ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ СИГНАЛЫ ПРИ АКТИВАЦИИ ЛИМФОЦИТОВ
Комплекс ТкР способен передавать сигналы внутрь клетки. В передаче сигналов участвуют комплекс CD3и фермент р56, который связан с внутриклеточными участками молекул CD4 или CD8. В-клетки также экспрессируют семейство молекул, участвующих в передаче сигналов: оно включает Igoc, IgPи мембраносвязанные IgM и IgD.
Активацию лимфоцитов инициируют тирозинкиназы
Распознавание Т-клеточным рецептором комплекса антиген—МНС-молекула и связывание костимулирующих молекул вызывают передачу сигнала внутрь Т-клеток. Самый первый внутриклеточный этап сигнализации состоит в фосфо-рилировании тирозина, осуществляемом с участием тирозинкиназ семейства src, в частности lck, ассоциированной с CD4, и fyn; обе они фос-форилируют последовательности-мишени, обнаруженные в ж-цепи CD3 и присутствующие также в молекулах Igoc, IgPи FcyR. Эти последовательности получили название иммунорецепторные тирозин-активируемые мотивы, ITAM. Тирозинкиназа ZAP-70 связывается с ITAM и активируется, в свою очередь активируя фосфолипазу С и тем самым открывая классический путь сигнализации. Сигналы от ТкР и CD28 интегрируются, активируя находящиеся в латентном состоянии цитоплазматические факторы транскрипции, такие как NF-ATили NF-kB, которые после этого мигрируют в ядро. Здесь они действуют на гены, необходимые для Т-клеточной активации, включая гены ИЛ-2 и рецептора ИЛ-2. Продуцируемый в результате этой активации ИЛ-2, связываясь со своим рецептором, вызывает деление клеток.
Процессы активации В- и Т-клеток протекают сходным образом
Функцию Т-клеточной молекулы CD3 у В-клеток выполняют молекулы Igoc и IgP, которые также содержат ITAM в своей цитоплазматической части. Перекрестное связывание поверхностных Ig ведет к активации киназ семейства src. Киназа Syk аналогичная киназе ZAP-70 Т-клеток, связывается с фосфорилиро-ванными Iga и Igp. Это приводит к активации каскада киназ и переносу ядерных факторов транскрипции.
В-клеточную активацию заметно усиливает «корецепторный комплекс», состоящий из 3 белков — рецептора 2 комплемента, CD19 и молекулы-мишени для антипролифера-тивных антител. Известно, что фолликулярные дендритные клетки длительное время удерживают на своей поверхности антиген в виде иммунных комплексов. Антиген в составе такого комплекса может связываться и с поверхностным Ig В-клеток, и с CR2. Это связывание ведет к фосфорилированию цитоплазматической части молекулы CD 19, которая связывается также с ки-назами. Возможно, киназы, находясь близко к В-клеточному рецептору, способствуют активации В-клетки, особенно в тех случаях, когда концентрация антигена невелика.
Сигнал активации - это суммарный сигнал от антигенного рецептора и костимулирующих молекул
До сих пор не известно точно, что представляет собой эффективный антигенный сигнал. В случае Т-клетки взаимодействия антигена с одиночным ТкР недостаточно для активации; необходимое для стимуляции число таких взаимодействий может зависеть от наличия других стимулирующих сигналов, типа Т-клеток и степени их активации. Установлено, что легко активируются клетки мышиных Т-клеточных гибридом. Чтобы стимулировать гибридную клетку, эффективно функционирующая АПК должна нести не менее 60 комплексов, образованных молекулой МНС класса II и антигенным фрагментом. Функционально менее активные АП К, такие как фибробласты с трансфицирован-ным МНС-геном класса II, должны иметь для этого 5000 таких комплексов.
Проведенные недавно исследования показали, что активация требует взаимодействия примерно 8000 молекул ТкР с комплексами МНС—пептид; именно такое число ТкР исчезает с поверхности клетки при активации Т-клеточ-ных клонов. Поскольку взаимодействие ТкР—МНС характеризуется низкой аффинностью, единичный комплекс МНС—пептид способен, возможно, активировать большое число ТкР. Не исключено, что для трансформированных Т-клеток, какими являются гибридомы, необходима менее сильная ТкР-активация. При наличии костимулирующего сигнала для активации Т-клеточ-ных клонов достаточно 1500 активированных и интернализованных ТкР.
Сведения подобного типа о действии Т-зави-симых антигенов на В-клетки отсутствуют. Связывание Т-независимого антигена с одиночным рецептором не ведет к активации В-клетки, однако пока еще нет данных, которые позволили бы сопоставить эффекты стимуляции В-лимфоцитов с описанными выше процессами в Т-клет-ках.
Взаимодействие антигена с ТкР или мембранным иммуноглобулином само по себе не может служить положительным сигналом активации для Т- или В-клеток. Возможно, его достаточно для генерации «отрицательного», или толероген-ного, сигнала, однако и это сомнительно. В настоящее время считается, что для активации лим-фоидных клеток необходим целый ряд взаимодействий, каждое из которых потенциально несет сигнальную функцию. Костимулирующие молекулы, например CD2 и CD1 la/CD18, ответственны не только за связывание; их цитоплазматиче-ские домены участвуют в передаче сигналов. Так, эксперименты с удалением цитоплазматического домена CD2 показали, что в результате такого вмешательства процесс активации нарушается, однако адгезивная функция молекулы остается неизменной.
Митогены и суперантигены также могут активировать лимфоциты
Для изучения Т- и В-клеточной активации наряду с антигенами используются также митогены — вещества, которые в отличие от антигенов могут активировать Т- и В-клетки неспецифически. Для большинства Т-клеток стимуляторами служат фитогемагглютинин, выделенный из красной фасоли, и конканавалин А, экстрагированный из плодов клещевины. Механизм действия этих агентов детально изучен; они связываются с поверхностными молекулами Т-клеток, ответственными за активацию, в частности с ТкР и CD2.
Способностью неспецифически активировать Т-клетки обладают и молекулы другой группы, так называемые «суперантигены», большинство которых имеет бактериальное происхождение. К ним относятся стафилококковые энтеротоксины, токсин, вызывающий развитие синдрома токсического шока при сепсисе, токсин эксфолиативного дерматита и некоторые вирусные белки. Суперантигены связываются с молекулами МНС класса II на АПК и распознаются ТкР, однако не посредством того же механизма, какой действует при распознавании Т-клеточ-ным рецептором комплекса МНС—антигенный пептид. Суперантиген связывается только с Хвцепью ТкР, однако этого достаточно для активации Т-клетки. Эффект стимуляции при этом такой же, как и при использовании антигенов: в зависимости от условий эксперимента может возникнуть либо иммунный ответ, либо клональная анергия.
ДЕЙСТВИЕ ЦИТОКИНОВ НА В- И Т-КЛЕТКИ
Главная роль в активации Т-клеток принадлежит ИЛ-2
Пролиферация лимфоцитов — это сложный, опосредуемый многими факторами процесс. Так, стимуляция Т-клеток АПК еще не означает, что лимфоциты сразу же будут пролиферировать. Эффективное взаимодействие с участием ТкР ведет к продукции б-цепи рецептора для фактора роста Т-клеток, ИЛ-2. б-Цепь и уже имеющиеся в - и г-цепи ассоциируют с образованием высокоаффинного рецептора для ИЛ-2. Активация ТкР у всех Т-клеток вызывает продукцию цитокинов. Большинство Т-клеток CD4+ и некоторые Т-клетки CD8+ секре-тируют ИЛ-2 непродолжительное время, 1—2 сут. В течение этого срока взаимодействие ИЛ-2 с высокоаффинным рецептором для ИЛ-2 приводит к росту и активации Т-клеток. После стимуляции ТкР клетки экспрессируют высокоаффинный рецептор только в течение примерно одной недели: благодаря такому ограничению Т-клетки не размножаются беспредельно, так как отсутствие положительных сигналов способствует индукции апоптотической гибели лишних клеток.
ИЛ-2 синтезируют главным образом Т-клетки CD4+ , однако его продуцентами служат также С08+ -клетки и большие гранулярные лимфоциты. Действие ИЛ-2 ограничено определенными видами клеток, в основном Т-клетками всех типов, для которых данный цитокин служит наиболее сильным фактором роста и активатором. Он влияет также на БГЛ и В-клетки, индуцируя их рост и дифференцировку, активирует макрофаги и, возможно, олигоденд-роциты. В виде препарата ИЛ-2 используют для экспериментальной терапии опухолей, в частности почечно-клеточного рака. Лечебное действие этого цитокина может быть связано с активацией различных клеток, обладающих противоопухолевым цитотоксическим действием, например лимфокин-активированных клеток-киллеров.
Менее сильным фактором роста Т-клеток служит ИЛ-4, который также относится к числу ин-дуцибельных цитокинов. Экспрессия поверхностного рецептора для ИЛ-4 повышается в результате активации ТкР. На Т-клетки действует также ИЛ-7, хотя первоначально он был описан как фактор роста пре-В-клеток, образуемый стромой костного мозга. Продуцируемый элементами стромы тимуса ИЛ-7 действует на тимоциты, представляя собой фактор роста и активации Т-клеток в дополнение к свойству активировать макрофаги. Возможно, описанные три фактора роста, а также менее изученные цитокины, в частности ИЛ-9, ИЛ-12 и ИЛ-15, осуществляют тонкую регуляцию роста и активации Т-клеток в ходе иммунного ответа.
Цитокины ИЛ-1 и ИЛ-6 служат костимулиру-ющими сигнальными молекулами при активации Т-клеток некоторыми АПК. Удивительно, что еще никому не удалось обнаружить продукцию этих цитокинов теми АПК, которые считаются наиболее эффективными презентиру-ющими клетками при первичной Т-клеточной активации, — интердигитатными дендритными клетками. Не исключено действие в качестве ко-стимулирующих и других цитокинов, включая ИЛ-12 и ИЛ-15.
Цитокин ИЛ-3 стимулирует рост клеток-предшественников всех гемопоэтических линий. На этот цитокин реагирует также минорная популяция Т-клеток.
Активацию и деление В-клеток индуцируют цитокины, образуемые Тх2-лимфоцитами
К специфическим цитокинам, продуцируемым Тх2 клетками, относятся ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-10 и ИЛ-13. Цитокин ИЛ-4 действует на В-клетки, индуцируя их активацию и дифференцировку с преимущественной продукцией антител IgGl и IgE. Он влияет также на Т-клетки как фактор роста, способствуя дифференцировке Тх2-лимфо-цитов и усиливая тем самым антителообразова-ние. Одновременно он ингибирует секрецию макрофагами провоспалительных цитокинов, таких как ИЛ-1 и ФНОос. Избыток ИЛ-4, вызывающего синтез IgE, играет патогенетическую роль при аллергических заболеваниях.
ИЛ-5 функционирует в организме человека в основном как фактор роста и активации эозино-филов. У мыши он действует также на В-клетки, индуцируя их рост и дифференцировку. Этот цитокин обусловливает эозинофилию при паразитарных инвазиях.
Цитокин ИЛ-6, известный ранее как фактор В-клеточной дифференцировки или фактор стимуляции гепатоцитов, образуют многие клетки — Ф лимфоциты, макрофаги, В-клетки, фибробла-сты и эндотелиальные клетки. Он действует на самые разнообразные клетки, но особенно важна его функция как индуктора дифференцировки В-лимфоцитов в антителообразующие клетки. В печени ИЛ-6 стимулирует синтез белков острой фазы. Считается, что ИЛ-6 служит важным фактором роста множественной миело-мы — злокачественного новообразования, возникшего из плазматических клеток.
Цитокины - регуляторы иммунных реакций
От цитокинов может также зависеть тип развивающегося иммунного ответа Особенно важна при этом регуляторная функция ИЛ-10 и ИЛ-12. Цитокин ИЛ-10 подавляет синтез ИФу. Кроме того, он ингибирует презентацию антигенов и синтез ИЛ-1, ИЛ-6 и ФНОос макрофагами, что благоприятствует развитию иммунного ответа по Тх2-типу и В-клеточной активации. Действие ИЛ-12 комплементарно эффектам ИЛ-10: он способствует развитию Txl-ответа, сопровождающегося активацией макрофагов и нормальных киллерных клеток.
Источником образования ИФу служат активированные Т-лимфоциты и НК-клетки. Иммунная активация ведет к образованию ИФу и повышению антигенпрезентирующей функции клеток многих типов, в том числе макрофагов, астроцитов, клеток микроглии и эндотелия, а также тимоцитов. Частично этот эффект опосредован усилением экспрессии генов МНС классов I и II и ТАР, которое влечет за собой дальнейшую активацию Т-клеток. Повышается также экспрессия костимулирующих молекул В7-1, В7-2 и 1САМ-1. Таким образом, при многих иммунных реакциях ИФу выполняет функцию положительного сигнала регуляции по механизму обратной связи. Однако вместе с тем он ингибирует пролиферацию Тх2-клеток, как правило активирует макрофаги и, как это ни парадоксально, препятствует индукции синтеза МНС-молекул класса II В-клетками, вызываемой ИЛ-4. Отсюда следует, что ИФу способствует развитию иммунного ответа Txl-типа.
ИФа и ЗЦв, подобно ИФу, могут подавлять пролиферацию клеток иммунной системы. Они ингибируют, кроме того, эффект ИФу, индуцирующий экспрессию МНС-антигенов класса II. Цитокин ИЛ-6, стимулируя дифференцировку клеток, в том числе некоторых лейкозных линий, тормозит их пролиферацию. Цитокины ИЛ-6 и ИЛ-11 способны ингибировать синтез макрофагами провоспалительных цитокинов, однако их действие слабее, чем у ИЛ-4 или ИЛ-10. Цитокин ИЛ-13 по своим свойствам подавлять функции макрофагов во многом сходен с ИЛ-4.
Трансформирующий фактор роста в представлен семейством из трех близкородственных молекул, которые стимулируют рост соединительной ткани и образование коллагена, но ингибируют практически все иммунные и гемо-поэтические функции, особенно если присутствуют до активации клеток.
ГУМОРАЛЬНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ INVIVO
В ранний период изучение гуморального иммунного ответа сводилось в основном к определению специфических антител в крови животных после иммунизации Т-зависимыми или Т-независимы-ми антигенами. По мере накопления данных о развитии и созревании В-лимфоцитов стали проясняться клеточные механизмы иммунных реакций invivo. Характеристики гуморального ответа, связанные с описанными выше клеточными функциями, включают:
• усиление продукции антител при вторичном ответе,
• переключение изотипа Ig,
• созревание аффинности антител и
• формирование иммунологической памяти. Некоторые из этих процессов становятся понятными только при рассмотрении гетерогенной В-клеточной популяции как целостной системы, а не просто набора индивидуальных В-клеток. Элементы гуморального ответа invivo подробно описаны ниже.
После первичной антигенной стимуляции наступает начальный период иммунного ответа — лаг-фаза, в течение которой антитела в крови не обнаруживаются. Затем следуют период логарифмического роста титра антител, фаза плато и фаза затухания ответа. Снижение уровня антител происходит либо за счет их катаболизирования, либо в результате связывания их с антигеном и выведения из циркуляции.
Изучение ответа на первичную и вторичную стимуляцию антигеном выявило 4 основных существующих между ними различия.
Фактор времени Вторичный иммунный ответ характеризуется укороченной лаг-фазой и более продолжительными фазами плато и затухания.
Титр антител Уровень антител во время фазы плато значительно выше при вторичном ответе и обычно в 10 и более раз превышает содержание антител после первичного введения антигена.
Класс антител При первичном иммунном ответе образуются в основном антитела IgM, тогда как при вторичном преобладают IgG, aIgM присутствуют лишь в очень небольшом количестве.
Аффинность антител Как правило, при вторичном иммунном ответе антитела отличаются значительно более высокой аффинностью. Эта его особенность известна как «созревание» аффинности.
Присутствие АОК в селезенке животных после иммунизации можно выявить путем анализа бляшкообразования. Как установлено. АОК в этом органе появляются примерно за сутки до того, как антитела в доступных для определения титрах обнаруживаются в сыворотке крови.
Переключение изотипа 1д зависит от Т-клеток
При Т-зависимом иммунном ответе происходит постепенное изменение класса преобладающих специфических антител, обычно в сторону доминирования IgG. При иммунизации Т-независи-мыми антигенами такого переключения изотипа иммуноглобулинов не происходит, и основным классом образующихся антител остается, как правило, IgM.
Переключение изотипа с IgM на IgG не носит характер случайного события. Подклассы IgG, продуцируемых плазматическими клетками, варьируют в зависимости от характера стимула. Так, у мыши применение полного адъюванта Фрейнда ведет к продукции преимущественно ^С2-антител, тогда как при использовании для иммунизации белковых антигенов, осажденных квасцами, возникает преимущественно IgGl-пф-вет. Может также происходить переключение на синтез IgA или IgE; клетки, образующие иммуноглобулины этих изотипов, сосредоточены главным образом в лимфоидных тканях слизистых оболочек.
Молекулярная основа переключения изотипа изучена довольно подробно. Перестройки в ДНК зависят от сигналов, генерируемых Т-клетками CD4+ , от цитокинов и CD40L, который играет особо важную роль Т-клеточные цитокины, присутствующие в непосредственной близости к В-клеткам, определяют новый изотип продуцируемых иммуноглобулинов. Цитокин ИЛ-4 способствует переключению на синтез IgG 1 и IgE, тогда как ФЦСввызывает переключение на продукцию IgA и lgG2b, а ИФу стимулирует образование lgG2a. Цитокины могут также подавлять экспрессию некоторых изотипов; например, ИЛ-4 ингибирует синтез IgG2a.
В процессе переключения изотипа происходит цитокин-зависимая транскрипция ДНК в новой константной области, измененной за счет так называемой рекомбинации переключения. Она состоит в том, что специфические «участки переключения», расположенные у 5'-конца каждого из генов, кодирующих домены константных областей тяжелых цепей разных изотипов, ре-комбинируют друг с другом, а промежуточный участок ДНК удаляется.
Созревание аффинности зависит от селекции клеток
При вторичном иммунном ответе на Т-зависимые антигены антитела обладают в среднем более высокой аффинностью, чем при первичном. Это связано с переключением синтеза антител с IgM на IgG.
Степень повышения аффинности обратно пропорциональна дозе введенного антигена: при введении высоких доз сродство возрастает слабее, чем после иммунизации низкими дозами антигена. Высказано предположение, что при низкой концентрации антигена его связывают в достаточном количестве лишь те В-клетки, которые обладают высокоаффинными рецепторами; связывание индуцирует пролиферацию и дифференцировку этих В-клеток. При значительной же концентрации антигена его связывают и активируются как высоко-, так и низкоаффинные В-клетки.
Хотя индивидуальные В-клетки обычно не меняют своей основной специфичности, аффинность антител, образуемых клоном, может претерпевать изменения в результате соматического гипермутирования рекомбинированных генов антител. По-видимому, в созревание аффинности вносят вклад два процесса:
• образование более высокоаффинных клонов В-клеток за счет небольших изменений в структуре антител, образуемых дочерними клетками; такие изменения появляются на поздней стадии первичного иммунного ответа на Т-за-висимый антиген;
• селективная экспансия высокоаффинных клонов под влиянием антигена.
Соматическое гипермутирование имеет место в антителообразующих клетках при Т-зависимом иммунном ответе и играет важную роль в продукции высокоаффннных антител. В этом отношении оно представляет собой нормальный и выгодный процесс. Однако иногда этот же процесс приводит к образованию высокоаффинных IgG-аутоантител, например антител анти-ДНК, способных вызывать тяжелые расстройства. Подобное мутирование было обнаружено экспериментально в долгоживушей культуре ткани, однако его роль в возникновении распространенных аутоиммунных заболеваний неизвестна.
Активация В-клеток происходит в центрах размножения
Процесс созревания В-клеточной аффинности протекает в центрах размножения. Они образуются в селезенке или лимфатических узлах спустя несколько суток после антигенной стимуляции. В-лимфоциты, активированные Т-клетками посредством связывания CD40 с его лигандом, мигрируют в первичные фолликулы, где имеется густая сеть фолликулярных дендритных клеток. В этом окружении происходит быстрое деление В-клеток,
8-09-2015, 23:22