|
Читайте также: |
Процессы дифференцировки, происходящие в тимусе, изучены достаточно подробно и представляют следующую последовательность событий.
· Тимоциты дифференцируются из общей стволовой кроветворной клетки. На клетках–предшественницах T–лимфоцитов ещё вне тимуса у человека обнаружены такие мембранные маркёры, как CD7, CD2, CD34 и цитоплазматическая форма CD3.
· Коммитированная к дифференцировке в T–лимфоцит клетка–предшественница мигрирует из костного мозга через стенку венул в кортико-медуллярной области и оттуда перемещается в субкапсулярную зону коры тимуса. Здесь происходит медленная пролиферация клеток — примерно в течение 1 нед. Характерной особенностью лимфоидных клеток–предшественниц является сохранение в них экспрессии уникального фермента стволовой кроветворной клетки — теломеразы, репарирующей хромосомы. Это указывает на то, что лимфоциту на его жизненном пути предстоит ещё не раз пройти циклы пролиферации. Клетки–предшественницы, коммитированные к дифференцировке в другие ростки кроветворения, утрачивают экспрессию теломеразы необратимо. Из предшественников лимфоидных клеток будут развиваться Tab (большинство), Tgd и дендритные клетки тимуса. На тимоцитах, самыми ранними известными маркёрами которых являются молекулы CD2 и CD7, в этот период экспрессированы ещё такие мембранные молекулы, как CD44 и CD25.
· Затем на клетках исчезают молекулы CD44 и CD25, клетки физически перемещаются несколько в глубь коры тимуса. В них начинаются перестройка генов b–цепи TCR и экспрессия полипептидного комплекса CD3. Экспрессируется инвариантная суррогатная полипептидная цепь, называемая pTa (р — от partner — партнёр, мол. масса 33 кД), которая заменяет собой настоящую a–цепь и позволяет перестроенной b–цепи в комплексе с CD3 оказаться экспрессированной на наружной клеточной мембране. На данной стадии деградирует белок RAG2 и ингибируется транскрипция с генов RAG1 и RAG2. Клетки активно пролиферируют и микроскопически выглядят как бласты. При этом накапливается масса клеток с уже готовой b–цепью, но с ещё неперестроенными генами a–цепи, что внесет свой вклад в будущее разнообразие a–b–гетеродимеров.
В это же время экспрессируются совместно молекулы CD4 и CD8 (по этой причине тимоциты на этой стадии развития называют дважды позитивными — CD4+/ CD8+).
· На следующем этапе клетки перестают делиться, синтезируют RAG1 и RAG2 и перестраивают Va–гены, причём несколько раз в течение 3–4 сут. Каждый вариант TCR с разной a–цепью клетка экспрессирует и «пробуется» на связывание с комплексами «пептид–MHC», экспрессированными на мембранах эпителиальных клеток тимуса. Обратим внимание на то, что пептиды в данном случае свои, т.е. являются продуктами катаболизма собственных белков АПК. Тимоциты, которые свяжут какой–либо из комплексов «пептид–MHC» с правильной (т.е. средней по силе) аффинностью, получают сигнал на выживание и продолжат дифференцировку. Тимоциты, которые не свяжут никакой из доступных комплексов «пептид–MHC», не получат сигнала на выживание, и в них будет инициирована программа на апоптоз, они погибнут. Это и называют позитивной селекцией тимоцитов. В результате позитивной селекции в тимусе погибает около 90% тимоцитов.
Если какой-то TCR связывает какой-то комплекс «пептид–MHC» со слишком высокой аффинностью, то тимоцит также может погибнуть. Это называют негативной селекцией тимоцитов. В количественном отношении негативная селекция элиминирует существенно меньше тимоцитов, чем позитивная — от 10 до 70% клеток, которые прошли позитивную селекцию.
Неоднократная перестройка и экспрессия генов a–цепи при одной и той же b–цепи в одном тимоците оставляет шанс на то, что одна клетка может нести более одного варианта TCR. По крайней мере на моделях мышей, трансгенных по генам b и a–цепей, закономерно обнаруживают второй вариант Рц на T–лимфоцитах с эндогенной a–цепью.
На короткое время с мембраны тимоцитов исчезают обе молекулы корецепторов CD4 и CD8, затем экспрессируется одна из этих молекул: на тимоцитах, TCR которых имеет сродство к молекулам MHC–I, экспрессируется корецептор CD8, и на периферии эти T–лимфоциты на всю свою жизнь будут иметь «паспортную» характеристику CD8+, или Т8. На тимоцитах, TCR которых имеет сродство к MHC–II, экспрессируется корецептор CD4, и на периферии такие T–лимфоциты будут CD4+, или Т4. Есть данные, полученные на экспериментальных моделях на мышах, показывающие, что один и тот же TCR (трансгенный), экспрессированный в паре с CD4, связывает пептид–Аг в комплексе с MHC–II, а экспрессированный в паре с CD8 распознаёт другой пептид–Аг в комплексе с MHC–I.
Анатомически процессы селекции проходят ближе к границе коркового и мозгового слоев тимуса при взаимодействии развивающихся тимоцитов с эпителиальными клетками стромы тимуса и с дендритными клетками костномозгового происхождения. На клетках эпителия тимуса экспрессированы молекулы адгезии LFA–3 и ICAM–1, а на тимоцитах — комплементарные им молекулы адгезии соответственно CD2 и LFA–1. Эти адгезивные взаимодействия удерживают тимоциты на территории тимуса на необходимый период времени. На эпителиальных и дендритных клетках мозговой зоны и на внешних структурах телец Гассаля (телец тимуса) экспрессирована в большом количестве мембранная молекула CD30L (CD30–лиганд). На тимоцитах же, активированных аутоантигенами, экспрессируется молекула CD30. Полагают, что именно взаимодействие CD30L с CD30 между стромой и тимоцитами, имеющими на мембране набор молекул CD4+CD8+CD45R0+CD30+ИЛ–4R+, обеспечивает сигнал на апоптоз для тимоцитов и это и есть негативная селекция аутореактивных клонов тимоцитов.
В кратком виде этапы дифференцировки T–лимфоцитов в тимусе приведены в табл. 5.2. Дифференцировка T–лимфоцитов в тимусе продолжается около 3 нед.
Таблица 5.2. Этапы дифференцировки T–лимфоцитов в тимусе
| Анатомическая зона в тимусе | Мембранный фенотип тимоцитов и их клеточное окружение | Основные процессы, происходящие с тимоцитами |
| Кора периферической зоны | CD3–/CD4–/CD8– Эпителиальные клетки коры | Интенсивная пролиферация (митозы) дважды негативных клеток–предшественниц |
| TCR– | Экспрессия | |
| Глубокие слои коры | TCR– | Дважды позитивные (CD4+ и CD8+) тимоциты с экспрессированной |
| Граница коркового и мозгового вещества | TCR– | Дважды позитивные тимоциты с полноценным |
| Мозговое вещество | TCR– | Однопозитивные (либо CD4+, либо CD8+) зрелые неиммунные T–лимфоциты |
Рассмотрим некоторые подробности дифференцировки T–лимфоцитов в тимусе.
Tab и Tgd происходят из общей клетки–предшественницы. В развивающемся тимоците практически одновременно начинается перестройка генов b, g и d–цепей. Если обе g и d–цепи успеют перестроиться «in–frame» (т.е. получится такая ДНК, с которой возможна транскрипция РНК), то лимфоцит будет T gd. Но если первой успеет перестроиться b–цепь и экспрессироваться на мембране в паре с pTa, то это становится сигналом к запрету на продолжение перестройки генов g и d, а также сигналом к пролиферации клетки, экспрессии корецепторных молекул CD4 и CD8 и чуть позже к перестройке генов и экспрессии a–цепи. При перестройке генов a–цепи происходит необратимая делеция d–локуса, который расположен внутри генов a–цепи. Непродуктивная с первой попытки перестройка генов b–цепи не означает, что тимоцит обречен на гибель. Структура генов b–цепи (см. рис. 5.2) позволяет предпринять ещё одну попытку, и продуктивность перестройки генов b–цепи превышает 80%.
Вероятный лиганд для комплекса pTa–b на мембране тимоцитов — молекула CD81, экспрессированная на эпителиальных клетках стромы тимуса.
Перестройка генов a–цепи происходит неоднократно, пока не получится продуктивный вариант, причём без аллельного исключения (т.е. параллельно на обеих гомологичных хромосомах). До этапа позитивной селекции на тимоцитах могут быть экспрессированы два варианта TCR с одинаковыми b, но разными a–цепями. Позитивная селекция оставит единственный вариант Рц, но иногда может быть и не единственный.
Позитивная селекция на удовлетворительное связывание с комплексами своих пептидов со своими молекулами MHC происходит на стадии развития тимоцитов с низкой плотностью экспрессии TCR и совместной экспрессией корецепторов CD4 и CD8. Клетки–партнёры тимоцитов в данном процессе, клетки–носители молекул MHC — это эпителиальные клетки стромы коры тимуса. Эпителиальные клетки тимуса продуцируют такие цитокины, как интерлейкины 1, 3, 6 и 7, LIF, GM–CSF. Они же, эпителиальные клетки тимуса, являются продуцентами внутритимического стероидного гормона, а именно прегненолона, участие которого необходимо в регуляции экспрессии генов в дифференцирующихся тимоцитах, в том числе в индукции апоптоза тимоцитов при позитивной и негативной селекции. (В эксперименте, если мыши ввести фармакологические дозы глюкокортикоидных гормонов, то за несколько часов произойдет «глюкокортикоидная тимэктомия» — более 99% тимоцитов погибнет апоптозом, от органа останется небольшая «плёночка», содержащая немного стероидрезистентных T–лимфоцитов).
В качестве примера экспериментов, ставших источником этих знаний, приведём опыты с мышами — радиационными костномозговыми химерами. Если летально облученным реципиентам одной из родительских линий, например гаплотипа MHCA, трансплантировать клетки костного мозга интактных доноров-гибридов MHCА´B, то дифференцированные в тимусе реципиента (MHCA) T–лимфоциты будут способны распознавать Аг только в комплексе с молекулами MHCA, но не MHCB.
«Профессиональные» АПК периферии — это клетки костномозгового происхождения, а именно дендритные клетки, B–лимфоциты и моноциты/макрофаги. Это поможет понять результаты следующего опыта. Если летально облученным мышам–реципиентам гаплотипа MHCВ трансплантировать костный мозг от доноров гаплотипа MHCA, то дифференцирующиеся в организме (в тимусе) реципиента T–лимфоциты оказываются неспособными развивать иммунный ответ в периферической лимфоидной ткани. В тимусе их «отобрали» на распознавание MHCВ, а представляют Аг им в организме АПК генотипа MHCA, т.е. «своего родного» для T–лимфоцитов, но они его «не приучены» распознавать: иммунорецепторы вообще распознают не «своё» и «чужое». Что будут, а что не будут распознавать антигенраспознающие Рц лимфоцитов, обусловлено не столько генетической программой, сколько конкретными ситуациями, возникающими в процессе онтогенеза.
Описанный выше эксперимент показывает, почему при трансплантации костного мозга у людей с лечебной целью строго необходимо совпадение по MHC: не столько для избежания отторжения трансплантата реципиентом, сколько для обеспечения возможности дифференцировки иммунокомпетентных T–лимфоцитов из стволовых клеток костного мозга донора в тимусе реципиента.
У мышей, трансгенных по перестроенному гену TCR, распознающему пептид в комплексе с MHC–I, все T–лимфоциты будут нести только этот трансгенный Рц и все T–лимфоциты в организме будут только CD8+. Если трансгенный TCR комплементарен Аг в комплексе с MHC–II, то все T–лимфоциты в организме такой мыши будут только CD4+.
Та же закономерная зависимость распознавательной ориентировки TCR либо на MHC–I, либо на MHC–II и экспрессии на зрелом лимфоците соответственно или CD8, или CD4 проявляется у людей с наследственным иммунодефицитным синдромом «голых лимфоцитов». Есть варианты этого синдрома, когда генетический дефект проявляется в отсутствие экспрессии на эпителиальных клетках тимуса и на лейкоцитах молекул MHC–I. У таких пациентов не обнаруживают CD8+ T–лимфоцитов. При вариантах синдрома с отсутствием экспрессии на клетках MHC–II у больных в периферических лимфоидных органах нет T–лимфоцитов CD4+.
Корреляция экспрессии TCR с молекулами CD8 и CD4 в описанном варианте сильная, но не абсолютная. В организме есть и иные субпопуляции T–лимфоцитов, например TCRab/CD4–/CD8–, TCRaa/CD8aa (молекула CD8 состоит из двух одинаковых a–цепей, т.е. гомодимер, а не гетеродимер из одной a– и одной b–цепи, как в «классическом» варианте молекулы CD8). Кстати, T–лимфоциты именно с таким фенотипом мембраны являются преобладающей субпопуляцией среди внутриэпителиальных лимфоцитов слизистой оболочки ЖКТ. Не зависит от CD4 и CD8 и экспрессия TCRgd.
T–лимфоциты, экспрессирующие CD4, и T–лимфоциты, экспрессирующие CD8, предназначены для выполнения разных функций в предстоящих иммунных ответах. Но во всех случаях независимости TCR от CD4 или CD8 лимфоциты с такими TCR распознают Аг независимо от MHC–I/II. Правда, это не означает (по крайней мере не всегда очевидно) независимость распознавания Аг от других молекул, способных представлять Аг, но не являющихся ни MHC–I, ни MHC–II. Примером таких антигенпредставляющих молекул является CD1. Если молекулы MHC–I и II «работают» (т.е. формируют комплексы) исключительно с пептидными Аг, то «неклассические молекулы MHC» специализируются на комплек-сообразовании с Аг другой химической природы — небелковой (углеводными, липидными, фосфатсодержащими). С молекулами кластера CD1 взаимодействуют особые субпопуляции зрелых T–лимфоцитов, а именно «дважды негативные» TCRab+/CD3+/CD4–/CD8– и особая субпопуляция TCRgd+/CD3+/CD8+.
Процессы негативной селекции тимоцитов идут при взаимодействии их с профессиональными АПК — дендритными и макрофагами, что иллюстрируют эксперименты с костномозговыми радиационными химерами мышей. Если реципиентов любой из родительских линий (MHCA или MHCB) летально облучить и трансплантировать им костный мозг от гибридов MHCА´B, то в тимусе таких мышей будут развиваться T–лимфоциты, не отторгающие кожный лоскут ни от донора MHCA, ни от донора MHCB, т.е. развивается толерантность к Аг как реципиента, так и донора, которые в тимусе могут быть представлены только на тимоцитах, дендритных клетках и макрофагах. При некоторых комбинациях линий мышей в таких экспериментах кожный трансплантат, однако, отторгается. Это объясняют тем, что для отторжения ткани существенны и неглавные Аг гистосовместимости (англ. minor histocompatibility antigens), которые в данном случае присутствуют в ткани донорской кожи, но не присутствуют на донорских АПК в тимусе и на уровне дифференцировки лимфоцитов в тимусе толерантность к ним не возникает. Неглавные Аг гистосовместимости при отторжении трансплантатов у людей иногда имеют большее значение, чем Аг главного комплекса гистосовместимости, что будет проиллюстрировано в соответствующем разделе.
Созревшие в тимусе T–лимфоциты мигрируют в T–зоны периферических лимфоидных органов. Путей выхода тимоцитов из тимуса на основании гистологических наблюдений можно предполагать три: а) свободный — через эфферентный лимфатический сосуд в кортико-медуллярной зоне; б) путём экстравазации через стенку посткапиллярных венул с высоким эндотелием там же в кортико-медуллярной зоне; в) путём экстравазации через стенку капилляров в русле транскапсулярных артерий.
Базовым свойством лимфоцитов является самораспознавание в смысле распознавания клеток своего организма. Теперь это можно понять несколько лучше: дифференцировка и отбор антигенраспознающих Рц T–лимфоцитов в тимусе идут при взаимодействии (комплементарном связывании) исключительно с эндогенными, т.е. со своими молекулами MHC в комплексе со своими, но разнообразными пептидами. Приведём совпадающее с нашим мнение авторитетного экспериментатора и теоретика Ч. Джейнвэя и его коллег. Опыты на мышах, трансгенных по гену b–цепи TCR, а также с нокаутом по определённому гену MHC (Н–2Ма) в разных аранжировках привели этих авторов к заключению (гипотезе, но обоснованной), что не только в тимусе в процессе лимфопоэза идёт отбор T–лимфоцитов на способность правильно связывать своим TCR комплексы «свои пептиды — MHC», но и на периферии жизнеспособность T–лимфоцитов в течение длительного времени поддерживается сигналами на выживание от тех же комплексов «свои пептиды — MHC», экспрессированных на дендритных клетках в T–зависимых зонах периферических лимфоидных органов. В отсутствие такого сигнала T–лимфоцит быстро погибает. Более того, такой свой сигнал поддерживает некий «базальный» уровень активации и, возможно, пролиферации жизнеспособных T–лимфоцитов на периферии в течение всей жизни организма. Но эта пролиферация отличается от экспансии клона лимфоцитов в процессе развития активного продуктивного иммунного ответа на Аг, подлежащий элиминации из организма. Пролиферация по сигналу от своего в норме не сопряжена с синтезами и секрецией активных цитокинов T–лимфоцитов и индукцией иммунного воспаления. Таким образом можно объяснить и понять то реально существующее явление, что после 15-летнего возраста, когда T–лимфопоэз в тимусе существенно угасает, тем не менее в течение всей взрослой жизни в организме есть, причём достаточно постоянное (не снижающееся прогредиентно с возрастом) количество периферических Tab–лимфоцитов.
Репертуар распознающих Рц периферических T–лимфоцитов зависит от MHC организма. Исходная биологическая комплементарностъ Рц T–лимфоцитов рассчитана именно на молекулы MHC всех клеток собственного организма.
В функциональном отношении зрелые неиммунные Tab–лимфоциты, выходящие из тимуса, представлены двумя основными субпопуляциями: одна из них несет на мембране молекулу CD8, вторая — CD4. CD8+ T–лимфоциты дифференцированы для выполнения функций цитотоксических T–лимфоцитов (ЦТЛ). ЦТЛ сами непосредственно, своим «клеточным телом» (их называют «перфорин–гранзимовыми киллерами»), убивают клетки (поэтому «ц» — от цито-), на мембране которых они распознали Аг. CD4+ T–лимфоциты дифференцированы в потенциальных продуцентов цитокинов — секретируемых из клетки биологически активных молекул, предназначенных для взаимодействия и вовлечения в процесс других клеток–партнёров по иммунному ответу. CD4+ T–лимфоциты около 30 лет назад назвали лимфоцитами–хелперами (helper — помощник), поскольку эксперименты свидетельствовали, что B–лимфоциты не способны продуцировать АТ без помощи T–лимфоцитов, хотя сами T–лимфоциты не синтезируют иммуноглобулины, но B–лимфоциты без участия T–лимфоцитов их тоже не синтезируют либо совсем, либо синтезируют иммуноглобулины только класса М. За CD4+ T–лимфоцитами закрепилась аббревиатура Th (от T–helper). Однако впоследствии среди Т4–лимфоцитов обнаружены и перфорин–гранзимовые ЦТЛ.
Определённое разнообразие дифференцировки CD4+ T–лимфоцитов в процессе развития иммунного ответа называют иммунным отклонением — отклонением иммунного ответа в сторону той или иной функциональной субпопуляции. В генетически здоровом организме отклонение иммунного ответа зависит от внешних факторов: в первую очередь химических качеств Аг, его дозы, пути попадания во внутреннюю среду, сопутствующих факторов типа адъювантов или инфекций, кратности иммунизации и т.д.
Хотя опухоли — образования патологические, но они позволяют составить представление о нормальных субпопуляциях клеток той или иной ткани. В клинике известны нозологические единицы опухолей из клеток тимуса (табл. 5.3).
Таблица 5.3. Опухоли тимуса: из T–лимфоцитов и АПК
| Болезнь | Тип клеток | Маркёры на мембране | Локализация |
| Острый лимфо-бластный лейкоз | Ранний предшественник лимфоцитов | CD10; CD19; CD20 | Тимус, кровь, костный мозг |
| Тимома | Эпителиальные клетки стромы тимуса | Цитокератины | Тимус |
| Острый лимфо-бластный T–лейкоз | Тимоциты | CD1 | Тимус, кровь |
| Синдром Сезари*; T–лейкоз взрослых (HTL V–1); mycosis fungoides; Хронический T–лейкоз | Та или иная субпопуляция зрелых T–лимфоцитов*** | CD3+/TCR; CD4 или CD8 | Периферические лимфоидные органы, кровь |
| Болезнь Ходжкина** | АПК (моноциты) | CD30 | Периферические ткани |
* Синдром Сезари называют ещё эксфолиативным дерматитом. Он характеризуется сильным зудом, инфильтрацией кожи атипичными мононуклеарными клетками, алопецией, отёком, изменённой пигментацией кожи, изменениями ногтей.
** Болезнь Ходжкина разнообразна по клиническим формам. В основе патогенеза — опухолевая трансформация АПК, вероятнее всего, моноцитов. Но опухолевые АПК стимулируют пролиферацию T–лимфоцитов, и их количество может существенно превосходить нормальные показатели в крови и в тканях. Поэтому болезнь называют лимфомой Ходжкина. В некоторых случаях лимфо-пролиферация отсутствует. Пролиферируют ретикулярные стромальные клетки, и клинически эту форму идентифицируют как узелковый склероз (nodular sclerosis). Прогноз более благоприятен при лимфоме Ходжкина, чем при узелковом склерозе.
***Клональность лимфомы диагностируют анализом генов TCR в опухолевых клетках. Если планируют аутотрансплантацию костного мозга после радио- или химиотерапии, то методом ПЦР важно показать отсутствие генов TCR опухолевого клона в ткани костного мозга.
Дата добавления: 2015-10-28; просмотров: 900 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Корецепторные молекулы T–лимфоцитов — CD4 и CD8 | | | Главный комплекс гистосовместимости |