. Т-хелперы, узнающие иммуноглобулины. Некоторые Т-хелперы обладают специфичностью как к антигенам, так и к собственным идиотипическим детерминантам. Они активируют В-клетки, имеющие такие же идиотипические детерминанты. Эти же Т-клетки узнают собственные идиотипы в комплексе со своими молекулами МНС класса II и, возможно, могут активировать В-клетки в отсутствие антигена и других Т-клеток. Физиологическая роль этих клеток точно неизвестна;
. Т-хелперы, секретирующие лимфокины. Часть
Т-клеток осуществляет свою "хелперную" функцию через освобождение
"дальнодействующих" факторов - ИЛ-2 и фактора, замещающего Т-клетки.
Эти факторы называются лимфокинами. Они активируют или способствуют активации
других Т- или В-клеток, узнавая антиген в комплексе с собственными белками МНС
класса II. Эти же клетки могут индуцировать реакции гиперчувствительности
замедленного типа.[14]
2.4 Т-индукторы
супрессии - Т-клетки, индуцирующие превращение других Т-клеток в Т-супрессоры
Супрессорные Т-клетки. Клетки генетически запрограммированные для супрессорной активности, отвечают преимущественно на продукты генов МНС класса I. В настоящее время описано большое количество супрессорных Т-клеток, имеющих отличительные особенности:
Супрессорные эффекторные Т-клетки связывают антиген и секретируют факторы, инактивирующие Т-хелперы;(supressor T cells) - это антигенсвязывающий, несущий идиотип эффекторный Т-супрессор, вызывающий супрессию реакций ГЗТ;
Т-супрессоры, узнающие молекулы (продукту) МНС класса II и предотвращающие пролиферацию клеток в ответ на антиген или супрессирующий секрецию антител антигенсвязывающими В-клетками;
Т-супрессоры, узнающие идиотип и связывающиеся с ним и тем самым супрессирующие секрецию антител В-клетками, несущие соответствующие антигенные детерминанты.
Цитотоксические Т-клетки или Т-киллеры. Они узнают антиген в комплексе с собственными МНС-молекулами класса I. Описаны также Т-киллеры, специфические к МНС-молекулам класса II. Они секретируют цитотоксические лимфокины.
Контрсупрессорные Т-клетки. Они предотвращают инактивацию Т-хелперов и Т-индукторов супрессорными эффекторными Т-клетками. Об этих клетках известно немного: они специфичны по отношению к антигену и играют важную роль в развитию иммунологической памяти при активной супрессии.
В целом, сейчас выделяют уже более 10 типов
Т-клеток, а в будущем предстоит обнаружить еще большее их разнообразие. Однако
в любом случае следует помнить о том, что у различных классов Т-клеток антиген
узнают разные рецепторные молекулы. Используя современные методы
биохимического, серологического и молекулярно-генетического анализа
клонированных популяций Т-клеток, можно выявить различия между этими
рецепторными молекулами.[17]
2.5 Т-клеточный рецептор
Несмотря на то, что Т- и В-клетки довольно легко идентифицировать по поверхностным маркерам (Т3 или CD3 на Т-клетках и поверхностные Ig на В-клетках), следует иметь также представление о наиболее важных дифференцировочных антигенах Т-лимфоцитов человека. Важнейшими из них являются:
. CD2 (от англ. Claster of differentiation - кластер дифференцировки) - это антиген, обнаруживаемый на всех зрелых периферических Т-лимфоцитах (идентичен "рецептору эритроцитов барана", именно он обеспечивает образование розеток с эритроцитами барана - методика выявления Т-клеток). CD2 принимает участие в процессе неспецифической активации Т-клеток, что играет важную роль при созревании клеток в тимусе, т.к. пролиферация тимоцитов индуцируется до начала экспрессии специфического антигенного процесса.
. CD3 - это мембраносвязанный белковый комплекс, состоящий из пяти гликопротеинов, связанный с антигенспецифическим рецептором (Ti). Этот комплекс "CD3+Ti" и представляет собой антигенспецифический Т-клеточный рецептор периферических Т-лимфоцитов человека. Связывание антигена, ассоциированного с детерминантами МНС, является специфическим сигналом для активации зрелой Т-клетки. При этом CD3 участвует в передаче сигнала внутрь клетки. Непосредственным результатом связывания антигена с рецептором является поступление в клетку ионов Са2+.
. CD4 - антиген гликопротеиновой природы, который экспрессирует примерно на 2/3 периферических Т-лимфоцитов. На этапе созревания клеток в тимусе CD4 экспрессируется всеми клетками, а в ходе их дифференцировки сохраняется только на субпопуляции, переставшей экспрессировать CD8-антиген. В периферической крови примерно 5% клеток несут одновременно маркеры CD4 и CD8. Зрелые CD4+-Т-клетки включают Т-лимфоциты, функционально характеризуемые как хелперы и индукторы. При контакте Т-лимфоцитов (Ti/h - индукторов хелперов) с антигенпрезентирующей клеткой CD4 выступает в роли специфического места связывания детерминант белковых молекул МНС класса II. Особое значение имеет факт связывание молекулой CD4 оболочечных белков вируса иммунодефицита человека - возбудителя СПИД, что в результате эндоцитоза приводит к проникновению вируса внутрь клеток субпопуляции Ti/h.
. CD8 - антиген, который экспрессируется примерно на 1/3 периферических Т-клеток, созревающих из CD4+/CD8+-Т-лимфоцитов. Субпопуляция CD8+-Т-клеток включает цитотоксические и супрессорные Т-лимфоциты. При контакте с клеткой-мишенью CD8 выступает в роли рецептора неполиморфных детерминант белков МНС класса I.
. Антиген CD45R присутствует примерно на 50% Т-клеток (он экспрессируется также В-клетками и моноцитами). Клетки CD4+/CD45R идентифицированы как индукторы супрессоров, что дает возможность косвенно определять также функционально активные индукторы хелперов.
. Антиген CD25 - гликопротеин, идентифицированный как низкоаффинный рецептор к интерлейкину-2 (IL-2). Совместно с белком 75К антиген CD25 образует высокоаффинный рецептор ИЛ-2. CD25 экспрессируется на активированных Т-лимфоцитах.[16]
Регуляторные Т-клетки удерживают иммунную систему организма от нападения на собственные ткани. Их использование позволит лечить самые разные заболевания и, возможно, решить проблему отторжения трансплантированных органов.
«Тяжелейший аутотоксикоз» - такой термин был введен около ста лет назад известным немецким врачом-бактериологом Паулем Эрлихом для описания патологического состояния, при котором иммунная система человека «атакует» его же собственные органы и ткани. Эрлих полагал, что с биологической точки зрения в аутоиммунности (еще одно введенное им определение) нет ничего абсурдного, когда она находится под строжайшим контролем. Однако медицинское сообщество не приняло столь неоднозначной идеи. В самом деле, зачем природе встраивать в организм человека механизм, способный разрушать своего носителя?Однако врачи время от времени сталкивались с заболеваниями, которые попадали под концепцию Эрлиха. Среди них рассеянный склероз, инсулинозависимый диабет, ревматоидный артрит. Выяснилось, что у подобных больных обычно нарушена функция особых лейкоцитов, известных как CD4+-T-лимфоциты (они названы так потому, что созревают в тимусе - железе, расположенной в грудной клетке чуть выше сердца, и несут на своей поверхности молекулы гликопротеина CD4). В норме они играют роль «старших офицеров», которые отдают команду другим клеткам иммунной системы к наступлению на вторгшихся в организм врагов - болезнетворных микроорганизмов, но иногда направляют оружие против органов и тканей собственного тела.
Эрлих оказался прав и в другом: недавно идентифицированы клетки, специализирующиеся на возвращении на путь истинный вышедшей из повиновения иммунной системы. Они получили название регуляторных Т-клеток. Будучи частью популяции CD4+-T-клеток, они поддерживают мир и согласие между иммунной системой и организмом. Кроме того, выяснилось, что им свойственна не только миротворческая функция: они также влияют на реакцию иммунной системы на проникшие в организм инфекционные агенты, опухолевые клетки, трансплантированные органы, клетки плода при наступлении беременности и т. д. Если удастся выяснить, как они выполняют свои обязанности, и почему их работа иногда дает сбой, исследователи получат возможность контролировать деятельность этих регуляторов и при необходимости подавлять иммунную активность.
Исследователи обнаружили, что для обеспечения
самотолерантности (способности удерживать иммунную систему в рамках)
принимается множество мер предосторожности. Первая линия обороны, во всяком
случае, в том, что касается Т-клеток, располагается в тимусе. Здесь созревшие
Т-клетки проходят серьезный «курс обучения» и настраиваются на крайне слабую
реакцию на здоровые клетки организма-хозяина. Клетки, не поддающиеся
«дрессировке», отбраковываются. Однако ни одна система не застрахована от
ошибок, и некоторое количество аутоагресивных Т-клеток ускользает от контроля.
Попадая в кровоток и лимфу, они создают угрозу запуска аутоиммунной
реакции.[18]
2.6 История открытия
регуляторных Т-клеток
В 1969 г. Ясуаки Нисидзука (Yasuaki Nishizuka) и Тэруе Сакакура (Teruyo Sakakura) из японского Центра по исследованию рака в г. Нагоя обнаружили, что удаление тимуса у новорожденных мышат женского пола приводит к серьезным последствиям - разрушению яичников. Вначале ученые предположили, что тимус секретирует гормоны, необходимые для развития и сохранения данных органов. Однако позже выяснилось, что ткани яичников у мышат, лишенных тимуса, буквально наводнены иммунными клетками, что свидетельствовало о наличии аутоиммунного заболевания, возникшего в результате выхода из строя какого-то регуляторного механизма. Стоило ввести грызунам нормальные Т-клетки, как болезнь отступала. Все указывало на то, что в популяции Т-клеток имеется система самоконтроля.
В начале 1970-х гг. аналогичные результаты в ходе опытов на взрослых крысах получил ^ Джон Пенхейл (John Penhale) из Эдинбургского университета, а Ричард Гершон (Richard Gershon) из Йельского университета впервые предположил, что существует некая группа Т-клеток, способных подавлять иммунную реакцию, в том числе и направленную против тканей собственного организма. Гипотетические клетки были названы супрессорными, но в то время никто не мог найти объяснения их поведению.
Основные надежды возлагались на обнаружение
особых структур на поверхности Т-клеток - маркеров, по которым супрессорные
Т-клетки можно было бы отличить от других составляющих иммунной системы.
Начиная с середины 1980-х гг. многие молекулы были испробованы на роль
потенциального маркера. В конце концов в 1995 г. один из нас (Сакагути)
обнаружил таковой - им оказалась молекула, названная CD25. Когда у мышей были
удалены CD4+-T-клетки, несущие данный маркер, иммунной атаке подверглось сразу
несколько органов: желудок, половые, слюнные, щитовидная и поджелудочная
железы. К ним устремились лейкоциты и разрушили их.[19]
2.7 Как работают
регуляторные Т-клетки
Механизм подавления аутоиммунной активности
клетками T-reg остается загадкой. По-видимому, они способны воздействовать на
самые разные клети иммунной системы, блокируя их амплификацию и такие процессы,
как секреция сигнальных молекул - цитокинов. Специалисты склонны думать также,
что T-reg-клетки активируются прямым межклеточным взаимодействием. Во всем
остальном картина остается неясной.[1]
2.8 Механизм
самотолерантности
Александр Руденски с коллегами из Вашингтонского университета и группа Фреда Рамсдела из компании CellTech R&D в шт. Вашингтон независимо друг от друга получили результаты, приподнимающие завесу тайны над образованием и механизмом действия T-reg. Обнаружилось, что они содержат в необычайно большом количестве специфические молекулы под названием Foxp3, которые служат одним из факторов транскрипции, регулирующих работу определенных генов и тем самым - синтез кодируемых ими белков. Изменение экспрессии любого клеточного гена может повлиять на функционирование всей клетки. Что касается действия фактора Foxp3, то он, по-видимому, перенастраивает клеточные гены таким образом, что Т-клетки превращаются в T-reg. В действительности, введение Foxp3 в обычные Т-клетки приводит к тому, что они приобретают такую же способность к иммуносупрессии, как и исходно полноценные T-reg-клетки, образовавшиеся в тимусе. Недавно выяснилось, что мыши, относящиеся к широко используемой лабораторной линии Scurfy, синтезируют только неактивную, мутантную форму белка Foxp3, но в их организме нет и следа T-reg. Иммунная система у таких животных расшатана до предела, они страдают от множественных воспалений различных органов и рано погибают.
Имеются ли какие-либо данные о том, что человеку также необходимы T-reg-клетки? И есть ли они в нашем организме? Исследователи выяснили, что молекулярные особенности, характерные для T-reg-грызунов, присущи также некой субпопуляции Т-клеток человека. На поверхности данных клеток присутствуют молекулы CD25, а внутри содержится необычайно много белка Foxp3. Они обладают иммуносупрессивными свойствами - по крайней мере, таковы результаты опытов in vitro.Как T-reg-клетки подавляют аутоиммунную реакцию? Лучшим свидетельством того, что данные клетки жизненно важны и для нас, служит следующее наблюдение. Существует редкое генетическое заболевание под названием IPEX (Immune dysregulation, Polyendocrinopathy, Enteropathy, X-linked syndrome), которое связано с мутацией в одном из генов Х-хромосомы и поражает младенцев мужского пола (в отличие от девочек, они наследуют только одну Х-хромосому и потому не могут синтезировать вторую, нормальную копию соответствующего белка). Его следствием становится аутоиммунная реакция, влекущая за собой поражение многих органов и смерть в младенчестве. Как выяснилось недавно, данная мутация локализована в том самом гене, который кодирует белок Foxp3. Таким образом, IPEX - это аутоиммунное заболевание человека, аналогичное таковому у мышей линии Scurfy.
В 1990-х гг. Фиона Паури из DNAX, исследовательского института в Пало-Альто, шт. Калифорния, проводила эксперименты по введению популяции Т-клеток, обедненной T-reg, мышам с нефункционирующей иммунной системой. В одной из серий экспериментов у животных развилось острое воспаление кишечника. Но аберрантная иммунная реакция была направлена в первую очередь не на клетки самого органа.
В кишечнике как грызунов, так и человека присутствует множество микроорганизмов. Нередко их число превышает триллион на каждый грамм ткани. Большинство из них не только безвредны, но даже необходимы: они улучшают пищеварение и вытесняют патогенные бактерии (например, сальмонеллы), которые в противном случае заселили бы кишечник. В норме иммунная система никак не реагирует на присутствие полезных, хотя и чужеродных тел. Но у мышей, которые использовала в своих опытах Паури, все было не так. Введенные иммунные клетки атаковали не только микроорганизмы, но и стенки кишечника реципиента. Однако при инъекции клеток T-reg подобных проблем не возникало. И если бы последние вводились вместе с другими Т-клетками с самого начала, то никакого воспалительного процесса в кишечнике не возникло бы. Подводя итоги, можно сказать, что иммунная система представляет собой спусковой механизм, готовый в любую минуту атаковать микрофлору кишечника, и сдерживают ее только T-reg-клетки.[14]
Ответ иммунной системы на болезнетворные чужеродные агенты может контролироваться аналогичным образом. С одной стороны, T-reg-клетки способны блокировать слишком сильную реакцию, с другой - предотвращать уничтожение какого-нибудь инородного тела, позволяя ему существовать в организме хозяина. Есть свидетельство того, например, что невозможность полностью уничтожить обитающую в желудке бактерию Helicobactor pilori, вызывающую язвенную болезнь, связана с «умиротворяющим» действием T-reg-клеток на иммунную систему.[18]
Работы Дэвида Сакса и его коллег из Национальных институтов здоровья проиллюстрировали всю сложность данной ситуации. Дело в том, что, по мнению авторов, неполное уничтожение в организме патогенов имеет положительную сторону. Был поставлен следующий опыт: мышей инфицировали безопасными для них паразитами. Даже если иммунная система животных была здорова, в их организме оставалось небольшое число микроорганизмов, и тогда повторная инфекция получала достойный отпор. Если же популяция Т-клеток была бедна клетками T-reg, то паразиты уничтожались все до одного, однако при повторном заражении иммунная реакция была столь слабой, будто организм грызунов никогда прежде с этими паразитами не встречался. T-reg-клетки, по-видимому, улучшают иммунологическую память, которая обеспечивает невосприимчивость организма к повторным заражениям и лежит в основе действия вакцин.
Есть указания и на то, что клетки T-reg способствуют нормальному (с иммунологической точки зрения) протеканию беременности, которая всегда оказывается вызовом иммунной системе. Поскольку плод наследует от матери только половину генов, а вторую получает от отца, он генетически не идентичен матери и по существу может считаться имплантированным органом. От отторжения плод защищает целый ряд механизмов, функционирующих в трофобласте (плацентарной ткани, соединяющей зародыш со стенкой матки). Трофобласт - не просто физиологический барьер для содержащихся в материнской крови веществ, вредных для плода: в нем продуцируются молекулы-иммуносупрессанты.