофируется с возрастом.

Этот орган служит основным местом, где образуются t-лимфоциты.  Происходит это так.

В костном мозге образуются клетки-претимоциты. Фактически это стволовые клетки, которые не принадлежат ни к одному виду ткани, но могут превращаться в любой из них. Из костного мозга они перемещаются в тимус. В железе созданы особые условия, в которых стволовые клетки начинают преобразовываться в Т-лимфоциты. Главное из этих условий – выделение специальных гормонов вилочковой железы.

Тимус продуцирует огромное количество таких клеток. Если в организме лимфоциты повышены, то это результат усиленной работы тимуса. Однако не все образовавшиеся клетки кидаются на амбразуры в едином порыве защитить организм. Среди них есть «бракованные», неполноценные, которые тут же уничтожаются тимусом, так и не реализовав себя в качестве лимфоцитов. 

Те клетки, которые оставили в живых, вступают в осуществление иммунных процессов. Они приобретают рецепторы, контактируют с другими клетками, которые «обучают» их работе, подвергаются воздействию разных химических веществ, которые меняют направление и силу их функционирования. Наконец, они осуществляют свою прямую задачу: вершат расправу над клетками тела, которые были поражены инфекционными возбудителями, необратимо повреждены, преобразовались в злокачественные или мутировали.

 Выше было сказано, что с возрастом тимус атрофируется, а это значит, что его лимфоидная ткань заменяется жиром и волокнами. Соответственно, фабрика по производству Т-лимфоцитов практически закрывается по достижении человеком возраста 25-30 лет. Но ведь и у людей старшего возраста продолжают образовываться эти клетки. При некоторых болезнях Т-лимфоциты повышены одинаково у ребенка и пожилого. Это и вовсе напрямую говорит о наличии в организме других источников их образования, кроме тимуса. 

Совершенно верно, источники есть — это селезенка и лимфатические узлы. Они также могут создавать неповторимую лимфатическую среду, в которой вырастают полноценные, функционально активные, «отборные» Т-лимфоциты.

 

Роль Т-лимфоцитов:

Макрофаги и другие фагоциты, о которых рассказывалось в одноименных статьях, отвечают за врожденный иммунитет. Их работа не зависит от того, встречается организм с возникшей угрозой впервые или нет. Фагоциты просто подходят к чужеродному объекту и пожирают его. Угроза устраняется. 

У лимфоцитов задача иная. Контактируя с фагоцитами и друг с другом, они получают информацию о «врагах», непосредственно участвуют в их уничтожении, а потом запоминают «инцидент». В дальнейшем, при повторном проникновении той же бактерии, вируса или другого агрессора в организм лимфоциты повышаются (увеличиваются в числе) и формируют быстрый и эффективный иммунный ответ. 

 Т-лимфоциты формируют цитотоксический иммунитет: они убивают агрессоров, вступая с ними в прямой контакт. Некоторые разновидности этих клеток не являются убийцами, а усиливают или ослабляют активность последних. 

Большая ценность лимфоцитов заключается в том, что они обладают способностью запоминать и формировать фонд иммунной памяти. Сведения обо всех перенесенных болезнях, отравлениях, о пересадке органов и переливаниях крови содержится в нашем организме, и ее хранителями являются лимфоциты. Очень важно, чтобы они выполняли свои задачи безукоризненно. В условиях, когда каждый второй человек страдает иммунодефицитом, вряд ли это можно назвать реальностью.

К счастью, иммунитету можно помочь. Препарат Трансфер Фактор содержит информационные молекулы, специально предназначенные для «обучения» лимфоцитов, помогает сбалансировать их работу и добиться гармонизации всех иммунных процессов. Средство можно принимать, если Т-лимфоциты повышены или снижены (то есть когда у человека имеется какое-либо заболевание), или если все в норме, но существует необходимость профилактики болезней.  В любом случае, прием Трансфер Фактора – это перспектива кардинально улучшить здоровье, вылечиться от имеющихся заболеваний и предупредить новые.

Истощение Т-лимфоцитов • Марина Духинова • Научная картинка дня на «Элементах» • Медицина, Иммунология, Онкология

Лимфоциты атакуют раковую клетку

Эта микрофотография показывает, как Т-лимфоциты (желтые) атакуют раковую клетку (розовая), которую они узнают по антигенам на ее поверхности. Цель Т-лимфоцитов — предотвратить метастазирование и уничтожить опухоль. Цель же раковых клеток — выжить, для чего им необходимо подавить работу Т-лимфоцитов, в буквальном смысле доведя их до истощения (см. T cell exhaustion). Истощенные Т-лимфоциты уже не способны защитить организм от рака, инфекции или воспалительного процесса.

Т-клетки, или Т-лимфоциты, — важный компонент системы врожденного и адаптивного иммунитета (см. В иммунной системе человека найден аналог химического синапса, «Элементы», 03.08.2018). Они участвуют в борьбе организма с инфекционными заболеваниями и раком. Известны две основные популяции Т-лимфоцитов: Т-хелперы выявляют потенциально опасную цель и презентируют на своей поверхности ее антиген; после этого патоген становится мишенью для Т-киллеров — клеточных убийц, которые уничтожают врагов организма.

На ранних этапах активации Т-лимфоциты работают в полную силу: Т-хелперы узнают своих врагов и активируют В-лимфоциты и Т-киллеры, которые успешно вступают в борьбу. Со временем, однако, происходит истощение Т-лимфоцитов и борьба ослабевает: Т-хелперы перестают узнавать патогены и привлекать другие клетки для борьбы с ними, а Т-киллеры теряют свой цитотоксический потенциал.

Почему же Т-лимфоциты истощаются? Одна из причин — так называемая десенсибилизация (desensitization). Представьте, что вы слышите непрекращающийся шум за окном и не можете ничего с этим поделать. Сначала он будет вас раздражать, а потом вы перестанете обращать на него внимание — это и есть десенсибилизация. То есть повышается пороговый уровень молекул, необходимых для активации Т-лимфоцитов. Т-хелперы, постоянно окруженные раковыми клетками или патогенами, игнорируют вражеские сигнальные молекулы, считая их частью нормального, здорового организма. Такие Т-хелперы уже не способны привлечь другие клетки для борьбы.

Еще один механизм — изменения в клеточной активности Т-хелперов и Т-киллеров. В них снижаются запасы и выработка активных веществ — антиген-презентирующего комплекса у Т-хелперов и молекул, необходимых для борьбы с патогенами, у Т-киллеров: цитокинов интерлейкина-2, гамма-интерферона (см. Interferon gamma), фактора некроза опухолей. Запускаются молекулярные каскады цитотоксического Т-лимфоцит-ассоциированного белка 4 (CTLA-4) и белка программируемой клеточной гибели-1 (PD-1), которые подавляют активность Т-лимфоцитов и приводят к их гибели. Изменения в клеточной активности Т-лимфоцитов происходят из-за того, что: а) при хроническом заболевании они постоянно находятся в активированном состоянии, без отдыха и возможности восстановить запас активных молекул; б) их работу активно подавляют раковые клетки (см. рисунок ниже).

раковая клетка подавляет активность лимфоцита

Вообще, феномен истощения во многом сходен с преждевременным клеточным старением: и стареющие (senescent), и истощенные Т-лимфоциты не экспрессируют белок CD28, из-за чего теряют способность к активации после взаимодействия с антигеном, а также не способны синтезировать цитокины для борьбы с инфекциями или раком и привлечения других иммунных клеток. Т-лимфоциты, измотанные затянувшейся (и безуспешной) борьбой и коварными атаками раковых клеток, постепенно перестают сопротивляться. Истощенность Т-лимфоцитов — одна из главных причин неспособности организма бороться с многочисленными формами рака и хроническими инфекциями, такими как вирус гепатита В и С или иммунодефицита человека (ВИЧ).

Однако есть и хорошая новость. Истощение Т-лимфоцитов обратимо, и современные методы лечения рака и хронических инфекций направлены на их оживление. Для этого применяются разнообразные ингибиторы, блокирующие каскады CTLA-4 и PD-1, а также иммуностимуляторы. Подобные ингибиторы прошли успешные клинические испытания при лечении меланомы, ходжкинской лимфомы, немелкоклеточной карциномы легкого и других видов рака.

Интересно, что иногда истощение Т-лимфоцитов, напротив, оказывается благоприятным для пациента. Любая процедура трансплантации органов, например пересадка донорской почки или сердца, запускает иммунный ответ и активацию Т-лимфоцитов реципиента. Как только они истощаются, риск отторжения трансплантатов снижается и пациент переходит в фазу выздоровления. Также феномен истощения играет положительную роль в аутоиммунных и воспалительных заболеваниях. Исследования роли истощенных Т-лимфоцитов и их терапевтического применения активно развивается, и мы ждем дальнейших научных и медицинских прорывов в этой сфере.

Фото с сайта dailymail.co.uk, фотография сделана с помощью сканирующего электронного микроскопа, увеличение:  2600×.

О Т-лимфоцитах см. также:
Т-лимфоциты: путешественники и домоседы, «Природа» №2, 2016.

Марина Духинова

Т-киллеры, Т-хелперы, Т-супрессоры, Лимфоциты-амплификаторы, Т-клетки памяти

 

Эта группа клеток состоит из нескольких видов, также называемых субпопуляциями лимфоцитов. Долгое время выделяли только три их вида: это Т-лимфоциты хелперы, киллеры и супрессоры. Однако в последние годы, начиная с 1990-2000-х, представление об их существующих разновидностях претерпело очередную трансформацию. Помимо известных клеток, специалисты определили существование других типов: Т-клеток памяти и клеток-амплификаторов. Рассмотрим все существующие виды лимфоцитов подробнее.

 

Т-киллеры:

Т-киллеры – самая известная субпопуляция лимфоцитов. Они обладают способностью разрушать неполноценные клетки организма, вступая с ними в непосредственный контакт. Их еще называют цитотоксические лимфоциты: «цито» в  переводе означает «клетка», значение слова «токсические» объяснять не надо. 

Т-киллеры, строго осуществляющие иммунный надзор, агрессивно реагируют на чужеродный белок. Именно они вызывают реакцию отторжения трансплантата при пересадке органов. По этой причине при пересадке человеку любого органа ему некоторое  время дают специальные медикаменты, которые угнетают иммунную систему: уменьшают повышенное содержание лимфоцитов и нарушают их взаимодействие. Иначе любая подобная операция заканчивалась бы отторжением нового органа или ткани, а может, даже гибелью пациента, которому такое вмешательство проводится.

Интересен механизм работы этих клеток. В отличие от фагоцитов, активно атакующих, пожирающих и переваривающих чужеродные частицы, Т-киллеры ведут себя на первый взгляд достаточно сдержанно. Своими отростками они прикасаются к объекту, а затем разрывают контакт и «уходят по своим делам».  Клетка же, к которой прикоснулся лимфоцит, спустя какое-то время погибает… Отчего?

Дело в том, что во время своего «смертельного поцелуя» Т-киллеры оставляют на поверхности уничтожаемой ими клетки частицы своей мембраны. В местах контакта частицы «разъедают» поверхность объекта нападения. В результате в обреченной на гибель клетке фактически образуется сквозное отверстие. Она теряет ионы калия, внутрь нее входят ионы натрия и вода – так как клеточный барьер нарушается,  ее внутренняя среда начинает напрямую сообщаться с внешней… В исходе клетка раздувается проникшей внутрь ее водой, из нее выходят белки цитоплазмы, органеллы разрушаются… Она погибает, а дальше к ней подходят фагоциты и пожирают ее остатки. Вот такое страшное наказание готовит организм всем клеткам, которые были распознаны иммунитетом как «неправильные» или чужеродные.

 

Т-хелперы:

Задача хелперов на первый взгляд тоже довольно очевидна. Это клетки-помощники («help» значит «помогать»). А кому или чему они помогают? Они индуцируют, стимулируют иммунный ответ: под их влиянием усиливают свою работу цитотоксические лимфоциты. Также хелперы передают информацию о присутствии в теле чужеродного белка В-лимфоцитам, которые выделяют против них защитные антитела. Наконец, хелперы оказывают стимулирующее действие на работу фагоцитов, главным образом моноцитов. 

 

Т-хелперы

 

Т-супрессоры:

«Супрессия» означает «подавление». Если Т-лимфоциты хелперы усиливают реакцию иммунитета, то супрессоры, наоборот, подавляют. Притом эти клетки вовсе не устраивают саботаж иммунным процессам и не вредят нашему здоровью. Они просто регулируют силу иммунного ответа, что позволяет иммунной системе сдержанно и с умеренной силой отвечать на раздражители. 

 

Лимфоциты-амплификаторы:

После того как в организм проник агрессор, в крови и тканях отмечается повышенное содержание лимфоцитов. Их число возрастает буквально в течение нескольких часов и может увеличиваться более чем в 2 раза. Отчего же нарастание количества клеток происходит так быстро? Просто в организме имеется их некоторый запас.

В селезенке и тимусе живут зрелые, полноценные лимфоциты. Их отличие от остальных состоит лишь в том, что они «не определились», к какому виду лимфоцитов принадлежат. Это и есть клетки-амплификаторы, при необходимости они участвуют в увеличении численности других Т-лимфоцитов. 

 

Т-клетки памяти:

Справившись с очередной угрозой, лимфоциты ее запоминают. В организме человека образуется особый клон клеток, которые и хранят эти «воспоминания». Каждый клон несет в себе информацию об определенном виде угрозы. Если какой-то агрессор, с которым иммунная система уже встречалась, проникает в тело, то соответствующий клон размножается и быстро формирует вторичный иммунный ответ. 

Разговор о разновидностях лимфоцитов и их функциях достаточно долгий. Здесь эта тема была представлена в максимально приемлемой и простой форме, без загрузки специфическими терминами и непонятными названиями. Будем надеяться, что любой читатель, даже не имеющий медицинского образования, примерно разобрался в том, как функционируют в его организме разные виды Т-лимфоцитов. 

Из всего этого можно сделать очевидный вывод: для того чтобы жить полноценной здоровой жизнью, надо быть обладателем крепкой иммунной системы. Необходимо, чтобы процессы, о которых многие не задумываются, а еще большее количество людей даже не знает, происходили как надо. 

Если природа не наградила вас устойчивым иммунитетом, вам следует задуматься о том, чтобы самостоятельно взяться за его укрепление. Для этого можно начать прием препарата Трансфер Фактор. В нем содержатся информационные молекулы, при помощи которых лимфоциты в норме общаются друг с другом, управляют различными процессами и координируют их. Восполняя недостаток естественных информационных молекул, средство является одним из самых рекомендуемых и эффективных препаратов для нормализации работы иммунитета, улучшения здоровья и профилактики заболеваний. 

Клетки иммунитета обладают памятью
и передают друг другу информацию

T-лимфоциты и их циркуляция

ЦИРКУЛЯЦИЯ Т-ЛИМФОЦИТОВ

Т-лимфоциты: путешественники и домоседы

Адекватная защитная реакция организма на вторжение вирусов, бактерий и других патогенов — уничтожить пораженные клетки, не допустив распространения инфекции и гибели большого числа собственных клеток. Если инфицированная вирусом клетка его заметила, запускаются процессы врожденного иммунитета: аутофагия (утилизация внутренних компонентов клетки с помощью ферментов лизосом) и апоптоз (запрограммированная гибель клеток). Однако патогенных вирусов и бактерий очень много, к тому же они постоянно меняются до неузнаваемости. Чтобы справиться с ними, подключается система адаптивного иммунитета и его главные участники — лимфоциты. Вершиной эволюции адаптивного иммунитета стал цитотоксический Т-лимфоцит, или Т-киллер. Для распознавания фрагмента вируса (антигена) на зараженной клетке он использует Т-клеточный рецептор (T cell receptor, TCR), случайно и независимо собирающийся на каждой Т-клетке в вилочковой железе (тимусе). Механизм сборки TCR уникален и присущ только иммунной системе позвоночных животных. Считается, что эти преимущества впервые получили примитивные рыбы около 500 млн лет назад, когда в результате ретровирусной инфекции в их гаметы внедрились гены, кодирующие особые белки (рекомбиназы), ответственные за рекомбинацию генов TCR.

Прим. ред.: На рисунке изображена схема комплекса Т-клеточного рецептора (TCR), антигена (Ag), МНС II и CD8

Т-клеточный рецептор (ТКР, англ. TCR) — поверхностный белковый комплекс Т-лимфоцитов, ответственный за распознавание процессированных антигенов, связанных с молекулами главного комплекса гистосовместимости (ГКГ, англ. MHC) на поверхности антигенпредставляющих клеток. ТКР состоит из двух субъединиц, заякоренных в клеточной мембране, и ассоциирован с мультисубъединичным комплексом CD3. Взаимодействие ТКР с молекулами ГКГ и связанным с ними антигеном ведёт к активации Т-лимфоцитов и является ключевой точкой в запуске иммунного ответа. Основной функцией комплекса ТКР является распознавание специфического связанного антигена и запуск соответствующего клеточного ответа. Механизм трансдукции сигнала, благодаря которому Т-клетка вызывает этот ответ при контакте с её уникальным антигеном, называется активацией Т-клетки.

Классическая иммунология человека построена на изучении иммунных клеток крови просто потому, что образец крови можно взять у любого пациента и исследовать в норме и в патологии. Именно на клетках крови была выстроена классификация Т-лимфоцитов — деление на Т-киллеры и Т-хелперы, которые проверяют антигенную специфичность Т-киллеров, выдают им «лицензию на убийство» и способны управлять всем ходом иммунного ответа через сигнальные растворимые молекулы, цитокины. Позднее из ветви Т-хелперов была выделена группа регуляторных Т-клеток, подавляющих избыточный адаптивный иммунитет.

Но, как нам напоминает реклама йогурта, значительная часть клеток иммунной системы сосредоточена вокруг слизистой оболочки пищеварительного тракта и в других тканях. В то время как в 5–6 л крови взрослого человека находится около 6-15 млрд T-лимфоцитов, в эпидермисе и коже — 20 млрд Т-клеток [1], в печени — еще 4 млрд [2]. Достаточно ли изучения образцов крови для полного описания функций Т-клеток, если в периферических органах Т-клеток больше, чем в кровотоке? И достаточно ли классических субпопуляций, чтобы описать все типы Т-клеток, находящихся в организме человека?

Жизненный цикл Т-лимфоцита

Каждая Т-клетка после сборки TCR проходит тестирование на функциональность случайно собранного рецептора (положительная селекция) и на отсутствие специфичности к собственным антигенам организма, т.е. на отсутствие очевидной аутоиммунной угрозы (отрицательная селекция). Этапы селекции происходят в вилочковой железе; при этом более 90% клеток-предшественников погибает, не сумев правильно собрать рецептор либо пройти селективный отбор. Выжившие Т-клетки пролиферируют и выходят из тимуса в кровоток — это наивные Т-лимфоциты, еще не встречавшиеся с антигеном. Наивная Т-клетка циркулирует в крови и периодически заходит в лимфоузлы, где в Т-клеточной зоне контактирует со специализированными клетками, которые представляют ей чужеродный антиген.

Рис. 1. Миграция эффекторной Т-клетки в ткань при вирусной инфекции [3].

Сигналы воспаления от зараженных эпителиальных клеток при участии резидентных клеток передаются эндотелию сосудов, клетки которого привлекают эффекторные Т-клетки хемокинами CXCL9, CXCL10. Роллинг: при движении по посткапиллярной венуле в ткани эффекторная клетка замедляется, образуя временные контакты с Е-селектинами и P-селектинами на клетках эндотелия. Остановка: эффекторная клетка плотно прикрепляется к эндотелию при взаимодействии LFA-1 и других альфа-интегринов с  ICAM-1 / VCAM-1 / MAdCAM-1(на эндотелии). Трансмиграция: эффекторная Т-клетка связывает эндотелиальный JAM-1 молекулами PECAM, CD9 LFA-19, и проникает через клетки эндотелия в подслизистую.

После встречи с антигеном в лимфоузле Т-клетка приобретает способность снова делиться — становится предшественницей Т-клеток памяти (Stem Cell Memory T cells, TSCM). Cреди ее потомков появляются клетки центральной памяти (Central Memory T cells, TCM) и эффекторные клетки-предшественники (Effector Memory T cells, TEM), которые при делении дают короткоживущие эффекторные клетки, осуществляющие иммунную реакцию (TEMRA-клетки) [3]. Все эти клетки выходят из лимфоузла и перемещаются по крови. Эффекторные клетки затем могут покинуть кровоток для осуществления иммунной реакции в периферической ткани органа, где находится патоген. Что потом — снова путешествие по крови и лимфоузлам?

Рисунок 2. Схема перехода потомков активированных Т-лимфоцитов между популяциями [4]. Пояснения в тексте

Клетки стромы, т.е. основы лимфоузла, выделяют сигнальные вещества (хемокины) для того, чтобы позвать Т-клетку в лимфоузел. Распознают хемокины лимфоузлов рецепторы хоминга CCR7 и CD62L. Но на эффекторных клетках оба рецептора отсутствуют. Из-за этого долгое время было загадкой, как эффекторные клетки могут попасть из периферической ткани обратно во вторичные лимфоидные органы — селезенку и лимфоузлы.

В то же время стали накапливаться данные (о различиях в репертуарах TCR и профилях транскрипции между TEM в крови и в других тканях), которые никак не укладывались в концепцию постоянной миграции Т-клеток между тканями и кровью. Решено было выделить новую субпопуляцию — резидентные клетки памяти (Resident Memory T cells, TRM), которые населяют определенный орган и не рециркулируют [5].

Рисунок 3. Сложный выбор эффекторной клетки.

To home — процесс хоминга, или миграции Т-клеток, например, в наиболее привычное для наивных клеток место — лимфоузел. Альтернатива — не отправляться в путешествие по организму и превратиться в резидентную клетку ткани

Откуда впервые появляются резидентные клетки ткани? Это потомки эффекторных клеток, которые потеряли способность рециркулировать. Некоторые периферические для иммунной системы ткани, например слизистая тонкого кишечника и брюшная полость, позволяют эффекторным Т-лимфоцитам проникать внутрь свободно, другие — очень ограниченно. Большой поток эффекторных Т-клеток в эти ткани наблюдается только при реакции воспаления. К тканям второго типа относятся головной и спинной мозг, отделенные барьером от иммунной системы, а также многие другие ткани: периферические ганглии, слизистые половых органов и кишечника, легкие, эпидермис, глаза. Разница между двумя типами тканей — в экспрессии дополнительных молекул хоминга для эффекторных Т-клеток, например молекул адгезии MadCAM-1 для проникновения в эпителий [3].

Резидентные Т-клетки в старении тканей человека

Карта соотношений присутствия отдельных субпопуляций Т-клеток в разных органах человека, как ни странно, была составлена только в 2014 г. Команда Донны Фарбер из медицинского центра Колумбийского университета Нью-Йорка провела сравнение фенотипов Т-клеток, выделенных из крови и тканей доноров органов всех возрастных групп от 3 до 73 лет (всего 56 доноров) [6]. Анализ субпопуляций Т-клеток при помощи проточной цитофлуориметрии подтвердил многие данные, полученные методами с меньшим разрешением и меньшей статистикой, и некоторые черты описания иммунной системы, перенесенные с иммунологии мыши на человека, к примеру снижение содержания наивных Т-лимфоцитов во всех органах при старении организма.

Уменьшение числа наивных Т-клеток с возрастом связано с быстрым старением вилочковой железы, в которой будущие Т-клетки проходят этапы сборки TCR, проверку его работоспособности и селекцию на отсутствие аутоиммунного потенциала. Важно не только снижение абсолютной численности наивных Т-клеток, но и уменьшение разнообразия репертуара Т-клеточных рецепторов, а значит, и возможности сформировать адаптивный иммунный ответ на ранее незнакомую инфекцию [7]. Для наивных Т-киллеров подтвердилось прогрессирующее падение численности в крови и лимфоузлах, хотя для наивных Т-хелперов отрицательная корреляция численности с возрастом в данном исследовании оказалась значительной только для вторичных лимфоидных органов, но не для крови.

Рисунок. 4. Пути циркуляции Т-лимфоцитов различных субпопуляций [8].

Наивные Т-клетки вместе с субпопуляцией TCM путешествуют по кровеносным сосудам заходят и в Т-клеточную зону различных лимфоузлов, в ткани не выходят, хотя в их капиллярах встречаются (красная траектория). Эффекторные ТEM-клетки перемещаются по лимфо- и кровотоку, могут попасть в лимфоузел, но в Т-клеточную зону не заходят (траектория лилового цвета). Резидентные ТRM-клетки (показаны зеленым в коже и различными цветамив слизистых) перемещаются только внутри ткани (траектория зеленого цвета)

Выделение Т-лимфоцитов памяти, эффекторных клеток памяти и короткоживущих эффекторных клеток из слизистых легких, тонкого и толстого кишечника, паховых и мезентериальных лимфоузлов доноров органов позволило впервые оценить динамику данных популяций в тканях человека при старении. Доля центральных клеток памяти ожидаемо растет с течением жизни, в соответствии с ростом числа инфекций, которые успели встретиться организму и попасть в библиотеку памяти иммунной системы. Эффекторные клетки памяти TEM стремительно заполняют нишу для Т-клеток в тканях ребенка, быстро, примерно к 12 годам, вытесняя наивные Т-клетки. Растет и количество терминально дифференцированных эффекторных Т-киллеров (TEMRA), но только в лимфоузлах и в селезенке; в нелимфоидных тканях численность TEMRA падает. Короткоживущие терминально дифференцированные Т-киллеры чаще всего встречаются в крови, селезенке и слизистых легких в любом возрасте, а вот среди Т-хелперов эта субпопуляция представлена исчезающе малым числом клеток. Аналогично мало центральных клеток памяти среди Т-киллеров, преимущественно они находятся в слизистых двух барьерных тканей: легких и кишечника.

Широкими мазками карту распределения Т-лимфоцитов человека можно обрисовать так: наивные Т-клетки путешествуют по крови и периодически заходят во вторичные лимфоидные органы, киллеры TEMRA находятся в крови, селезенке и легких. Для центральных клеток памяти, судя по всему, характерно более индивидуальное распределение по тканям, чем для других субпопуляций: во всяком случае, закономерностей динамики при старении разных тканей выявить не удалось. Эффекторные клетки памяти, включающие и TRM-субпопуляцию, доминируют среди Т-клеток слизистых барьерных тканей. В целом, при старении Т-клеточного иммунитета нелимфоидные ткани проявляют большую стабильность субпопуляций, лимфоидные ткани — большую возрастную динамику типов Т-клеток [6]. Стабильность тканевых клеток проще объяснить, если разобраться, какие из эффекторных клеток TEM остаются в ткани, становятся резидентными TRMи из каких событий состоит их жизнь после отказа от путешествий по организму.

Как отличить резидентные клетки тканей от примесей клеток крови?

Резидентные Т-клетки корректно, но неудобно каждый раз определять по способности индивидуальной клетки мигрировать в лимфоузлы, поэтому необходимо составить список характерных признаков, по которым можно выявить принадлежность к этой субпопуляции. Резидентные Т-лимфоциты в тканях — естественных барьерах организма (например в легких и слизистой тонкого кишечника) немного похожи на классические эффекторные клетки крови: экспрессируют маркер активированных клеток CD69, причем экспрессия стабильна в течение жизни при взрослении и старении и характерна для всех нелимфоидных тканей. Но вдобавок CD69 колокализуется с маркером CD103, который обозначает группу молекул адгезии — интегринов, способствующих прикреплению резидентной Т-клетки к эпителию и к фибробластам в подслизистой выбранного органа. Для эффекторных Т-клеток во вторичных лимфоидных органах экспрессия интегринов CD103 совершенно нехарактерна: TEM-клетки постоянно сохраняют подвижный фенотип.

У карты, составленной коллективом Донны Фарбер, есть крупный недочет: неясно, насколько чисто удается выделить Т-лимфоциты из органа, какую долю анализируемых клеток на самом деле составляют Т-лимфоциты крови из капилляров внутри органа.

Особенно остро вопрос загрязнения клетками крови стоит для легких — неслучайно субпопуляционный состав Т-клеток легких неожиданно похож на Т-клетки крови и лимфоузлов. Вопрос загрязнения клетками крови был изящно решен для Т-лимфоцитов мыши: подопытных животных заражали вирусом лимфоцитарного хориоменингита после пересадки трансгенного клона Т-клеток P14, специфичного к данному вирусу. В результате при инфекции большая часть циркулирующих клеток была представлена вирусоспецифичным клоном P14, а его присутствие в тканях можно было выявить с помощью флуоресцирующих антител к TCR P14. Мышам в кровь вводили антитело анти-CD8 к маркеру Т-киллерных клеток, оно быстро распространялось по кровотоку и связывалось со всеми Т-киллерами в крови (но не в тканях). При микроскопии срезов органов легко было отличить резидентные киллерные TRM от только недавно вышедших из крови в орган клеток, помеченных анти-CD8 антителом [9]. Численность резидентных клеток, подсчитанная этим методом, в 70 раз превышала количество, определенное методом проточной цитометрии; разница меньше чем в два раза наблюдалась только для резидентных клеток лимфоузлов и селезенки. Получается, стандартные методики выделения лимфоцитов из органов плохо подходят для анализа киллерных резидентных клеток и существенно занижают размеры популяции.

Работа резидентных Т-клеток: не стоит путать туризм с эмиграцией

Мышиные резидентные клетки тканей в нормальной ситуации почти не перемещаются внутри нелимфоидной ткани и достаточно прочно прикреплены молекулами адгезии к строме органа. Когда резидентные макрофаги той же ткани секрецией цитокинов инициируют реакцию воспаления, ТRM приобретают большую подвижность и патрулируют близлежащий эпителий в поисках зараженных клеток.

Если воспалительная реакция усиливается, то клетки понимают это как сигнал о подкреплении: к работе патрульных TRM подключаются вновь прибывающие из крови TCM— и TEM-клетки. Эти клетки крови куда более подвижны и лучше перемещаются в эпителии. Значит ли это, что именно в крови находятся готовые действовать Т-киллеры среди TEM, а CD8+ TRM выполняют в ткани хелперные и регуляторные функции?

С одной стороны, Т-хелперы по спектру Т-клеточных рецепторов более тканеспецифичны, т.е. пересечений между репертуарами TCR клеток, взятых из разных тканей, совсем мало, тогда как клетки одного клона Т-киллера встречаются в разных тканях среди TEM [6]. Спектр функций и репертуар антигенной специфичности TRM еще предстоит исследовать, но способности к уничтожению зараженных клеток тканей у TRM-киллеров точно есть. Более того, в модели мышиной инфекции полиомавирусом, протекающей в ткани головного мозга, аффинность вирусоспецифичных Т-клеточных рецепторов резидентных киллерных клеток выше, чем у вирусоспецифичных клеток центральной памяти [10].

Однако размер популяции Т-клеток зависит не только от специфичности TCR к инфекциям, которые раньше протекали в данном органе, но и от гомеостатической пролиферации Т-клеток — размножения более удачливых клеток для заполнения емкости органа по числу Т-лимфоцитов. По маркерам CD28 и CD127 на поверхности клеток можно отличить недавно и давно активированные через TCR клетки от тех, которые получили только гомеостатический сигнал к пролиферации от фактора роста IL-7. При старении ткани гомеостатическое размножение клеток начинает преобладать над пролиферацией активированных через TCR клеток.

Независимо от Т-клеточных рецепторов часто функционируют NKT-клетки, тип резидентных клеток печени, встречающихся и в других тканях. Они могут быть активированы NK-клеточными рецепторами через распознавание не индивидуальных антигенов, а общих молекулярных паттернов опасности и тканевого стресса. При активации CD8+ NKT-клетки выделяют цитотоксические гранулы и лизируют подозрительные клетки ткани, к примеру единичные опухолевые клетки и зараженные вирусами клетки, экспрессирующие и выставляющие на внешней мембране стрессорные молекулы. При старении тенденция TRM к активации без Т-клеточного рецептора, через NK-клеточные рецепторы или цитокиновые сигналы, может приводить к ошибочному лизису клеток ткани, недостаточному контролю над хронически зараженными или перерождающимися участками эпителия.

Патологические проявления, связанные с работой резидентных Т-клеток, включают органоспецифичные аутоиммунные синдромы и синдромы хронического воспаления в ткани. Примеры хронического воспаления, поддерживаемого резидентными Т-лимфоцитами, — контактный дерматит и псориаз, а механизмом служит выделение воспалительных факторов IL-17 резидентными Т-киллерами и IL-22 резидентными Т-хелперами дермы. CD8+ эффекторные Т-киллеры, находящиеся в головном мозге, похожи по совокупности мембранных молекул-маркеров на TRMкожи, кишечника и легких и способны подталкивать развитие перемежающегося рассеянного склероза при периодических выбросах воспалительных цитокинов. Неясно, однако, есть ли в норме в головном мозге популяция TRM или же это Т-лимфоциты, оставшиеся в ткани после нейротропной вирусной инфекции [8].

Функции резидентных клеток памяти в норме — при отсутствии инфекции или хронического воспаления — могут включать cross-talk (взаимную регуляцию преимущественно через секрецию цитокинов и костимуляторные молекулы) с неклассическими малоизученными лимфоидными клетками. Ими могут быть ассоциированные со слизистыми γ/δ Т-клетки, несущие альтернативный вариант сборки Т-клеточного рецептора, или лимфоидные клетки врожденного иммунитета (Innate Lymphoid Cells, ILC), которые делят с Т- и В-лимфоцитами общие черты эпигенетического ландшафта, но не имеют Т-/В- или NK-клеточных рецепторов [11, 12].

 

Рисунок. 5. Предполагаемые функции резидентных Т-лимфоцитов тканей.

Часть функций может выполняться во взаимодействии с резидентными макрофагами

Прим. ред.: γ/δТ-клетки, составляющие около 5% от всех Т-клеток, являются либо CD8-позитивными, либо СD4-, CD5- и CD8-негативными. Подобно естественным киллерам они являются «врожденными» цитотоксическими эффекторными клетками и не требуют сенсибилизации антигеном для активирования. γ/δТ-клетки имеют тропность распределения и находятся главным образом в красной пульпе селезенки, эпителии тонкой кишки, коже. Распределение этих клеток в условиях нормы коррелирует с лока-лизацией γ/δТ-клеточных лимфом. γ/δТ-клетки не рестриктированы по главному комплексу гистосовместимости (MHC – major histocompatibility complex), т.е. для распознавания антигена Т-клеточным рецептором не требуется контакта на поверхности клетки с молекулами MHC. Они являются первой линией защиты при бактериальных инфекциях, в частности микобактериальных, и играют важную роль в иммунной защите слизистых оболочек.

TRM клетки контактируют с антигенпрезентирующими клетками тканей — дендритными клетками кожи и резидентными макрофагами тканей. Резидентные миелоидные клетки в разных тканях дифференцированы и слабо похожи друг на друга. К примеру, макрофаги маргинальной зоны селезенки, макрофаги печени и микроглия (макрофаги мозга) будут сильно отличаться и по морфологии, и по спектру функций. Кроме обнаружения антигенов в ткани, резидентные макрофаги заняты регуляцией процессов старения и самообновления тканей, в частности, выделяют факторы роста и цитокины, стимулирующие деление стволовых клеток тканей. В жировой ткани, к примеру, макрофаги стимулируют дифференцировку новых жировых клеток, но при переходе в активированное M1-состояние запускают воспаление и вместо дифференцировки заставляют увеличиваться и набухать имеющиеся жировые клетки. Сопутствующие изменения метаболизма жировой ткани приводят к накоплению жировой массы и в последние годы связываются с механизмами развития ожирения и диабета II типа. В коже цитокины, выделяемые макрофагами и резидентными γ/δ Т-клетками, стимулируют деление стволовых клеток при регенерации эпидермиса и стволовых клеток волосяных фолликулов [13, 14]. Можно предположить, что хелперные TRM-клетки при патрулировании эпителия и образовании контактов с тканевыми макрофагами могут модулировать спектр и объем выделяемых последними факторов роста для стволовых клеток, воспалительных цитокинов и факторов ремоделирования эпителия — и тем самым участвовать в обновлении тканей.

Что изучение TRM может дать медицине?

Понимание принципов работы резидентных Т-клеток абсолютно необходимо для борьбы с инфекциями, которые не поступают сразу в кровь, а проникают в организм через барьерные ткани, т.е. для подавляющего большинства инфекций. Рациональный дизайн вакцин для защиты от этой группы инфекций может быть направлен именно на усиление первого этапа защиты с помощью резидентных клеток. Ситуация, при которой оптимально активированные специфичные к антигену клетки элиминируют патоген в барьерной ткани, куда выгоднее, чем запуск острого воспаления для вызова Т-лимфоцитов из крови, поскольку меньше повреждается ткань.

Репертуар TCR, ассоциированных со слизистыми барьерных тканей, считается частично вырожденным и наиболее распространенным, т.е. идентичным для многих людей в популяции. Тем не менее искажения при выделении Т-клеток из органов, перекос данных в результате отбора в когорты только определенных европеоидных доноров и общее небольшое количество накопленных данных секвенирования не дают уверенности в публичности репертуаров Т-клеточных рецепторов TRM-клеток. Впрочем, это было бы удобно: дизайн вакцин мог бы сводиться к поиску и модификации наиболее аффинных и иммуногенных пептидов в патогене, взаимодействующих с одним из распространенных вариантов ТCR в барьерной для этого патогена ткани.

Конечно, представления о том, какие TCR несут на своей поверхности TRM-клетки, недостаточно для того, чтобы эффективно манипулировать иммунными реакциями в ткани. Предстоит детально изучить факторы, влияющие на заселение тканей определенными клонами Т-клеток, и разобраться в механизмах активации местного тканевого иммунитета и индукции толерантности TRM. Как заселяются ниши Т-лимфоцитов в слизистых у ребенка до встречи с большим числом патогенов и, соответственно, до формирования значительного пула эффекторных Т-клеток памяти — предшественников резидентных клеток и клеток центральной памяти? Почему и как вместо классической активации лимфоцитов формируется реакция толерантности к микробам непатогенной флоры слизистых? Эти вопросы стоят на повестке дня в изучении резидентных клеток иммунной системы.

Определение закономерностей хоминга Т-лимфоцитов в определенные ткани может дать преимущество в клеточной иммунотерапии опухолевых заболеваний. Теоретически киллерные Т-клетки нужной специфичности к опухолевому антигену, активированные in vitro, должны убивать опухолевые клетки пациента. На практике подобная иммунотерапия осложняется тем, что опухолевые клетки способны подавлять иммунные реакции и приводить в неактивное состояние приближающиеся к опухоли Т-киллеры. Зачастую в массе растущей опухоли и вокруг нее накапливаются анергичные Т-лимфоциты — в первую очередь TRMданной ткани. Из множества инъецированных пациенту активных опухолеспецифичных Т-клеток до цели дойдут немногие, и даже они могут оказаться практически бесполезными в иммуносупрессивном микроокружении опухоли.

Расшифровка механизмов, которые обеспечивают попадание конкретных клонов Т-клеток в определенные ткани, может позволить более эффективно направлять к опухоли сконструированные в лаборатории Т-лимфоциты и приблизить эру доступной персонализированной иммунотерапии.

Источник: «Природа» №2, 2016

Автор: Софья Алексеевна Касацкая — младший научный сотрудник лаборатории геномики адаптивного иммунитета Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН. Область научных интересов — Т-клеточный иммунитет, нейро- и онкоиммунология. Победитель конкурса «Био/мол/текст» 2015 г. в номинации «Лучшая статья по иммунологии».

Дополнительно см.:

К разделам:

Литература

  1. Clark R. A. Skin resident T cells: the ups and downs of on site immunity // J. Invest. Dermatol. 2010. V. 130. P. 362–370. doi: 10.1038/jid.2009.247
  2. Doherty D. G., Norris S., Madrigal-Estebas L. et al. The human liver contains multiple populations of NK cells, T cells, and CD3+CD56+ natural T cells with distinct cytotoxic activities and Th2, Th3, and Th0 cytokine secretion patterns // J. Immunol. 1999. V. 163. P. 2314–2321.
  3. Iijima N., Iwasaki A. Tissue instruction for migration and retention of TRM cells // Trends Immunol. 2015. V. 36. P. 556–564. doi: 10.1016/j.it.2015.07.002
  4. Farber D., Yudanin N., Restifo N. P. Human memory T cells: generation, compartmentalization and homeostasis // Nat. Rev. Immunol. 2014. V. 14. P. 24–35. doi: 10.1038/nri3567
  5. Schenkel J. M., Masopust D. Tissue-resident memory T cells // Immunity. 2014. V. 41. P. 885–897. doi: 10.1016/j.immuni.2014.12.007
  6. Thome J. J., Yudanin N., Ohmura Y. et al. Spatial map of human T cell compartmentalization and maintenance over decades of life // Cell. 2014. V. 159. P. 814–828. doi: 10.1016/j.cell.2014.10.026
  7. Britanova O. V., Putintseva E. V., Shugay M. et al. Age-related decrease in TCR repertoire diversity measured with deep and normalized sequence profiling // J. Immunol. 2014. V. 192. P. 2689–2698. doi: 10.4049/jimmunol.1302064
  8. Park C. O., Kupper T. S. The emerging role of resident memory T cells in protective immunity and inflammatory disease // Nat. Med. 2015. V. 21. P. 688–697. doi: 10.1038/nm.3883
  9. Steinert E. M., Schenkel J. M., Fraser K. A. et al. Quantifying memory CD8 T cells reveals regionalization of immunosurveillance // Cell. 2015. V. 161. P. 737–749. doi: 10.1016/j.cell.2015.03.031
  10. Frost E. L., Kersh A. E., Evavold B. D., Lukacher A. E. Cutting edge: resident memory CD8 T cells express high-affinity TCRs // J. Immunol. 2015. V. 195. P. 3520–3524. doi: 10.4049/jimmunol.1501521
  11. Diverse functions of mucosal resident memory T cells / Eds K. S. Schluns, K. Klonowski // Frontiers in Immunology [Electronic resource]. N.Y., 2015. doi: 10.3389/fimmu.2015.00090
  12. Godfrey D. I., Uldrich A. P., McCluskey J. et al. The burgeoning family of unconventional T cells // Nat. Immunol. 2015. V. 16. P. 1114–1123. doi: 10.1038/ni.3298
  13. Castellana D., Paus R., Perez-Moreno M. Macrophages contribute to the cyclic activation of adult hair follicle stem cells // PLoS Biol. [Electronic resource]. 2014. V. 12. e1002002. doi: 10.1371/journal.pbio.1002002
  14. Rodero M. P., Khosrotehrani K. Skin wound healing modulation by macrophages // Int. J. Clin. Exp. Pathol. 2010. V. 3. № 7. P. 643–653.

Будьте здоровы!

 

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

  1. ПРОБИОТИКИ
  2. ДОМАШНИЕ ЗАКВАСКИ
  3. БИФИКАРДИО
  4. КОНЦЕНТРАТ БИФИДОБАКТЕРИЙ ЖИДКИЙ
  5. ПРОПИОНИКС
  6. ЙОДПРОПИОНИКС
  7. СЕЛЕНПРОПИОНИКС
  8. БИФИДОБАКТЕРИИ
  9. ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ
  10. ПРОБИОТИКИ И ПРЕБИОТИКИ
  11. СИНБИОТИКИ
  12. АНТИОКСИДАНТНЫЕ ФЕРМЕНТЫ
  13. АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА
  14. АНТИМУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ
  15. МИКРОФЛОРА КИШЕЧНОГО ТРАКТА
  16. МИКРОФЛОРА И ФУНКЦИИ МОЗГА
  17. ПРОБИОТИКИ И ХОЛЕСТЕРИН
  18. ПРОБИОТИКИ ПРОТИВ ОЖИРЕНИЯ
  19. МИКРОФЛОРА И САХАРНЫЙ ДИАБЕТ
  20. ПРОБИОТИКИ и ИММУНИТЕТ
  21. ПРОБИОТИКИ и ГРУДНЫЕ ДЕТИ
  22. ДИСБАКТЕРИОЗ
  23. МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ
  24. ПРОБИОТИКИ С ПНЖК
  25. ВИТАМИННЫЙ СИНТЕЗ
  26. АМИНОКИСЛОТНЫЙ СИНТЕЗ
  27. СИНТЕЗ ЛЕТУЧИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
  28. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
  29. АЛИМЕНТАРНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
  30. ПРОБИОТИКИ ДЛЯ СПОРТСМЕНОВ
  31. ПРОИЗВОДСТВО ПРОБИОТИКОВ
  32. ЗАКВАСКИ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
  33. НОВОСТИ

Регуляторные Т-клетки — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Регуляторные Т-лимфоциты, Т-регуляторные клетки, Т-супрессоры (англ. regulatory T cells, suppressor T cells, Treg) — центральные регуляторы иммунного ответа. Основная их функция — контролировать силу и продолжительность иммунного ответа через регуляцию функции Т-эффекторных клеток (Т-хелперов и Т-киллеров).

Эти Т-лимфоциты экспрессируют FOXP3 — транскрипционный фактор, регулирующий транскрипцию генов, ответственных за дифференцировку Т-клеток и экспрессию цитокинов и других факторов, участвующих в супрессии иммунного ответа. Поэтому эти клетки часто называют регуляторными Т-клетками FOXP3+ (англ. FOXP3+ Treg cells). Кроме того, важным маркером Т-регуляторных клеток является экспрессия на их поверхности рецептора к цитокину IL-2 — CD25, соответственно их обозначают как CD25+-клетки. Помимо этих основных маркеров, клетки Treg на своей мембране экспрессируют CD62L, различные изоформы мембрано-связанной фосфатазы CD45. Различают несколько разных типов регуляторных Т-клеток: естественные Т-регуляторные клетки (T-reg1) и индуцибельные Т-регуляторные клетки (iT-reg). Индуцибельные Т-регуляторные клетки образуются под влиянием различных факторов на периферии, например, в региональных лимфатических узлах.

История открытия и феномен иммуносупрессии[править | править код]

Феномен супрессии иммунного ответа был известен очень давно, и важно было выявить его механизмы, поэтому было предположено существование специфических клеток Т-супрессоров. Однако существование этих клеток долгое время не было подтверждено экспериментально. Лишь в конце 1990-х и в начале 2000-х годов было показано существование определенных Т-клеток, которые характеризовались фенотипом CD25+FOXP3+ и эффективно подавляли иммунный ответ, как это было изначально показано на моделях аутоиммунных заболеваний.

Для супрессии иммунного ответа клетки Тreg выделяют цитокины: TGF-beta, IL-10, IFNγ, IL-35, а также экспрессируют на своей поверхности рецептор CTLA-4. Существуют несколько механизмов супрессии: прямой, при непосредственном контакте между клетками, и дистантный, осуществляющийся на расстоянии — например, через растворимые цитокины. Мишенями действия Тreg-клеток являются как Т-эффекторные клетки, так и дендритные клетки, ответственные за презентацию антигена и активацию Т-клеток. При дистантном механизме цитокины, выделяемые Тreg-клетками, например, трансформирующий ростовой фактор бета (TGF-beta), связываются со своими рецепторами на поверхности Т-эффекторных клеток и ингибирует их активацию, тем самым супрессируя иммунный ответ. Важным механизмом также служит захват IL-2 при помощи CD25 — рецептора к IL-2 и секвестрация рецептора у эффекторных Т-клеток, что препятствует активации после связывания комплекса MHC с антигеном, так как известно, что IL-2 является основным аутокринным стимулирующим фактором, поддерживающим дифференцировку и клональную экспансию Т-клеток.

Тreg-клетки, взаимодействуя с рецептором CD86 на дендритных клетках при помощи CTLA-4, способны ингибировать функцию активации дендритными клетками Т-клеток.

При прямом механизме супрессии Treg взаимодействуют с эффекторными Т-клетками и гранзим B действует через перфорины, образующие канал, вызывая апоптоз в этих клетках, тем самым элиминируя активные Т-клетки.

T-лимфоциты — Википедия

T-лимфоциты, или Т-клетки (от лат. thymus «тимус») — лимфоциты, развивающиеся у млекопитающих в тимусе из предшественников — претимоцитов, поступающих в него из красного костного мозга. В тимусе T-лимфоциты дифференцируются, приобретая Т-клеточные рецепторы (ТКР, англ. TCR) и различные корецепторы (поверхностные маркеры)[1]. 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).

Типы Т-лимфоцитов

Т-клеточные рецепторы являются основными поверхностными белковыми комплексами Т-лимфоцитов, ответственными за распознавание процессированных антигенов, связанных с молекулами главного комплекса гистосовместимости (ГКГ, англ. Major Histocompatibility Complex (MHC)) на поверхности антигенпрезентирующих клеток[2]. Т-клеточный рецептор связан с другим полипептидным мембранным комплексом, CD3. В функции комплекса CD3 входит передача сигналов в клетку, а также стабилизация Т-клеточного рецептора на поверхности мембраны. Т-клеточный рецептор может ассоциироваться с другими поверхностными белками, его корецепторами. В зависимости от корецептора и выполняемых функций различают два основных типа Т-клеток.

Т-хелперы

Антигенраспознающий рецепторный комплекс Т-хелперов

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-киллеры, цитотоксические T-лимфоциты, CTL (от англ. killer «убийца») — Т-лимфоциты, главной функцией которых является уничтожение повреждённых клеток собственного организма. Мишени Т-киллеров — это клетки, поражённые внутриклеточными паразитами (к которым относятся вирусы и некоторые виды бактерий), опухолевые клетки. Т-киллеры являются главным компонентом антивирусного иммунитета. Основным признаком Т-киллеров служит наличие на поверхности клетки молекулы корецептора CD8. Т-киллеры распознают антигены при взаимодействии их Т-клеточного рецептора с антигеном, связанным с молекулами главного комплекса гистосовместимости I класса (англ. Major Histocompatibility Complex I (MHC-I)).

Т-хелперы и Т-киллеры образуют группу эффекторных Т-лимфоцитов, непосредственно ответственных за иммунный ответ. В 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.

γδ Т-лимфоциты

γδ{\displaystyle \gamma \delta } Т-лимфоциты представляют собой небольшую популяцию клеток с видоизмененным Т-клеточным рецептором[3]. В отличие от большинства других Т-клеток, рецептор которых образован α{\displaystyle \alpha } и β{\displaystyle \beta } субъединицами, Т-клеточный рецептор γδ{\displaystyle \gamma \delta }-лимфоцитов образован γ{\displaystyle \gamma } и δ{\displaystyle \delta } субъединицами. Данные субъединицы не взаимодействуют с пептидными антигенами, презентированными белками ГКГ. Предполагается, что γδ{\displaystyle \gamma \delta } Т-лимфоциты участвуют в узнавании липидных антигенов.

Т-супрессоры

Т-лимфоциты, обеспечивающие центральную регуляцию иммунного ответа.

Дифференциация в тимусе

Стадии дифференциации Т-лимфоцитов

Все Т-клетки берут своё начало от гемопоэтических стволовых клеток красного костного мозга, которые мигрируют в тимус и дифференциируются в незрелые тимоциты[4]. Тимус создаёт микросреду, необходимую для развития полностью функционального репертуара Т-клеток, который является ГКГ-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 корецепторы CD4 и CD8, 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 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)). В 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 трём классам: V (англ. variable), D (англ. diversity) и J (англ. joining). В процессе соматической рекомбинации генные сегменты, по одному из каждого класса, соединяются вместе (V(D)J-рекомбинация). Случайное объединение последовательностей сегментов V(D)J приводит к появлению уникальных последовательностей 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 эволюционирующих патогенов. Однако этот же механизм зачастую приводит к образованию нефункциональных субъединиц Т-клеточного рецептора. Гены, кодирующие β-субъединицу рецептора, первыми подвергаются рекомбинации в DN3-клетках. Чтобы исключить возможность образования нефункционального пептида, β-субъединица образует комплекс с инвариабельной α-субъединицей пре-T-клеточного рецептора, формируя т. н. пре-T-клеточный рецептор (пре-ТКР)[5]. Клетки, неспособные образовывать функциональный пре-ТКР, 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-ТКР все ещё не являются иммунокомпетентными, так как не способны связываться с молекулами главного комплекса гистосовместимости. Для узнавания молекул ГКГ T-клеточным рецептором необходимо наличие корецепторов CD4 и CD8 на поверхности тимоцитов. Образование комплекса между пре-ТКР и корецептором CD3 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 белки обоих классов ГКГ (MHC-I и MHC-II). Клетки, неспособные взаимодействовать с белками ГКГ кортикального эпителия, подвергаются апоптозу, в то время как клетки, успешно осуществившие 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 в комплексе с белками ГКГ на медуллярных тимических эпителиальных клетках (мТЭК). Тимоциты, активно взаимодействующие с собственными антигенами, подвергаются апоптозу. Негативная селекция предотвращает появление самоактивирующихся Т-клеток, способных вызывать аутоиммунные заболевания, являясь важным элементом иммунологической толерантности организма.

Активация

Механизм действия Т-хелперов и Т-киллеров

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 клон. Некоторые из клеток этого клона превращаются в эффекторные Т-клетки, которые выполняют функции, специфичные для данного типа лимфоцита (например, выделяют цитокины в случае Т-хелперов или же лизируют поражённые клетки в случае Т-киллеров). Другая часть 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 обеспечивают вторичный иммунный ответ, осуществляющийся в более короткие сроки, чем первичный.

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

Примечания

  1. ↑ Murphy K., Travers P., Walport M. Janeway’s Immunobiology. — New York: Garland Science, 2011. — 888 p. — ISBN 0-8153-4123-7. Архивировано 20 октября 2014 года.
  2. ↑ 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.
  3. ↑ 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.
  4. ↑ Schwarz B. A., Bhandoola A. Trafficking from the bone marrow to the thymus: a prerequisite for thymopoiesis (англ.) // Immunol. Rev.. — 2006. — Vol. 209. — P. 47–57. — DOI:10.1111/j.0105-2896.2006.00350.x. — PMID 16448533.
  5. ↑ Sleckman B. P. Lymphocyte antigen receptor gene assembly: multiple layers of regulation (англ.) // Immunol Res. — 2005. — Vol. 32. — P. 153-8. Архивировано 27 января 2008 года.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *