Иммунология. Атлас

Нейтрофилы являются наибольшей популяцией лейкоцитов крови, составляя 60-70% общего их числа. НФ формируются в костном мозге, являясь основным продуктом миелоидного кроветворения. Они покидают костный мозг на предпоследней стадии развития - палочкоядерной форме, или на последней - сегментоядерной. Зрелый нейтрофил циркулирует 8-10 ч и поступает в ткани. Общая продолжительность жизни нейтрофила - 2-3 дня.

На рисунке отражено участие НФ в фагоцитозе миграция, поглощение, дегрануляция, внутриклеточный киллинг, деградация, экзоцитоз и апоптоз и основные процессы, происходящие в НФ при их активации хемокинами, цитокинами и микробными веществами, в частности РАМР: дегрануляция, образование АФК и синтез цитокинов и хемокинов. Апоптоз НФ и их фагоцитоз МФ можно рассматривать как важную составную часть повреждающего воспалительного процесса, так как своевременное их удаление препятствует деструктивному действию их ферментов и различных субстанций на окружающие клетки и ткани.

В таблице представлены основные рецепторы НФ, от которых зависят фагоцитоз, активация клетки и синтез биологически активных соединений.

а. В цитоплазме НФ содержатся азурофильные или первичные (1), специфические или вторичные (2), желатинозные (3) гранулы и секреторные везикулы (4). При дегрануляции (5) азурофильные гранулы первыми сливаются с фагосомами, затем - специфические. Мембрана специфических и желатинозных гранул, содержащая флавоцитохром b558 (gp91^phox, p22^phox и Rap1a), является главным поставщиком этого фермента в фаголизосому, где происходит интенсивное образование АФК. Мембраны этих гранул и секреторных везикул НФ, содержащие рецептор FcγRIII (CD16), рецепторы комплемента и интегрины CD35, CD11b/CD18, CD11c/CD18, молекулы CD15 и CD14, участвуют в восстановлении ЦПМ клетки, утраченной в процессе фагоцитоза (6).

б. Азурофильные гранулы содержат большое количество микробицидных веществ: МПО; группу сериновых нейтральных протеаз (катепсин G, протеазу 3, эластазу, азуроцидин); антимикробные низкомолекулярные катионные пептиды - α-дефензины четырех типов (HNP1-4, HNP - Human Neutrophil Peptide); белок, повышающий проницаемость бактерий - BPI; лизоцим (треть всего лизоцима в клетке). Помимо участия в образовании АФК, МПО обладает и прямым бактерицидным действием. Важная роль во внутриклеточной гибели бактерий принадлежит нейтральным протеазам. Установлено, что фагоциты мышей, дефектные по этим ферментам, не способны убивать поглощенный стафилококк, несмотря на нормальное образование АФК. α-Дефензины - это катионные белки с молекулярной массой 4 kDa, обладающие широким спектром антимикробного эффекта. Более подробно дефензины будут освещены в следующем рисунке. С помощью проточной цитометрии азурофильные гранулы можно выявить по маркерам CD63 и CD68. Их маркером может служить также МПО, находящаяся только в азурофильных гранулах.

Специфические гранулы содержат ненасыщенный лактоферрин, лизоцим (2/3 от всего лизоцима в клетке), фосфолипазу А2, BPI, кателицидин hCap-18, липокартин, белок NGAL и др. Все указанные вещества обладают антимикробным действием. Лизоцим разрушает β-гликозидные связи в пептидогликане клеточной стенки бактерий, существенно усиливая литический эффект антител и комплемента. Лактоферрин, перехватывая Fe³⁺, подавляет размножение микроорганизмов, может оказывать и прямой бактерицидный, антигрибковый и противовирусный эффект. В специфических гранулах НФ также находятся фосфолипаза А2 и белок BPI, оказывающие антимикробное действие на грамположительные и грамотрицательные бактерии, разрушая их клеточную стенку. Катионный белок hCAP-18/LL-37 с молекулярной массой 3-5 kDa является единственным представителем бактерицидных белков кателицидинов, выявленных у человека. Человеческий кателицидин синтезируется в виде неактивного предшественника массой 18 kDa (hCAP-18), от которого под влиянием протеиназ первичных гранул в фаголизосоме отщепляется пептид LL-с (антимикробный катионный пептид человека) с широким спектром микробицидного действия. В специфических гранулах имеется белок липокартин, обладающий бактерицидным эффектом. NGAL-белки массой 25 kDa, присутствующие в матриксе специфических гранул, обладают бактериостатической активностью. С помощью проточной цитометрии специфические гранулы можно выявить по маркеру CD66b. Желатинозные гранулы (3) иногда относят к специфическим, содержащим желатинозу, а не лактоферрин.

а. Главными источниками α-дефензинов 1-4 типов являются НФ и моноциты/макрофаги, дефензинов 5-6 типов - клетки Панета, расположенные в криптах кишечника; β-дефензинов - эндотелиоциты и кератиноциты.

б. Дефензины являются многофункциональными агентами, играющими важную роль в процессе фагоцитоза и воспаления. Основной эффект - это способность убивать бактерии, грибы, оболочечные вирусы. Этот процесс может происходить внутриклеточно (в фаголизосоме) и внеклеточно. В результате экзоцитоза довольно большие концентрации дефензинов могут накапливаться в воспалительном очаге. Дефензины индуцируют синтез IL-8 и сами являются хемоаттрактантами. Они оказывают ряд неспецифических эффектов: стимулируют ангиогенез, заживление ран, индуцируют апоптоз и ингибируют синтез TNF, что важно на заключительных этапах воспаления. Вместе с тем дефензины стимулируют дифференцировку ДК.

Главным хемоаттрактантом для НФ является хемокин CXCL8 (IL-8), синтезируемый в воспалительном очаге МН, МФ, фибробластами, эндотелиоцитами, кератиноцитами и др. НФ экспрессируют рецепторы к IL-8 - CXCR1 и CXCR2, взаимодействие которых с IL-8 активирует нейтрофил и вызывает его миграцию в воспалительный очаг. Аналогичный процесс вызывает хемокин CXCL7 (PBP, β-TG, NAP-2), секретируемый тромбоцитами. НФ приобретают способность секретировать ряд хемокинов под воздействием цитокинов, синтезируемых МН, МФ и др. в воспалительном очаге. Наиболее мощным индуктором является комплекс TNF + IFNγ, вызывающий формирование ряда CXC-хемокинов. Прежде всего НФ продуцируют IL-8 и GROα (CXCL1), для которых рецепторами являются CXCR1 и 2, экспрессируемые не только на НФ, но и на покоящихся T-клетках (на рисунке не показано). Вторая группа хемокинов, синтезируемых НФ под влиянием комплекса TNF + IFNγ, - это хемокины CXCL9, CXCL10 и CXCL11, для которых рецептором является CXCR3, экспрессируемый на NK-клетках, моноцитах, Th1-клетках.

При асептическом воспалении в НФ увеличивается синтез хемокинов и цитокинов, стимулирующих ангиогенез и пролиферацию кератиноцитов и фибробластов, повышающих антимикробную защиту, а также привлекающих в очаг воспаления T-клетки, моноциты, НФ. Происходит повышение экспрессии рецепторов нейтрофилов, участвующих в воспалительном ответе. В целом миграция нейтрофилов в воспалительный очаг способствует ускорению заживления раны.

Регуляция гранулопоэза осуществляется с помощью сочетания цитоки-нов IL-23, IL-17A и G-CSF, где IL-17A играет центральную роль.

В нормальном организме ДК и НФ находятся в различных отделах организма. Однако при внедрении патогена они локализуются в очаге воспаления.

Доказано наличие физического контакта между НФ и ДК. Два рецептора на НФ - интегрин CD11b/CD18 (MAC-1) и CEACAM-1 (CarcinoEmbryonic Antigen-related Cellular Adhesion Molecule), распознают лектиноподобный рецептор С-типа (DC-SIGN) ДК. Это взаимодействие важно для созревания ДК и выживания НФ. Для активации ДК необходим также TNF, продуцируемый НФ. На ДК усиливается экспрессия молекул HLA-II, CD86, CD40, повышается синтез ДК IL-12, способствующего дифференцировке Th1-клеток. В свою очередь ДК активно продуцируют IL-8, необходимый для активации нейтрофила и его выживания. По мере созревания ДК их связь с НФ ослабевает, и начинают действовать проапоптотические сигналы на эти клетки.

Взаимодействие TLR НФ с бактериальными паттернами лучше всего исследовано на модели высокоочищенного, освобожденного от липопротеинов (лигандов TLR2) липополисахарида (ЛПС) энтеробактерий - лиганда для TLR4. Взаимодействие ЛПС с TLR4 приводит в основном к активации нейтрофила. Наблюдается также кислородный взрыв с образованием АФК (супероксидный анион, перекись водорода и т.д.), играющих важную роль в киллинге бактерий. Происходит синтез цитокинов: IL-1, TNF и др. Усиливается экспрессия главного интегринового рецептора CD11b/CD18, от которого зависит поглощение опсонизированных бактерий. В то же время происходит снижение экспрессии хемокиновых рецепторов - CXCR1 и CXCR2, главных рецепторов IL-8, и, соответственно, сильно снижается чувствительность нейтрофила к IL-8. Уменьшается также экспрессия CD62E, осуществляющего первый этап миграции НФ. Смысл этого, видимо, заключается в снижении вероятности миграции НФ из воспалительного очага. Большинство бактериальных лигандов TLR являются ингибиторами апоптоза: ЛПС - лиганд для TLR4, неметилированные последовательности бактериальных олигодезоксинуклеотидов (CpG) - лиганды для внутриклеточных TLR9, липотейхоевые кислоты (ЛТК) - лиганды для TLR2.

Эозинофилы (ЭО) являются гранулоцитами крови, экспрессирующими цитоплазматические гранулы, содержащие ферменты, которые разрушают клеточную стенку паразитов, однако могут также повреждать ткани организма. Гранулы эозинофилов содержат оснóвные белки, связывающие кислые красители, в частности эозин. Подобно нейтрофилам и базофилам, эозинофилы образуются в костном мозге. Созревание эозинофилов из миелоидных предшественников стимулируют GM-CSF, IL-3 и IL-5. В норме кровь содержит 200(0-450)×10⁶ эозинофилов в 1 л. Некоторое их число присутствует в тканях, особенно в слизистой оболочке дыхательного, желудочно-кишечного и мочеполового трактов. При воспалении их число возрастает за счет рекрутирования из крови.

Зрелый ЭО (1), 12-15 мкм в диаметре, имеет характерное двудольчатое ядро, развитый аппарат Гольджи и два типа гранул: мелкие, содержащие арилсульфатазу и кислую фосфатазу, и большие, имеющие в своей структуре богатые аргинином катионные белки. ЭО могут находиться в двух состояниях: неактивированном (1) и активированном (2). Главную роль в активации играют цитокины IL-3, IL-5 и IL-13, синтезируемые Th2-клетками (3). Неактивированные эозинофилы (ЭО) характеризуются наличием низкоаффинного рецептора FcεRII (CD23), интегрина LFA-1, хемокинового рецептора CCR3 и др. На активированных эозинофилах экспрессируются высокоаффинный рецептор FcεRI, интегрины α₄β₇, MAC-1 и VLA, увеличивается экспрессия LFA-1. Активированные ЭО продуцируют цитокины GM-CSF, IL-3 и IL-5, которые аутокринно их стимулируют. Эозинофилы выделяют из гранул катионный белок в ответ на взаимодействие Fc-рецепторов с иммуноглобулином IgE. При дегрануляции (4) происходит выброс катионных белков - MBP (Major Basic Protein), ECP (Eosinophil Cationic Protein), EDN (Eosinophil-Derived Neurotoxin), липидных медиаторов - тромбоцитактивирующего фактора - PAF (Platelet-Activating Factor) и лейкотриенов C4, D4 и E4, ферментов - эозинофильной пероксидазы и коллагеназы. Белки МВР, ECP и EDN являются токсичными для паразитов и клеток млекопитающих. ECP и EDN обладают противовирусной активностью. Лейкотриены вызывают сокращение гладкой мускулатуры, секрецию слизи, повышают проницаемость сосудов. PAF усиливает синтез липидных медиаторов, активирует тромбоциты, НФ и ЭО, ускоряет миграцию лейкоцитов.

ЭО происходят из CD34⁺ предшественников костного мозга (1), где они созревают примерно в течение 5 дней. Направление дифференцировки клеток-предшественников в сторону ЭО определяют по крайней мере три транскрипционных фактора - GATA-1, PU.1 и C/EBP. Созревание ЭО происходит под влиянием аутокринных и паракринных цитокинов IL-3, IL-5 и GM-CSF. Особую роль играет IL-5, обеспечивающий рост, дифференциацию и мобилизацию ЭО для их миграции из костного мозга в кровеносное русло (2), где они циркулируют 18-24 ч (3). Миграция из кровеносного русла осуществляется благодаря связыванию β₁-интегрина VLA-4 (Very Late activation Antigen) и интегрина α₄β₇ c рецепторами эндотелиальных клеток VCAM-1 (Vascular Cell Adhesion Molecule 1) и MAdCAM-1 (Mucosal Addressin Cell Adhesion Molecule 1) соответственно, а также, как и у НФ, за счет взаимодействия LFA-1 - ICAM-1. Важную роль в этом процессе играют цитокины IL-4, IL-5 и IL-13, синтезируемые Th2-клетками: повышают экспрессию VCAM-1 на эндотелии сосудов и синтез эпителиальными клетками бронхов и фибробластами хемокинов, эотаксинов - CCL11, CCL24 и CCL26. Эотаксины играют главную роль в направленной миграции ЭО в легкие (5), желудочно-кишечный (6) и урогенитальный (7) тракты, где они располагаются в соединительной ткани под эпителиальным слоем и, вероятно, участвуют в защите слизистых оболочек от микроорганизмов. Направленная миграция обусловлена экспрессией на зрелых эозинофилах специфического для эотаксина рецептора CCR3 (4), построенного аналогично рецептору для IL-8 CXCR1 и также связанного с G-белком. Этот рецептор связывает и другие СС-хемокины (CCL5, CCL7, CCL13), индуцирующие хемотаксис ЭО. Важно отметить, что рецептор CCR3 экспрессируется и на Th2-клетках, которые под влиянием эотаксинов мигрируют в одни и те же с эозинофилами участки.

Содержание эозинофилов (Э) в слизистой оболочке кишечника в сотни раз превышает их концентрацию в крови. Э экспрессируют FcR, специфичные для IgE. Физиологически это проявляется в мощных цитотоксических свойствах эозинофилов, и их активном участии в противопаразитарном иммунитете. Гранулы Э содержат главный щелочной белок, который способен нейтрализовать ряд ферментов, участвующих в патогенезе аллергии: медиаторы воспаления, бета-глюкоронидазу, рибонуклеазу, фосфолипазу и гепарин. Все эти реакции необходимы для ликвидации последствий аллергических реакций в организме. Но Э способны также при необходимости высвобождать эти вещества. То есть эозинофилы способны играть как проаллергическую, так и защитную антиаллергическую роль.

Количество ЭО составляет 1-5% от циркулирующих лейкоцитов. На верхней половине графика (1) представлены типы эозинофилии, на нижней (2) - заболевания, при которых наблюдается эозинофилия: грибковые инфекции, гельминтозы, туберкулез, васкулиты (синдром Черджа-Стросса и гранулематоз Вегенера), различные виды эозинофильных пневмоний (например, синдром Леффлера), бронхиальная астма. При гельминтозах наблюдается высокий уровень эозинофилии. Считается, что ЭО играют защитную роль при глистных инвазиях. В экспериментальных моделях in vivo можно наблюдать прилипание ЭО к личинкам глистов, сенсибилизированных IgE-антителами и фрагментами комплемента, что вызывает их гибель. Однако взрослые гельминты к цитотоксическим белкам ЭО не чувствительны. ЭО участвуют в патогенезе бронхиальной астмы, при которой наблюдается средний уровень эозинофилии и инфильтрация легких эозинофилами. В биологических жидкостях больных астмой выявляется высокий уровень катионных белков гранул ЭО, особенно МВР. Особняком от этих заболеваний стоит идиопатический гиперэозинофильный синдром (HES), который характеризуется наличием в течение 6 мес необъяснимой эозинофилии (>1500×10⁶ кл/л) и органных поражений, связанных с эозинофилами. Этот синдром связан с микроделецией в хромосоме 4q12, ведущей к слиянию двух соседних генов и образованию фьюжен-гена - F/P⁺, кодирующего конститутивную тирозинкиназу, направляющую дифференци-ровку клеток-предшественников в ЭО. Синдром HES при наличии указанной мутации диагностируется как хроническая эозинофильная лейкемия. Помимо гельминтозов, инфильтрация эозинофилами желудочно-кишечного тракта наблюдается при эозинофильном эзофагите, гастроэнтерите, колите, воспалительных заболеваниях кишечника, гастроэзофагеальном рефлюксе. Ведущую роль в миграции ЭО в желудочно-кишечный тракт играет эотаксин, который увеличивает экспрессию как интегринов на лейкоцитах, так и молекул адгезии на эндотелии сосудов. Многие опухоли инфильтрируются эозинофилами.

Подобно другим гранулоцитам, базофилы образуются из предшественников в костном мозге (линия, отличная от таковой тучных клеток), созревают там же, циркулируют в крови и перемещаются в ткани, где погибают. Их число составляет менее 1% общего числа лейкоцитов в крови. Срок жизни базофилов составляет 5-12 сут. Содержание базофилов в тканях невелико, они могут рекрутироваться в очаг воспаления. Базофилы содержат гранулы, связывающие основные красители, и синтезируют многие из тех же медиаторов, которые образуют тучные клетки. Как и тучные клетки, они экспрессируют IgG- и IgE-рецепторы и способны активироваться при связывании антигена с IgE.

Предшественники базофилов с фенотипом Lin^- CD34⁺ FcεRIhic-kit происходят из гранулоцитарно-макрофагальных предшественников костного мозга (GM-P) и из предшественников базофилов/тучных клеток (BMC-P) селезенки. Их дифференцировка в зрелые базофилы определяется транскрипционным фактором С/ЕВРα и цитокином IL-3, продуцируемым Th2-клетками. При активации РАМ (Parasite-Associated Molecule) или РАМР часть этих клеток мигрирует в костный мозг. Синтезируя IL-3, Th2-клетки способствуют увеличению образования в костном мозге базофилов из предшественников. В конечном итоге в кровяное русло поступают только зрелые формы базофилов. Существует другая точка зрения на роль IL-3 в развитии базофилов. Обнаружено, что у мышей IL-3-/- в крови и костном мозге содержится нормальное количество базофилов. Однако у таких мышей резко нарушено повышение количества базофилов в ответ на инвазию гельминтами, РАМ, РАМР. Таким образом, главная роль IL 3 заключается в увеличении количества базофилов при микробной или паразитарной инвазии, что и отражено на средней части рисунка. Базофилы экспрес-сируют хемокиновые рецепторы (1): CCR1, CCR2, CCR3, CXCR1, CXCR3, CXCR4 и под влиянием хемокинов (2): эотаксин (CCL11), RANTES (CCL5), SDF 1 (CXCL12) они мигрируют через эндотелиальный барьер в очаг воспаления, где происходит секреция цитокинов и дегрануляция. Кроме того, базофилы привлекают в очаг аллергического воспаления ЭО и НФ.

На левой части рисунка представлен IgE-зависимый путь активации базофилов. Базофилы, ТК и активированные ЭО экспрессируют высокоаффинный рецептор FcεRI (1), который без участия АГ связывается с Fc-фрагментом молекулы IgE (2). Кросс-связывание поливалентным АГ (3) молекул IgE вызывает быструю дегрануляцию клеток с освобождением медиаторов воспаления типа гистамина, лейкотриенов и других, синтез и секрецию цитокинов. Одним из главных цитокинов, продуцируемых базофилами, является IL-4, который выделяется клеткой уже через 10 мин после ее активации. Это говорит о том, что определенная часть IL-4 находится в клетке в преформированном состоянии. Активированные базофилы секретируют значительно большее количество IL-4, чем T-клетки.

На правой части рисунка представлены IgE-независимые пути активации базофила. Первый этап заключается в индукции образования IL-4 фактором созревания базофилов цитокином IL-3. При совместном действии IL-3 и IL-18 происходит синтез как IL-4, так и IL-13. Второй - индуцирует секрецию IL-4 и IL-13 при взаимодействии TLR2 (4) с пептидогликаном (PG) клеточной стенки бактерий. Помимо TLR2, базофилы экспрессируют TLR1 (5), TLR4 (6), TLR6 (7).

Тучные клетки образуются в костном мозге, присутствуют в коже и эпителии слизистых оболочек и обильно содержат цитоплазматические гранулы, наполненные гистамином и другими медиаторами. Для развития тучных клеток имеет значение фактор стволовых клеток (цитокин, называемый также лигандом c-Kit). В норме зрелые тучные клетки не обнаруживаются в циркуляции, но конститутивно присутствуют в здоровых тканях, прилегая к мелким кровеносным сосудам и нервам. Форма тучных клеток человека варьирует, они имеют круглое ядро, и в цитоплазме находятся гранулы. Они содержат кислые протеогликаны, связывающие основные красители. Тучные клетки экспрессируют на плазматической мембране рецепторы IgE- и IgG-антител и обычно покрыты этими антителами, выполняющими роль рецепторов к антигенам, в том числе к аллергенам. Когда эти антитела связываются с антигеном, они индуцируют через Fc-рецепторы сигналы, приводящие к дегрануляции - высвобождению содержимого гранул во внеклеточное пространство, включая цитокины и гистамин, которые вызывают изменения диаметра и проницаемости кровеносных сосудов и воспаление. Тучные клетки экспрессируют также другие активирующие рецепторы, которые распознают белки комплемента, нейропептиды и микробные продукты. Тучные клетки создают защиту против микробов и ответственны также за симптомы аллергических заболеваний.

Тучные клетки - ТК (1), большие гранулярные клетки, происходят из CD34⁺ гемопоэтических предшественников костного мозга. В отличие от лейкоцитов, ТК не циркулируют, а заканчивают свою дифференцировку в васкуляризированных тканях, где они преимущественно и локализуются. Главным фактором для выживания и дифференцировки ТК является мембраносвязанный цитокин SCF (Stem Cell Factor - CD117) (2), присутствующий на стромальных клетках. Этот цитокин является лигандом для рецептора ТК c-Kit (3), входящего в комплекс рецепторных тирозинкиназ III - рецепторов ростовых факторов. В выживании и дифференцировке ТК важную роль также играют IL-3, IL-4, IL-9. Характерной чертой ТК, базофилов и активированных ЭО является экспрессия высокоаффинного Fc-рецептора для IgE - FcεRI (4) с коэффициентом диссоциации 10^-10 М^-1 и среднеаффинного FcεRII - CD23 (5). IgG связывается также с FcγRII и FcγRIII (6) и галектином-3, экс-прессируемым на некоторых популяциях ТК. Активаторами ТК являются продукты расщепления комплемента, взаимодействующие с соответствующими рецепторами ТК (7): C3aR, C5aR, CR3, CR4; РАМР (пептидогликаны, ds- и ss-РНК, CpG ДНК, ЛПС, флагеллин), TLR (8): TLR2, 3, 4, 5, 7, 9; цито-кины и воспалительные медиаторы (9); β-дефензины и кателицидины (10) и многочисленные эндогенные пептиды (фактор роста нервов, субстанция Р1, нейропептиды (11) и другие, действующие через соответствующие рецепторы, в частности через белок G, суперантигены (12). Активаторами ТК являются также аллергены, бактерии, вирусы и паразиты (13).

При активации ТК могут постепенно или быстро выделять хранившиеся в гранулах соединения, приводящие к воспалению. Дегрануляцию могут вызвать различные факторы, например, аллергены через связывание с антителами класса IgE, присоединенными к мембране ТК через высокоаффинные FcεRI и выполняющих роль антигенсвязыващих рецепторов, индуцирующих сигнальный путь. Кластеризация внутриклеточных доменов FcεRI рецепторов, соединенных с кросс-связанными молекулами IgE, вызывает сложную последовательность реакций внутри ТК, которая приводит к их активации и последующей дегрануляции. В гранулах ТК содержатся предварительно образованные провоспалительные медиаторы, такие как сериновые протеазы (триптаза и химаза), гистамин, серотонин, протеогликаны (гепарин), хондроитинсульфаты, аденозинтрифосфат (АТФ), лизосомальные ферменты, (-гексозаминидаза, (-глюкуронидаза, арилсульфаты, липидные медиаторы (эйкозаноиды), тромбоксан, простагландин D2, лейкотриен С4, тромбоцит-активирующий фактор, цитокины (TNF, IL-4, SCF), хемокины, реактивные формы кислорода и др.

FcεRI состоит из α-, β- и двух γ-цепей, cвязaнных между собой. α-Цепь взаимодействует с Fc-фрагментом IgE, γ-цепь, содержащая в цитоплазматическом участке ITAM-мотив, проводит активационный сигнал в клетку, β-цепь контролирует сборку и экспрессию рецептора. Единичные нуклеотидные замены в цитоплазматическом домене β-цепи могут вести к повышенной экспрессии FcsR и склонности таких индивидуумов к аллергическим реакциям. Повышенный уровень продукции IgE способствует возрастанию экспрессии FcεRI, так как рецептор, занятый молекулой IgE, не подвергается интернализации. При агрегации, вызванной АГ, рецепторы FcεR1 перемещаются в липидные плоты - рафты, куда поступает также ряд сигнальных молекул, участвующих в активации ТК. При этом главным начальным моментом является фосфорилирование киназой Lyn тирозиновых остатков ITAM-мотива и киназы Syk. В свою очередь, киназа Syk фосфорилирует 4 тирозиновых остатка цитоплазматического участка регуляторного адаптерного белка LAT (Linker for Activation of T cells). Первый тирозиновый остаток создает «докинг» - участок для SH2-домена фосфолипазы PLCγ, три остальных - для SH2-доменов адаптерных белков Gads, Grab и Grb2. Результатом этого является фосфорилирование PLCγ, расщепляющей фосфолипиды с образованием вторичных мессенджеров, что приводит к дегрануляции ТК и секреции цитокинов. Одновременно происходит фосфорилирование адаптерного белка SLP-76 и протеинкиназ МАРК, что способствует выживанию клетки. Агрегация FcεRI в LAT^-/^- ТК снижает фосфорилирование SLP-76, PLCγ, мобилизацию Са²⁺, дегрануляцию и секрецию цитокинов. Протеинкиназы Fyn и Csk, присутствующие на рисунке, участвуют в регуляции сигнала, передаваемого от киназы Lyn. Ограничение процесса дегрануляции осуществляется с помощью фосфатазы SHIP1. При повышении концентрации АГ усиливаются активация клетки и фосфорилирование этой фосфатазы, которая дефосфорилирует сигнальные молекулы и тем самым прекращает активационный процесс.

Комплекс ферментов, липидных медиаторов, ростовых факторов, цитокинов и хемокинов, освобождающихся при дегрануляции ТК, оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие на организм: играет ведущую роль в развитии воспаления, увеличивая проницаемость сосудов, вызывая развитие отека, индуцируя инфильтрацию слизистых оболочек лейкоцитами, при бронхиальной астме преимущественно эозинофилами. Вещества, выделяемые ТК, вызывают развитие острого или хронического воспаления, лежащего в основе всех аллергических заболеваний. В частности, при бронхиальной астме (на схеме не показана) продукты ТК являются главной причиной гиперреактивности бронхов к холинергическим стимуляторам, пролиферации бронхиального эпителия и повышенной продукции слизи бокаловидными клетками бронхов. В то же время ТК посредством выделения IL-10 в эксперименте существенно подавляют развитие в коже контактной гиперчувствительности. ТК оказывают положительное влияние при врожденном и адаптивном иммунном ответе, повышая устойчивость к бактериям и паразитам, осуществляя АГ-презентирующие функции. На ранних этапах инфекции ТК является основным источником как преформированного, так и вновь синтезированного TNF, что необходимо для быстрого и адекватного ответа.

IgE (1), синтезируемый плазматическими клетками (2), при взаимодействии с рецептором FcεRI (3) ТК (4) существенно увеличивает его экспрессию, при этом снижается степень агрегации FcεRI, сопровождающаяся секрецией цитокинов и протеаз. При кросс-связывании FcεR1 поливалентным антигеном/аллергеном (5) происходит агрегация рецепторов, ведущая к дегрануляции ТК. При этом освобождаются преформированные биологически активные вещества, находящиеся в гранулах (гистамин, серотонин, триптаза, карбоксипептидаза А и химазы, гепарин и другие протеогликаны) или de novo синтезированные липидные медиаторы (лейкотриены С4 и простагландин D2), тромбоцитактивирующий фактор (PAF), цитокины и ростовые факторы (IL-1, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8, IL-10, IL-13, IL-16, TNF, bFGF, VPF/VEGE, TGFβ), хемокины (MIP-1 и MCP-1), участвующие в воспалении, во врожденном и адаптивном иммунном ответе, гемопоэзе, повреждении и восстановлении (remodelling) органов и тканей. Эти биологически активные вещества оказывают разнонаправленное влияние на эндотелий сосудов (6), гемопоэтические клетки (7), эпителий слизистых оболочек (8), мышечную ткань (9), нервную систему (10), лимфоидную ткань (11).

Система мононуклеарных фагоцитов состоит из клеток, основная функция которых заключается в фагоцитозе, и они играют центральную роль во врожденном и адаптивном иммунитете. Клетки этой линии, поступающие из костного мозга в периферическую кровь, дифференцированы неполностью и носят название «моноциты». Их диаметр равен 10-15 мкм, они имеют бобовидное ядро и мелкогранулированную цитоплазму, содержащую лизосомы, фагоцитарные вакуоли и цитоскелетные филаменты. Моноциты гетерогенны по составу и включают по меньшей мере две субпопуляции, различающиеся по белкам поверхности и кинетике миграции в ткани. Одна субпопуляция называется воспалительной, так как ее клетки быстро рекрутируются из крови в очаги тканевого воспаления. Другая субпопуляция служит источником тканевых резидентных макрофагов и некоторых дендритных клеток. Макрофаги представляют собой фагоциты, конститутивно присутствующие в тканях и быстро отвечающие на микробы, проникающие в эти ткани. Как только моноциты мигрируют в ткани, они созревают и становятся макрофагами. Макрофаги в различных тканях названы по-разному, что отражает их специфическую локализацию. Так, в центральной нервной системе их называют «клетками микроглии»; макрофаги, выстилающие сосудистые синусоиды, в печени носят название «клетки Купфера», в легочных путях это «альвеолярные макрофаги», а многоядерные фагоциты в костной ткани называют «остеокластами». Макрофаги выполняют важные функции во врожденном и адаптивном иммунитете. Основная защитная функция макрофагов - это поглощение и уничтожение микробов. Макрофаги захватывает также погибшие клетки, в том числе апоптотические тельца, как часть процесса освобождения организма от продуктов, образовавшихся в результате инфекции или стерильного поражения тканей. Активированные макрофаги (М1) секретируют цитокины, которые «инструктируют» клетки, участвующие в воспалительном процессе. Другая важная функция макрофагов (М2) состоит в репарации тканей путем стимуляции образования новых кровеносных сосудов (ангиогенез) и синтеза богатого коллагеном внеклеточного матрикса (фиброз). М2-клетки подавляют активность М1-клеток путем продукции IL-4. Макрофаги выполняют функцию APC, презентируя антигены и активируя Т-лимфоциты.

Нейтрофилы (Н) и моноциты (М) экспрессируют отдельные наборы молекул адгезии и рецепторов хемокинов и поэтому мигрируют в очаги воспаления и повреждения ткани в разное время. Рекрутирование М происходит несколькими часами позднее от начала миграции нейтрофилов и продолжается несколько дней. При качении по эндотелию М экспрессируют L-селектин и лиганды Р- и Е-селектинов, которые опосредуют взаимодействие с эндотелиальными клетками, предварительно активированными цитокинами IL-1 uTNF. Для прикрепления М экспрессируют интегрины LFA-1 и VLA-4, которые связываются с ICAM-1 и VCAM-1 эндотелия. Воспалительные М, рекрутируемые в очаги воспаления, экспрессируют CCR2. Этот рецептор связывает хемокин CCL2 (МСР-1). Другая популяция М экспрессирует рецептор к хемокину CX 3CR1, лиганд которого CX 3CL1 экспрессируемый как в растворимой, так и мембраносвязанной формах, поддерживает адгезию М к эндотелию. В тканях М дифференцируются в МФ, которые выполняют свои эффекторные функции в течение многих дней или недель. Некоторые МФ способны мигрировать в лимфоузлы по дренирующим лимфатическим сосудам, где могут презентиро-вать антигены, принесенные из очага воспаления.

Моноциты периферической крови подразделяются на воспалительные (CD14⁺ CD16^-) и тканевые (CD14⁺ CD16⁺). Предполагают, что часть клеток первой субпопуляции мигрирует из крови в воспалительный очаг, где созревает в МФ. Другая часть этих клеток перемещается в регионарный лимфатический узел. Клетки второй субпопуляции довольно длительное время циркулируют в крови и затем мигрируют в селезенку, легкие, печень, мозг и другие органы, где, по всей видимости, становятся резидентными ДК или МФ.

Тканевые макрофаги (МФ) и некоторые дендритные клетки (ДК) происходят от МН периферической крови. МФ локализуются в определенных участках лимфоидной ткани: медуллярных тяжах лимфатических узлов, красной и белой пульпе селезенки. Клетки - производные МН - присутствуют практически во всех нелимфоидных органах: клетки Купфера - в печени, микроглия - в нервной системе, альвеолярные МФ, клетки Лангерганса кожи, МФ слизистых оболочек и серозных полостей, остеокласты, интерстициальной ткани сердца, поджелудочной железы, почек (на рисунке не показаны). МФ способствуют поддержанию гомеостаза, очищая организм от стареющих и апоптотических клеток, восстанавливая ткани после инфекции и травмы. МФ слизистых оболочек играют ведущую роль в защите организма. Для этого они снабжены набором распознающих рецепторов, кислородозависимыми и кислородонезависимыми механизмами киллинга микроорганизмов. Существенное значение в защите организма от инфекции имеют альвеолярные МФ и МФ слизистых оболочек кишечника. Первые «работают» в относительно бедной опсонинами среде, поэтому они экспрессируют большое количество паттерн-распознающих рецепторов, включая скавенджер-рецепторы, маннозные рецепторы, β-глюканспецифические рецепторы, дектин-1 и др. При микробной инвазии в очаг дополнительно мигрирует большое количество воспалительных МН, которые в зависимости от цитокинового окружения могут дифференцироваться в различные клеточные линии.

МФ, так же как ДК и остеокласты (ОК), происходят из стволовой клетки костного мозга (S-клетки), которая дает начало предшественникам моноцитов и гранулоцитов (ПМГ). Под воздействием дифференцировочных стимулов (M-CSF для МН и G-CSF для гранулоцитов) ПМГ дифференцируется в предшественников моноцитов (ПМ) или нейтрофилов (ПН). Через стадии монобластов (МБ) и промоноцитов (ПМЦ) ПМ дифференцируется в моноцит (МН), который поступает в циркуляцию. Моноциты составляют 5-10% периферических лейкоцитов. Они мигрируют в различные органы и ткани, где дифференцируются в МФ, незрелые ДК (нДК) и ОК. Сеть из МФ и ДК, расположенная под слизистой оболочкой различных органов и кожей, является первой линией обороны от микроорганизмов.

Система мононуклеарных фагоцитов состоит из клеток, основная функция которых заключается в фагоцитозе, играющем центральную роль во врожденном и адаптивном иммунном ответе.

На протяжении жизни индивида во всем организме от апоптоза постоянно погибают ставшие ненужными клетки - как компонент многих физиологических процессов, таких как рост и обновление клеток.

Фагоцитоз предназначен для захвата и разрушения микроорганизмов и апоптотических телец.

Клеточные компоненты иммунной системы кожи включают: кератиноциты, клетки Лангерганса и межэпидермальные лимфоциты в эпидермисе, а T-клетки (γδТ и CD8⁺), ДК, тучные клетки и макрофаги находятся в дерме.

Более подробная информация о некоторых группах рецепторов представлена в последующих рисунках.

Врожденный иммунитет создает первую линию защиты от микробов. В его основе лежат клеточные и биохимические механизмы, подготовленные заранее и предназначенные для быстрого ответа на микробы и продукты поврежденных клеток. Основными компонентами врожденного иммунитета служат (1) физические и химические барьеры, такие, как эпителий и антимикробные вещества, продуцируемые на поверхности эпителия; (2) фагоцитирующие клетки (нейтрофилы, макрофаги), дендритные клетки, лимфоциты врожденного иммунитета (ILC), натуральные хелперы (NH) и естественные киллерные (NK) клетки; (3) белки крови, включая белки системы комплемента и другие медиаторы воспаления; (4) цитокины, включая хемокины, которые регулируют и координируют многие типы активности и миграции клеток врожденного иммунитета. Механизмы врожденного иммунитета достаточно специфичны к структурам, общим для групп родственных микробов Важно, что дендритные клетки и макрофаги захватывают, процессируют и презентируют антигенные детерминанты Т-лимфоцитам для вовлечения в ответ более специфичных реакций адаптивного ответа.

Клеточные рецепторы врожденного иммунитета - разнообразные молекулы, способные распознавать PAMP и DAMP, уделяется особое внимание их специфичности, локализации и функциям. Паттерн-распознающие рецепторы экспрессируются клетками большинства типов, и поэтому они способны участвовать в осуществлении врожденного иммунного ответа.

Фагоциты, включая нейтрофилы и макрофаги, и дендритные клетки экспрессируют наибольшее число самых разнообразных рецепторов этого типа, что согласуется с их фундаментальной ролью в определении микробов и поврежденных клеток, их поглощении и деструкции (функция нейтрофилов и макрофагов) или в реакции, инициирующей воспаление и последующий адаптивный иммунный ответ (важная функция дендритных клеток). Рецепторы, распознающие чужие паттерны и эндогенные «сигналы опасности», связаны с внутриклеточными путями передачи сигналов, активирующих различные клеточные реакции, включая продукцию молекул, способствующих воспалению и защите от патогенных микробов.

Некоторые виды молекул, распознающих микробы и способствующих врожденному иммунному ответу, существуют в растворимом виде в крови и внеклеточных жидкостях. Растворимые эффекторные молекулы иногда называют гуморальной ветвью врожденного иммунитета. Они функционируют двумя способами. Связываясь с микробами, действуют как опсонины, повышая способность макрофагов, нейтрофилов и дендритных клеток фагоцитировать микробы. Это происходит потому, что фагоцитирующие клетки экспрессируют мембранные рецепторы, специфичные для опсонинов, и эти рецепторы эффективно опосредуют интернализацию комплекса микроорганизмов с опсонинами, что способствует воспалительному ответу, который привлекает больше фагоцитов в очаги инфекции, где они непосредственно убивают микробов.

Трансмембранные рецепторы SR-AI/II состоят из внеклеточного домена, богатого цистеином, коллагеноподобного домена и домена, состоящего из α-спирали. Эти рецепторы экспрессируются на МФ, в том числе на альвеолярных, немногих ДК, за исключением МН. Первоначально SR-AI/II были обнаружены как рецепторы для модифицированных липопротеинов низкой плотности и различных полиионов, включая липид А. Затем было установлено, что эти рецепторы участвуют в распознавании и поглощении бактерий. Опыты на мышах, нокаутированных по этому рецептору, показали его значимость в защите организма от инфекций, вызываемых Listeria monocytogenes и Staphylococcus aureus. MARCO (MAcrophage Receptor with Collagenous structure) является рецептором МФ и ДК, родственным SR-А. Внеклеточный домен этого рецептора, так же как и SR-AI/II, богат цистеином и распознает различные лиганды. Рецептор MARCO экспрессируется конститутивно на альвеолярных МФ, МФ маргинальной зоны селезенки и на части тканевых МФ. Альвеолярные МФ, экспрессирующие рецепторы SR-AI/II и MARCO, играют важную роль в защите легких от патогенов и аллергенов. В частности, после аэрозольного введения овальбумина у SR-AI/II- и MARCO-дефицитных мышей значительно быстрее развивается эозинофильное воспаление бронхолегочного тракта, чем у нормальных мышей. Рецептор MARCO также участвует в прилипании МФ к субстрату. CD36 имеет форму дугообразной молекулы, ассоциированной с липидными рафтами. Липидные рафты - это участки плазматической мембраны, обогащенные гликосфинголипидами и холестерином. Они координируют клеточные процессы, служат организующими центрами для сборки сигнальных молекул, регулируют перемещение рецепторов. CD36 является рецептором к фосфатидилсерину и участвует в фагоцитозе апоптотических клеток. В этом процессе задействовано большое количество других рецепторов, в том числе CD14, рецептор для витронектина, рецепторы для комплемента (CR3 и CR4) и др. (на рисунке не показаны).

Семья 7-компонентных трансмембранных рецепторов (TM-7) состоит из рецепторов, семикратно пронизывающих мембрану клетки, носимых ими доменов - EMR-1, -2, -3, -4 (последние два на рисунке не показаны) и CD97. Эти рецепторы содержат большой внеклеточный домен, содержащий несколько последовательностей, идентичных эпидермальному фактору роста (EGF). Этот домен связан с мембранным доменом, состоящим из семи идентичных фрагментов, проводящих сигнал. Он передает информацию, идущую от разнообразных АГ микроорганизмов, пептидов, липидов, ионов, хемокинов и пр. Одним из основных представителей TM-7 является EMR-1 (EGF-module-containing Mucin-like hormone Receptor). EMR-1 обладает шестью EGF-подобными фрагментами во внеклеточном домене. Этот рецептор экспрессируется с высокой плотностью на моноцитах и макрофагах. EMR-1 имеет около 70% гомологии с мышиным рецептором F4/80, считающимся специфическим маркером тканевых МФ. Функциональная роль F4/80 неизвестна. EMR2 содержит пять, EMR3 и EMR4 - по два EGF-подобных домена. EMR2, родственный ему CD97 и EMR3 экспрессируются на НФ и МФ, EMR4 - преимущественно на МФ. Этот рецептор играет ключевую роль в миграции МН и нейтрофилов в воспалительный очаг. При ревматоидном артрите синовиальные МФ экспрессируют высокие уровни CD97. При рассеянном склерозе микроглия, инфильтрирующие МФ и T-клетки также экспрессируют повышенные количества CD97. Важно отметить, что при рассеянном склерозе на эндотелии сосудов экспрессируется молекула CD55, являющаяся лигандом для CD97. Это может быть одной из причин повышенной миграции МН и МФ в воспалительный очаг при этом заболевании.

Рецепторы этой группы содержат лектиноподобный домен С-типа, распознающий углеводы. В группу входит рецептор DC-SIGN, содержащий одну лектиновую группу, и рецепторы MR (маннозный рецептор) и Endo180, содержащие по восемь лектиновых групп. DC-SIGN является мембранной молекулой II типа. Этот рецептор экспрессируется на альвеолярных МФ и МФ плаценты, а также на зрелых и незрелых ДК практически во всех органах. Лигандами для DC-SIGN являются молекулы I CAM-2 и ICAM-3, и этот рецептор принимает участие в миграции ДК. DC-SIGN также взаимодействует с бактериями, грибами, простейшими, вирусами и гельминтами. Участвует в интернализации АГ ДК и представлении АГ T-клеткам. Он экспрессируется практически на всех типах МФ, а также на эндотелии, гладких мышечных клетках и др. MR с высокой аффинностью Ca²⁺-зaвисимым образом связывается с маннозой, фукозой, N-ацетилглюкозамином. Вероятно, главной функцией MR в норме является очищение организма от гликопротеинов. Кроме этого MR участвует в интернализации и представлении АГ. Endo180 экспрессируется на фибробластах, эндотелии и МФ. Подобно MR Endo180 связывается с маннозой, фукозой и N-ацетилглюкозамином. Фибронектиновый домен взаимодействует с коллагеном и транспортирует его в лизосомы.

Семья NK-подобных лектиновых рецепторов С-типа (NKCL) является трансмембранными рецепторами II типа, состоящими из лектинового (углеводсвязывающего) домена, мембранной и цитоплазматической частей. Эта семья включает рецепторы CD69, Lox-1, Dectin-1, NKRP1, Ly49 (у мышей), NKG2D, CD94 (последние 4 рецептора на рисунке не представлены). Ряд рецепторов семьи NKCL экспрессируется только на NK-клетках и определенных субпопуляциях T-клеток (Ly49 и NKG2). Сигналы, идущие от Ly49, NKG2 и NKRP1, индуцируют цитотоксичность. Для МФ более характерной является экспрессия Dectin-1, Lox-1 и CD69. Dectin-1 экспрессируется преимущественно на НФ и МФ. Он распознает углеводы β-глюканы растительного, бактериального, грибкового происхождения (Candida albicans) и простейших (Pneumocytis carinii). Dectin-1 посылает в ядро клетки стимулирующий сигнал, ведущий к фагоцитозу, кислородному взрыву, синтезу цитокинов и антимикробных пептидов. Этот рецептор также кооперирует с TLR2. Lox-1, помимо МФ, экспрессируется на фибробластах, гладких мышечных клетках, эндотелии, тромбоцитах, он не имеет сигнального мотива в цитоплазматической части. Lox-1 распознает модифицированные липиды, стареющие и апоптотические клетки, белки теплового шока, бактерии. Несмотря на отсутствие сигнального мотива, Lox-1 инициирует эндоцитоз липидов и фагоцитоз, синтез цитокинов и образование АФК. CD69 впервые был идентифицирован как активационный маркер лимфоцитов. CD69 экспрессируется также на МФ, НФ, моноцитах под влиянием цитокинов и микробных агентов. Этот рецептор является гомодимером, связанным дисульфидными мостиками, с типичной структурой молекул семьи NKCL. Активация МФ через CD69 ведет к повышению уровня Ca²⁺ в цитоплазме, синтезу NO, развитию цитотоксичности, синтезу цитокинов.

К суперсемье иммуноглобулиновых рецепторов относят FcR (представлены в разделе «Нейтрофилы»), TREM, CD200R, CD172a, Siglec. Семья TREM (Triggering Receptors Expressed by Myeloid cells) состоит из двух рецепторов, содержащих один внеклеточный иммуноглобулиноподобный домен. Внутри ЦПМ TREM1/2 электростатически взаимодействует с адаптерной молекулой DAP12, передающей стимулирующий сигнал. TREM1/2 экспрессируется на моноцитах/макрофагах и НФ. Активация этого рецептора ведет к синтезу IL-8, хемоаттрактантов MCP1, CCL2, MCP3, MIP1-α, а также к дегрануляции НФ. TREM1/2 экспрессируется на ДК, остеокластах, микроглии и олигодендроцитах. Мутации в адаптере DAP12 этого рецептора способствуют развитию редкого заболевания - болезни Насу-Накола, которая характеризуется развитием кист в мозге и деменцией. CD200R содержит два иммуноглобулиноподобных внеклеточных домена. Цитоплазматический участок содержит ITIM-мотив, который ассоциируется с фосфатазой SHIP, приводя к ингибиторному сигналу. Лигандом CD200R является молекула CD200. Мыши, дефектные по CD200, дают при иммунизации повышенное формирование экспериментального аллергического энцефаломиелита. По всей видимости, взаимодействие CD200-CD200R играет роль в предотвращении развития аллергических и аутоиммунных поражений нервной системы. CD172a (SIRSα) содержит три внеклеточных иммуноглобулиновых домена. Внутриклеточный участок содержит ITIM-домен, ингибирующий сигнальный каскад. Лигандом для этого рецептора является CD47, экспрессируемый на большинстве клеток миелоидного происхождения. Взаимодействие CD172a и CD47 подавляет Fcγ-опосредованный фагоцитоз. Семья Siglec включает Siglec-1 (сиалоадгезин), Siglec-3 (CD33) и Siglec-5, осуществляющие распознавание сиаловых кислот. Эти рецепторы содержат V- и С2-домены молекулы иммуноглобулина. Siglec-1 содержит 17 доменов: один V-типа и 16 доменов С2-типа. Высокий уровень этих молекул экспрессируется на МФ лимфоидных органов, особенно селезенки. Молекулы CD33 и другие родственные соединения, экспрессируемые на МФ, имеют два иммуноглобулиноподобных домена (на рисунке не показаны). CD33 содержит в цитоплазматической части ингибиторный ITIM-мотив. Поскольку он расположен рядом с FcγRI, то может подавлять активацию МФ, опосредуемую через этот рецептор. На моноцитах/макрофагах экспрессируются иммуноглобулиноподобные рецепторы ILT/LIR/MIR (на рисунке не представлены), родственные рецепторам NK-клеток (KIR) и распознающие MHC. Часть этих рецепторов содержит ITIM-мотивы, другие - ITAM, т.е. эти рецепторы могут передавать как ингибиторный, так и стимулирующий сигналы.

Моноциты/макрофаги, мигрировавшие из крови в очаг воспаления, могут подвергаться классической активации, опосредованной микробными агентами, TNF и IFNγ; альтернативной активации, опосредованной IL-4/ IL-13, и деактивации, опосредованной IL-10, TGF. Все эти типы активации МФ могут развиваться в воспалительном очаге как одновременно, так и последовательно. В классическом виде этот процесс запускается микроорганизмами и РАМР и направлен на элиминацию патогена. Эта активация усиливается провоспалительными цитокинами, синтез которых в М1 начинается в первые часы после микробной инвазии. Образование IL-1β, TNF, IFNγ и других провоспалительных цитокинов необходимо также для усиления презентации антигенов с последующим развитием адаптивного иммунного ответа. Одновременно с этими событиями синтезируются противовоспалительные цитокины IL-4/IL-13 М1, ТК, базофилами и позднее Th2-клетками, что характеризует альтернативный путь активации. Эти цитокины понижают синтез IFNγ. Благодаря активации аргиназы, которая конкурирует с индуцибельной NO-синтазой, подавляется образование активных форм азота. Таким образом, противовоспалительный эффект IL-4/IL-13 связан с активацией другой группы генов по сравнению с микробной или IFNγ-активацией, что и явилось основанием назвать этот тип активации альтернативным. В частности, IL-4/IL-13 повышают экспрессию на МФ лектиноподобных рецепторов типа маннозного рецептора и дектина-1, в результате чего усиливается эндоцитоз. Процессы, вызываемые IL-10, называются «деактивацией». Если противовоспалительный эффект IL-4/IL-13 является умеренным, то IL-10 вызывает полное ингибирование эффекта провоспалительных цитокинов. МФ являются не только важным источником IL-10, но и его мишенью. IL-10 изменяет морфологию МФ, делая их округлыми, подавляет экспрессию HLA-II и образование активных форм кислорода и азота. Одновременно с этим блокируются экспрессия маннозного рецептора и эндоцитоз. Спектр генов, активируемых IL-4/IL-13 и IL-10, является различным. Эффект деактивации может также вызвать TGFβ и взаимодействие CD172-CD47 и CD200R-CD200.

Субпопуляции активированных макрофагов. Различные стимулы индуцируют дифференцировки моноцитов в функционально разные популяции макрофагов. Классически активированные макрофаги возникают при индукции микробными продуктами и цитокинами, в частности IFNγ является бактерицидным и участвует в потенциально вредном воспалении.

IL-4 и IL-13 активируют экспрессию макрофагами М2 ферментов, усиливающих синтез коллагена и фиброз. Ответ макрофагов на Th2-цитокины получил название «альтернативная активация макрофагов» в отличие от активации М1, индуцированной IFNγ, которая была описана раньше (отсюда ее название «классическая») и характеризуется выраженным усилением антимикробных функций. М2, активированные Th2-цитокинами, способствуют ремоделированию тканей и фиброзу в условиях хронической паразитарной инвазии и аллергических заболеваний. Альтернативно активированные макрофаги способны инициировать репарацию различных тканевых повреждений вне связи с инфекциями или иммунным ответом; в подобных ситуациях активирующие цитокины, например IL-4, могут продуцировать эозинофилы и клетки других типов. Альтернативно активированные макрофаги индуцируют образование фиброзной ткани за счет секреции факторов роста, стимулирующих пролиферацию фибробластов (тромбоцитарный фактор роста), синтез коллагена (трансформирующий фактор роста β - TGFβ) и образование новых кровеносных сосудов, или ангиогенез (фактор прорастания капилляров). Th2-цитокины супрессируют классическую активацию макрофагов и интерферируют с протективным иммунным Th1-ответом на внутриклеточные инфекции. Супрессия классического пути активации макрофагов частично обусловлена тем, что IL-4 стимулирует продукцию таких цитокинов, как IL-10 и TGFβ, которые ингибируют развитие и функции Th1-клеток.

а. GM-CSF и IL-3 синтезируются активированными Th1-клетками. Они индуцируют созревание МН в костном мозге и их миграцию в кровяное русло, обусловливая лейкоцитоз при развитии инфекционного процесса.

б. В месте входных ворот инфекции развивается очаг воспаления. Моноциты/макрофаги, активированные микроорганизмами, синтезируют хемокины CCL2 (MCP-1), CCL3 (MIP-1α), CCL4 (MIP-1β), которые стимулируют моноциты периферической крови и направляют их миграцию в очаг воспаления. Процесс взаимодействия МН с эндотелием идентичен таковому для НФ. В воспалительном очаге под влиянием провоспалительных цитокинов активируются клетки эндотелия сосудов, фибробласты, кератиноциты и другие, которые участвуют в образовании ряда хемокинов CCL5 (RANTES), CXCL10 (IP-10), CCL11 (Eotaxin), CX3CL1 (фракталкин) и других, являющиеся хемоаттрактантами для МН.

в. Основную роль в процессе пересечения моноцитами/макрофагами эндотелиального барьера играют TNF и IL-1, синтезируемые в воспалительном очаге как активированными МФ, так и Th1-клеткaми. Эти цитокины повышают экспрессию молекул адгезии как на клетках эндотелия, так и на моноцитах/макрофагах.

В процессе фагоцитоза происходит стимуляция М1. Это проявляется в ряде клеточных событий, ведущих к повышению двух важных функций МФ: бактерицидной и антигенпрезентирующей. При активации МФ происходит кислородный взрыв, в результате которого образуются активные формы кислорода и азота (NO), обладающие антимикробной активностью. Резко усиливается экспрессия молекул HLA I и II классов и костимулирующих молекул (CD40, CD54, CD80/86), в результате чего существенно повышается способность МФ представлять АГ T-клеткам. Активированные МФ синтезируют ряд провоспалительных (TNF, IL-1β, IL-6, IL-8, IL-12, IL-18, GM-CSF и др.) цитокинов, а также ряд хемокинов. IL-12 направляет дифференцировку наивных T-хелперов по Th1-пути, повышает также функциональную активность NK-клеток, НФ и МФ. Синтезируемый МФ TNF может аутокринно взаимодействовать с TNFR, экспрессируемым на той же клетке, повышая функциональную активность МФ. Важным свойством TNF является его способность повышать образование NO и тем самым усиливать бактерицидные свойства М1.

а. M. tuberculosis фагоцитируются интактными МФ. Однако из-за особенностей патогена его разрушения не происходит, и фагосома не созревает. Микобактерии в фагосоме размножаются, разрушают их и могут выходить в цитозоль.

б. В цитозоле микобактерии продолжают размножаться. Устанавливается хроническое инфицирование клетки, которая может подвергнуться лизису в результате взаимодействия с антигенспецифическими CD8⁺T-киллерами, распознающими АГ микобактерий в комплексе с молекулой HLA-I. Микобактерии оказываются вне клетки и могут фагоцитироваться новыми МФ. Хронически инфицированная клетка может подвергнуться апоптозу, и микобактерии также могут оказаться вне клетки. Апоптотические МФ фагоцитируются другими МФ.

в, г. Относительно успешно фагоцитоз микобактерий происходит в случае захвата микобактерий активированными МФ. Оптимальная активация МФ достигается при их взаимодействии с антигенспецифическими CD4⁺ Thl-клетками. Главную роль в активации МФ играют три фактора: CD40-CD40L-взаимодействие, IFNγ и TNF, синтезируемые Thl-клетками. В этом случае может произойти образование высокотоксичных для микобактерий активных форм азота. Но микобактерии выживают в фагосомах, поскольку МФ не могут их разрушить, но благодаря активации МФ цитокинами IFNγ и TNF, производимыми Th1, они сдерживают микобактерии от размножения. На следующем этапе макрофаги, содержащие живые неактивные микобактерии, объединяются в структуры, названные гранулемами. В них микобактерии могут выживать десятками лет, активируясь при ослаблении помощи МФ со стороны Th1.

Микобактерии часто выживают в макрофагах благодаря генам иммунной эвазии, когда продукты генов группы ESX-1 M. tuberculosis подавляют созревание фагосом, в которых микобактерии остаются живыми. Вслед за этим формируются особые многоклеточные структуры - гранулемы, в которых подавляется размножение микобактерий благодаря постоянной продукции IFNγ и TNF, входящими в состав гранулемы T-лимфоцитами.

Гранулемы - это множественные узелки воспаленной ткани как проявление реакции ГЗТ. Возникают в результате пролиферации и трансформации способных к фагоцитозу клеток, а также Т-лимфоцитов, постоянно поддерживающих активное состояние макрофагов, достаточное для удержания патогенов в состоянии покоя в течение десятков лет. Выход патогенов из гранулемы происходит при локальном ослаблении контроля со стороны Т-лимфоцитов. Инфекционные гранулемы находят при сыпном и брюшном тифах, ревматизме, бешенстве, вирусном энцефалите, туляремии, бруцеллезе, туберкулезе, сифилисе, лепре, склероме, шистосомозе и др. Неинфекционные гранулемы встречаются при пылевых болезнях, медикаментозных воздействиях, вокруг инородных тел.

Дендритные клетки (ДК) образуются из предшественников в костном мозге. Подобно макрофагам, они экспрессируют рецепторы, распознающие молекулы, обычно продуцируемые микробами (PAMP) или клетками млекопитающих в состоянии стресса (сигналы опасности - DAMP), и отвечают секретированием цитокинов и экспрессией ряда молекул. Захватив патоген или его продукты, конвенционные ДК кожи, слизистых оболочек и паренхимы органов становятся подвижными, мигрируют в лимфоузлы с током лимфы, процессируют и презентируют микробные антигены Т-, NKT-, NK-лимфоцитам. Они определяют тип адаптивного ответа на конкретный патоген - клеточный (Th1), гуморальный (Th2), воспалительный (Th17) или индуцируют дифференцировку Treg, обладающих супрессорным действием. ДК служат главным связующим звеном между врожденным и адаптивным иммунным ответом. Более того, они запускают адаптивный ответ. Плазмоцитоидные дендритные клетки продуцируют интерфероны типа I, обладающие выраженной антивирусной активностью.

Микроорганизмы захватываются макрофагами и дендритными клетками, которые процессируют антигенный материал, с током лимфы перемещаются в регионарный лимфатический узел и закрепляются в Т-зависимой зоне для презентации антигенных детерминант T-клеткам.

На рисунке представлены свойства трех основных субпопуляций ДК: клетки Лангерганса, миелоидные и плазмоцитоидные.

Это гетерогенное семейство костномозговых клеток с длинными, древовидными цитоплазматическими выростами. Эти клетки конститутивно присутствуют в эпителии и большинстве тканей организма. ДК экспрессируют больше различных типов TLR и цитоплазматических паттерн-распознающих рецепторов, чем любой другой тип клеток, что делает их наиболее универсальным сенсором PAMP и DAMP среди всех других клеток организма. Все типы ДК характеризуются наличием рецепторов, опосредующих фагоцитоз. При созревании ДК существенно понижается их экспрессия и способность клеток к фагоцитозу и эндоцитозу. Плазмоцитоидные дендритные клетки служат главным источником антивирусных цитокинов, интерферонов типа I, поскольку они более обильно экспрессируют эндосомные TLR (TLR3, 7, 8, 9), распознающие нуклеиновые кислоты вирусов. Миелоидные ДК распознают все основные бактериальные PAMP (с помощью TLR1, 2, 4, 5, 6), двухцепочечную вирусную РНК (с помощью TLR3) и одноцепочечную вирусную РНК (с помощью TLR8). На всех ДК экспрессируются АГ-презентирующие молекулы (HLA I и II классов, CD1), костимулирующие молекулы (CD40, CD80, CD86) и молекулы адгезии (CD54 и E-кадгерин на клетках Лангерганса). Показателем созревания ДК является экспрессия на их наружной мембране молекулы CD83.

Главной функцией дендритных клеток (ДК) является захват и презентация антигенов Т-клеткам. Незрелые ДК в коже и слизистых оболочках захватывают антигены и с током лимфы транспортируются в регионарные лимфоузлы. В ходе этой миграции ДК созревают и с помощью хемокинов и рецепторов к ним достигают Т-зависимой зоны, через которую постоянно мигрируют Т-лимфоциты. На поверхности дендритных клеток экспрессируются молекулы HLA I и II классов, в которые встроены антигенные пептиды, и молекулы CD1 с гликолипидами. Антигенсвязывающие наивные Т-клетки присоединяются к антигенам и под влиянием презентирующей клетки дифференцируются в хелперы, регуляторные клетки и киллеры. Дальнейшее формирование клонов ан-тигенсвязывающих Т-клеток обеспечивает эффективный ответ против патогенов и формирование иммунной памяти.

Незрелые ДК располагаются в основном в наиболее вероятных участках микробной инвазии (кожа и слизистые оболочки). Дифференцировка незрелых ДК в зрелые индуцируется в воспалительном очаге под влиянием PAMP и DAMP. Зрелые ДК мигрируют в Т-зоны регионарных лимфатических узлов. Только незрелые ДК способны к фагоцитозу и пиноцитозу. При созревании происходит появление в цитоплазме иммунопротеасом - комплекса протеолитических ферментов, «нарезающих» из белка пептиды для представления их на молекулах HLA-I. Усиливаются эндолизосомальный процессинг АГ для представления на молекулах HLA-II, а также поверхностная экспрессия этих молекул. Зрелая ДК может активировать наивные T-хелперы по Th1-, Th2- или Th17-пути. Незрелые ДК при взаимодействии с наивными CD4⁺T-клетками индуцируют в последних свойства супрессоров; происходит образование регуляторных клеток - T-reg (CD4⁺ CD25^high FoxP3 или с другими фенотипами).

В ответ на ряд микробных и немикробных стимулов созревают ДК, находящиеся в покоящемся состоянии в приграничных тканях. Этот процесс обеспечивается изменением экспрессии нескольких тысяч генов, регулирующих основные функции ДК: поглощение АГ, его процессинг, миграцию, костимуляцию, презентацию АГ и синтез цитокинов. Главными активаторами ДК являются патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (PAMP), а также продукты тканевого стресса при асептическом воспалении (например, белки теплового шока - БТШ). ДК экспрессируют рецепторы для провоспалительных цитокинов: TNF, IL-1, IFNα/β. Эти ранние цитокины являются сигналами для созревания ДК. На ДК конститутивно экс-прессируется рецептор для IFNγ (CD119). IFNγ начинает продуцироваться NK- и NKT-клетками и усиливает созревание ДК. Мощным индуктором для созревания ДК является взаимодействие конститутивного рецептора ДК CD40 и индуцибельной молекулы CD4⁺T-клеток - СD40L (CD154). Одним из важнейших цитокинов, синтезируемых ДК, является IL-12 - индуктор Th1-дифференцировки. Проникая в цитозоль, PAMP распознается внутриклеточными NOD-рецепторами, что продолжает стимулировать синтез IL-12 и других цитокинов. IL-12, образующийся в виде гетеродимера р70, индуцируется только такими PAMP, которые взаимодействуют с TLR3 и TLR4. Агонисты рецепторов TLR3 и TLR4 активизируют также продукцию IFNα/β, играющих ведущую роль в противовирусной защите. Самым ранним цитокином, синтезируемым ДК, является TNF, достигающий пика активности через 3 ч после стимуляции. Скорость синтеза других провоспалительных цитокинов (IL-12, IL-6, IL-23, IL-10) находится в диапазоне между 6 и 18 ч.

Продолжительность этого процесса составляет 2-3 сут. IFNγ, синтезируемый NK-клетками, и провоспалительные цитокины, образованные МФ, активируют незрелые ДК (1-й этап) и повышают их чувствительность к действию микробных агонистов (PAMP) TLR-рецепторов (2-й этап). IFNγ ускоряет синтез IL-12, если он взаимодействует с клетками раньше, чем TLR-агонист. Между PRR возможен синергизм в индукции IL-12: между TLR2 и TLR9, между NOD1 и TLR3, TLR4 и TLR9. Активированная ДК мигрирует в лимфатический узел, где продолжается ее созревание. В ДК происходит расщепление поглощенных PAMP и образование лигандов NOD-рецепторов. Это взаимодействие увеличивает синтез IL-12, а также экспрессию активационных поверхностных рецепторов клетки (3-й этап). ДК, прибывшие в Т-зоны регионарных лимфатических узлов, являются недостаточно зрелыми: они могут активировать только наивные CD4⁺ T-хелперы, но не CD8⁺ T-клетки, которые имеют более высокий активационный порог. Окончательное созревание ДК осуществляется при взаимодействии с T-хелперами, которое происходит во время следующих этапов. Сначала T-хелпер распознает пептид в комплексе с молекулами HLA, а костимулирующие молекулы ДК (CD80/CD86) распознают конститутивную молекулу T-клеток (CD28) (4-й этап). Это приводит к экспрессии на T-хелпере молекулы CD40L (CD154), которая взаимодействует с конститутивной молекулой ДК CD40 (5-й этап). Это соединение CD40-CD40L является решающим в индукции синтеза IL-12 и костимулирующих молекул. Их экспрессия достигает уровня, способного активировать наивные CD8⁺T-клетки. Взаимодействие CD40-CD40L позволяет ДК избежать апоптоза. На поздних этапах стимуляции часть ДК становятся «истощенными»: они прекращают синтезировать цитокины и не реагируют на различные стимулы (6-й этап). Феномен «истощения» объясняется ошибками в сигнальном пути, идущем от адаптера MyD88, и активацией негативных регуляторов, в частности фосфатазы SHIP и фермента H20, участвующих в терминации сигналов от TLR.

В воспалительном очаге, в основном МФ, синтезируются провоспалительные хемокины CCL2, СОL13, CXCL12 и ряд других, которые являются мощными хемоаттрактантами для ДК. Для них на ДК экспрессируются рецепторы CCR2 и CXCR4. Хемокины CCL2, CCL13, CXCL12 привлекают из кровяного русла предшественники ДК (пре-ДК), а также моноцитов и обеспечивают их прочную адгезию к эндотелию венул. Это необходимо для миграции пре-ДК в воспалительный очаг. Кроме того, провоспалительные хемокины притягивают незрелые ДК из окружающих тканей.

В патологической области под влиянием PAMP и провоспалительных цитокинов пре-ДК дифференцируются в незрелые ДК (НДК). НДК далее дифференцируются в частично зрелые ДК (ЧЗДК): на них исчезают рецепторы к провоспалительным хемокинам (CCR2, CXCR4) и повышается экспрессия рецептора CCR7 для конституционального хемокина CCL21, экспрессирующегося эндотелием афферентных лимфатических сосудов. Затем ЧЗДК мигрируют в просвет лимфатических капилляров и пассивно с током лимфы доставляются в регионарный лимфатический узел ( РЛУ). Строма T-клеточных зон РЛУ тоже вырабатывает CCL21; кроме того, зрелые ДК в T-клеточных зонах синтезируют CCL19 - еще один лиганд для CCR7. Благодаря этим двум хемокинам вновь прибывающие ЧЗДК удерживаются в T-клеточных зонах РЛУ, где происходит встреча ЧЗДК с наивными специфичными к презентируемому антигену T-клетками, несущими соответствующие рецепторы к АГ. Эта встреча облегчается тем, что наивные T-клетки сами экспрессируют CCR7 и мигрируют в те же участки, что и ДК. С другой стороны зрелые ДК начинают синтезировать CCL19, что дополнительно привлекает новые наивные T-клетки.

Воспаление - это комплексная реакция васкуляризированных тканей на инфекцию, действие токсинов или повреждение клеток, проявляющаяся в виде внесосудистого накопления белков плазмы и лейкоцитов. Острое воспаление представляет собой важную реакцию врожденного иммунного ответа, и местный адаптивный ответ также способствует его развитию и хронизации. Хотя воспаление выполняет защитную функцию в контроле инфекций и стимулирует репарацию тканей, оно может вызвать также повреждение тканей и заболевание. Например, при аутоиммунном заболевании - ревматоидном артрите характеризующимся хроническим воспалением суставов, в синовиальной оболочке обнаруживаются клетки врожденного иммунитета, CD4⁺ T-клетки, активированные В-лимфоциты и плазматические клетки, а в синовиальной жидкости суставов - многочисленные провоспалительные цитокины (включая IL-1 и TNF) и другие медиаторы воспаления.

Незрелые миелоидные клетки экспрессируют мембранные TLR2, 4, 5, 6, внутриэндосомные TLR3, 8 и др. Мембранный TLR4 использует для передачи сигнала 4 адаптерных белка: MyD88, TIRAP, TRAM и TRIF. Сигналы, идущие от MyD88, активируют последовательно киназы IRAK-1 и IRAK-4, которые образуют комплекс с адаптером TRAF-6. Последний активирует киназу TAK1, которая активирует 2 группы мишеней: комплекс IKK, вызывающий активацию транскрипционного фактора NF-κВ; и комплекс митоген-активируемых протеинкиназ (MAPK), состоящий из киназ JNK, ERK, p38. MAPK активирует транскрипционный фактор AP-1. NF-κВ инициирует транскрипцию генов провоспалительных цитокинов, в том числе и TNF, который действует аутокринно через TNFR2, вызывая экспрессию еще ряда генов. Активация NF-κВ и AP1 препятствует апоптозу ДК. Передача сигнала от адаптера TRIF стимулирует киназу TBK1 и транскрипционный фактор IRF3. Последний индуцирует синтез IFN I типа, преимущественно IFNβ. В этом случае также вовлекается аутокринный механизм. Секретируемый IFNβ связывается с IFNβR на тех же клетках, что приводит к активации транскрипционного фактора STAT1, вызывающего экспрессию большого спектра интерферон-индуцибельных генов. Мембранные рецепторы TLR незрелых миелоидных ДК распознают практически все бактериальные PAMP, за исключением ДНК. Внутриклеточный рецептор миелоидных ДК TLR3 различает двухцепочечную вирусную РНК. В отличие от остальных TLR, TLR3 в качестве адаптера использует только TRIF, что способствует активации основной противовирусной защиты - синтезу IFN I типа. Другой внутриклеточный рецептор незрелых миелоидных ДК - TLR8 - распознает одноцепочечную вирусную РНК. Однако, в отличие от TLR3, TLR8 использует MyD88/TIRAP-сигнальный путь, вызывая активацию NF-κВ. Компоненты MyD88/TIRAP-пути могут активировать транскрипционный фактор IRF7, индуцирующий синтез IFN I типа. Миелоидные ДК характеризуются наличием внутриклеточных рецепторов NOD, различающих молекулярные фрагменты пептидогликана и другие PAMP. Для передачи сигнала эти рецепторы используют треонин-сериновую киназу RICK, активирующую клетку по NF-κВ-пути.

По своей способности вырабатывать IFN I типа плазмоцитоидные ДК намного превосходят клетки другого типа. Это ставит плазмоцитоидные ДК на особое место во врожденной иммунной системе и обусловливает их второе название - «естественные интерферонпродуцирующие клетки». Благодаря массивной выработке IFN I типа, плазмоцитоидные ДК обеспечивают системную защиту при ряде вирусных и бактериальных инфекций. Плазмоцитоидные ДК экспрессируют TLR7 и TLR9 и следовые количества TLR1 и TLR6. Именно поэтому эти клетки специализируются на распознавании микробной ДНК через TLR9 и одноцепочечной РНК через TLR7. TLR7 и TLR9 для передачи сигнала используют адаптер MyD88, который в других клетках не участвует в образовании интерферонов. Главные компоненты MyD88-зaвисимого пути - протеинкиназы IRAK-1 и IRAK-4 - вызывают активацию транскрипционного фактора IRF7. Этот фактор сходен с IRF3, конституционально экспрессируется плазмоцитоидными ДК. Транскрипционный фактор IRF7 вызывает индукцию синтеза IFN I типа. Наиболее мощными активаторами сигнального пути, идущего через TLR9, и соответственно, индукторами синтеза IFN I типа являются последовательности «неметилированный цитозин-гуанин» (CpG).

Естественные киллерные клетки (NK-клетки) играют важную роль во врожденном иммунном ответе, главным образом, на внутриклеточные бактерии и вирусы. Термин «естественный киллер» свидетельствует, что эти клетки, в отличие от T-киллеров, способны выполнять свои функции без необходимости клональной экспансии и дифференцировки. NK-клетки составляют от 10 до 15% мононуклеарных клеток в крови и селезенке, концентрируются в печени и беременной матке. NK-клетки происходят из костномозговых предшественников и выглядят как крупные лимфоциты с многочисленными цитоплазматическими везикулами, содержащими азурофильные гранулы, где депонированы цитотоксические белки перфорин, гранзимы и гранулизин. NK-клетки не экспрессируют разнообразных, клонально распределенных антигенных рецепторов, а вместо них несут кодированные зародышевой ДНК рецепторы, позволяющие им различать инфицированные патогенами, опухолевые и здоровые клетки. В крови их можно идентифицировать по экспрессии CD56 при отсутствии линейных маркеров Т- и B-клеток (CD3^-, CD19^-). Состояние NK-клеток регулируется балансом между сигналами, идущими от расположенных на поверхности активирующих и ингибирующих рецепторов, общее число которых достигает 60, и распределенных примерно поровну.

NK-клетки отличают инфицированные и подвергнутые стрессу клетки от здоровых клеток. Активацию NK-клеток регулирует баланс между сигналами, идущими от активирующих и ингибирующих рецепторов. Активирующие рецепторы NK-клеток распознают лиганды клеток-мишеней и активируют протеин-тирозинкиназу (PTK), активность которой подавляют ингибирующие рецепторы, распознающие HLA молекулы класса I и активирующие протеин-тирозинфосфатазы (РТР). NK-клетки не убивают нормальные клетки, экспрессирующие HLA I класса. Если вирусная инфекция или другой стресс подавляют экспрессию HLA I на инфицированны клетках и индуцируют экспрессию дополнительных активирующих лигандов, ингибирующие рецепторы NK-клеток не связываются и активирующие рецепторы функционируют беспрепятственно, индуцируя ответ NK-клеток - киллинг клеток-мишеней и секрецию цитокинов. Клетки, подвергнутые стрессу (инфекция или неопластическая трансформация), экспрессируют повышенное количество лигандов, которые связываются с активирующими рецепторами NK-клеток, что приводит к киллингу этих клеток.

Главными маркерами NK-клеток являются рецепторы FcγR (CD16 и CD56). На NK-клетках имеется рецептор для IL-15 - ростового фактора NK-клеток, молекулы адгезии, обеспечивающие их контакт с другими клетками и межклеточным матриксом: VLA-5 способствует прилипанию к фибронектину; CD11a/CD18 и CD11b/CD18 обеспечивают присоединение к молекулам эндотелия ICAM-1 и ICAM-2 соответственно; VLA-4 - к молекуле эндотелия VCAM-I; CD31, молекула гомофильного взаимодействия, ответственна за диапедез NK-клеток через эпителий; CD2, рецептор для эритроцитов барана, является молекулой адгезии, которая взаимодействует с LFA-3 (CD58) и инициирует взаимодействие NK-клеток с другими лимфоцитами. Помимо CD2, на NK-клетках выявляются и некоторые другие маркеры T-клеток, в частности CD7 и CD8, а также ингибиторные и активационные маркеры. Главными функциями NK-клеток являются распознавание и элиминация клеток, инфицированных микроорганизмами, измененных в результате злокачественного роста, либо опсонизированных IgG-антителами, а также синтез цитокинов IFNγ, TNF, GM-CSF, IL-8, IL-5. In vitro при культивировании с IL-2 NK-клетки приобретают высокий уровень цитолитической активности по отношению к широкому спектру мишеней, превращаясь в так называемые LAK-клетки.

По интенсивности экспрессии адгезивной молекулы CD56 из семейства молекул адгезии клеток нервной системы (N-CAM) из суперсемейства иммуноглобулинов, NK-клетки периферической крови человека делятся на основную и минорную субпопуляции. Основная субпопуляция составляет 90% NK-клеток крови, экспрессирует низкий уровень CD56 (CD56^dim), высокий уровень CD16 (CD16^bright) и низкие уровни α-цепи рецептора для IL-2 (CD25⁺). Минорная субпопуляция (10%) NK-клеток экспрессирует высокий уровень CD56 (CD56^bright), низкий уровень CD16 (CD16^dim) и высокие уровни CD25 (CD25⁺⁺⁺). Находясь в меньшинстве в периферической крови, CD56^bright NK-клетки преобладают в печени, слизистой оболочке матки, децидуальной оболочке и лимфатических узлах. Важным различием двух субпопуляций NK-клеток является экспрессия α-цепи рецептора IL-7 (CD127). В отличие от CD56^dim, CD56^bright NK-клетки экспрессируют высокие количества CD127. Субпопуляции NK-клеток также отличаются по функциональной активности. По сравнению с CD56^dim CD56^bright NK-клетки способны синтезировать большие количества цитокинов IFNγ, TNF, GM-CSF и IL-10. В отличие от CD56^dim, CD56^bright NK-клетки малоэффективны в цитотоксическом тесте по отношению к клеткам миелобластоидной линии К-562, лишенным молекул HLA-I. После активации ростовым цитокином IL-2 NK-клетки обеих субпопуляций приобретают примерно одинаковую повышенную цитотоксичность, направленную к довольно широкому кругу клеток-мишеней. Это так называемые LAK-клетки (лимфокин-активированные киллеры), основную часть которых составляют NK-клетки, а также γδT- и CD8⁺ αβT-клетки.

а. NK-клетки способны убивать клетки-мишени без какой-либо предшествующей активации. Однако ряд факторов могут дополнительно стимулировать NK-клетки, резко усиливая их цитотоксичность, например, при прямом воздействии патогена или его продуктов. Активация NK-клеток может происходить при контакте с клетками-мишенями, которыми являются трансформированные клетки хозяина или клетки, инфицированные микроорганизмами. Однако самыми мощными активаторами NK-клеток являются цитокины, продуцируемые МФ и ДК: TNF, IFNα/β и особенно IL-12/IL-18. Под влиянием IL-12 цитотоксичность NK-клеток увеличивается почти в 100 раз. При развитии адаптивного иммунного ответа мощными активаторами NK-клеток становятся Th1-клетки, синтезирующие IFNγ.

б. Иллюстрация зависимости цитотоксичности NK-клеток и титра вируса от продукции IL-12, IFNα/β и TNF. Первыми синтезируются провоспали-тельные цитокины, которые резко повышают цитотоксичность NK-клеток, следствием чего является резкое падение титра вируса.

Установлено, что NK-клетки экспрессируют специальные рецепторы, связывание которых с лигандами (сингенные молекулы HLA-I) подавляет киллерную активность. На основании этого была сформулирована гипотеза «missing self» (отсутствие своего), согласно которой NK-клетки распознают и убивают клетки своего организма с пониженной или нарушенной экспрессией молекул HLA-I. У NK-клеток имеется два типа рецепторов: активационные и ингибиторные, каждый из которых представлен 30 молекулами. Ингибиторные рецепторы различают молекулы HLA-I и гасят сигнал от активационных рецепторов. На рисунке представлены три типа взаимодействия NK-клеток с мишенями.

а. Клетка-мишень не экспрессирует активационные лиганды, и лизиса не происходит.

б. Клетка-мишень экспрессирует активационные лиганды, но не экспрессирует HLA-I. Такая клетка подвергается лизису.

в. Клетка-мишень содержит как молекулы HLA-I, так и активационные лиганды. Исход взаимодействия зависит от баланса сигналов, идущих от активационных и ингибиторных рецепторов NK-клеток.

К рецепторам, распознающим молекулы HLA-I на клетках-мишенях, относится большое семейство иммуноглобулиноподобных рецепторов KIR (Killer cell Immunoglobulin-like Receptor), включающее активационные и ингибиторные рецепторы; семейство лектиноподобных гетеродимерных рецепторов CD94/NKG2, также содержащих как активационные, так и ингибиторные рецепторы; уникальный лектиноподобный активационный гомодимерный рецептор NKG2D и семейство ингибиторных белков LILR. Большинство рецепторов данной группы экспрессируется не только у NK-клеток, но и у других клеток, обладающих цитотоксическими свойствами (CD8⁺T-киллеры, NKT- и γδT-клетки).

NK имеют множество рецепторов к стресс-индуцированным клеточным лигандам, которые свидетельствуют о повреждении клетки. К таким рецепторам относятся естественные рецепторы цитотоксичности - NCR (Natural Cytotoxicity Receptor), NKG2D. Рецепторы из группы NCR являются активационными и вызывают лизис клеток, не содержащих молекул HLA-I. Рецепторы NKp46 и NKp30 экспрессируются конститутивно. Рецептор NKp44 появляется на NK-клетках при активации клеток IL-2. Рецепторы NCR-группы находятся в ассоциации с ITAM-содержащими адаптерными белками CD3ζ и FcεRIγ, с помощью которых осуществляется процесс активации NK-клеток. Рецептор NKp46 (NCRI) экспрессируется на всех NK-клетках периферической крови человека, обезьян, мышей. В развитии цитолитической реакции при образовании комплекса NK-клетка-мишень важную роль играют корецепторы (CD2, LFA-I, 2В4 и др.), с помощью которых происходит образование иммунного синапса. Рецептор FcγRIII (CD16) осуществляет важную защитную реакцию - антителозависимую клеточную цитотоксичность (АЗКЦ).

Иммуноглобулиноподобные рецепторы натуральных киллеров - KIR (Killer cell Immunoglobulin-like Receptor) - являются трансмембранными гликопротеинами I типа с двумя или тремя иммуноглобулиноподобными доменами (KIR2D и KIR3D соответственно). Цитоплазматические участки бывают длинными (L) и содержат ингибиторный ITIM-мотив. Цитоплазматические домены могут быть короткими и взаимодействовать с адаптерами, содержащими активационный ITAM-мотив. Рецепторы KIR прицельно распознают белки HLA-A, HLA-B и HLA-C, а точнее, тример: α-цепь, β—​микроглобулин и пептид, встроенный в желобок молекулы HLA-I. Рассмотрим его на примере молекулы HLA-C, имеющей два аллотипа. Ингибиторные рецепторы KIR2DL2 и KIR2DL3 распознают аллели первого аллотипа молекулы HLA-C, содержащей Ser77 и Asn80 в α-цепи. Активационные рецепторы KIR2DS2 и KIR2DS3 содержат домены, идентичные таковым у ингибиторных рецепторов, и поэтому взаимодействуют с теми же аллелями первого аллотипа. Аналогичная ситуация наблюдается в отношении ингибиторного рецептора KIR2DL1 и активационного рецептора KIR2DS1, определяющих аллели второго аллотипа (Asn77 и Lys80) молекулы HLA-C. NK-клетки экспрессируют одновременно и ингибитор-ный и активационный рецепторы, которые совместно связываются с клеткой-мишенью: ингибиторный рецептор соединяется с соответствующим лигандом с большей аффинностью, чем активационный. Именно поэтому NK-клетка в итоге получает ингибиторный сигнал, и цитолитическая реакция не развивается.

Молекула CD94 - продукт одного неполиморфного гена, сцепленного с четырьмя генами NKG2: A, C, E, F, кодирующими С-лектиноподобные трансмембранные белки II типа. На рисунке рассматриваются только два рецептора, наиболее важных для цитотоксического эффекта NK-клеток: CD94NKG2A и CD94NKG2C. Рецептор NKG2A является ингибиторным: его цитоплазматический участок содержит ITIM-мотив. Белок NKG2C - активационным: его цитоплазматический участок связан с ITAM-содержащим адаптерным белком DAP12. Функции белков NKG2E и NKG2F остаются малоизученными. Рецепторы NKG2 распознают «неклассические» молекулы HLA-I - HLA-E. Рецепторы NKG2A и NKG2C определяют одни и те же детерминанты HLA-E. Как и в случае с рецепторами KIR, при одновременном взаимодействии с клеткой-мишенью активационных и ингибиторных NKG2-рецепторов NK-клеток сигнал, идущий от ингибиторного рецептора, является доминантным, и лизиса мишени не происходит. Однако при различных стрессовых ситуациях наблюдается образование белков теплового шока, которые связываются с молекулами HLA-E. Такая молекула не распознается ингибиторным рецептором NKG2A, и клетка-мишень подвергается лизису. Так могут элиминироваться из организма измененные клетки. Из семейства LILR (CD85) хорошо изучен ингибиторный рецептор LILRB1. Он содержит во внеклеточном участке четыре иммуноглобулиноподобных домена и четыре ITIM-мотива в цитоплазматической области. Рецептор LILRB1 взаимодействует со всеми гликопротеинами HLA-I, но с меньшей аффинностью, чем NKG2 и KIR-рецепторы.

Активационный С-лектиноподобный рецептор II типа NKG2D кодируется одним геном и не имеет полиморфизма. На поверхности клетки он экспрессируется в виде гомодимера, связанного дисульфидными мостиками. Рецептор NKG2D имеет две изоформы, являющиеся результатом альтернативного сплайсинга. Изоформа NKG2D-S имеет короткий цитоплазматический хвост и может ассоциироваться с двумя адаптерными белками - DAP12 и DAP10. Изоформа NKG2D-L имеет длинный цитоплазматический хвост и ассоциируется только с адаптером DAP10. У человека идентифицирован только рецептор NKG2D-L. Оба адаптерных белка при взаимодействии NKG2D с лигандом клетки-мишени передают активационный сигнал, ведущий к развитию литической реакции.

Лигандами для NKG2D-рецепторов NK-клеток являются структурные гомологи HLA-I - MIC (MHC class I-related Chain) и белки ULBP. Существует 7 локусов MIC от А до G, но только локусы MICA и MICB транскрибируются. Гены MIC характеризуются большим полиморфизмом: ген MICA имеет 54 аллеля, ген MICB - 18. Гликопротеины MIC состоят из трех HLA-подобных α-доменов, но, в отличие от белков HLA-I, не содержат β2-микроглобулина и пептид-связывающего желобка. Гликопротеины MIC экспрессируются на инфицированных, стрессированных или трансформированных клетках. Эти гликопротеины являются специфическими лигандами для NKG2D-рецептора. Второй класс лигандов для NKG2D - белки ULBP, были идентифицированы по их способности связывать белок U16, экспрессируемый в клетках, инфицированных цитомегаловирусом. Всего выделено четыре вида белков ULBP. Они состоят из α-доменов, не содержащих β2-микроглобулин. Белки ULBP также являются строгими лигандами для рецептора NKG2D.

При значительном сходстве общего плана строения молекул обращает на себя внимание отсутствие в MIC полости для связывания пептида, а также ассоциированной молекулы β2-микроглобулина.

Лигандами NKG2D служит особый тип молекул, кодируемых генами HLA-I MICA и MICB. По своей третичной структуре продукты этих генов сходны с молекулами МНС-I, что и определило их название MIC - MHC class I-related Chain - белок, гомологичный MHC-I. Другая группа лигандов NKG2D включает 4 белка ULBP (UL-16 Binding Protein), нумеруемых от 1 до 4. Молекулы MIC содержат 3 внеклеточных домена, организованных подобно доменам МНС-I. От молекул МНС-I их отличают две существенные особенности: в состав MIC не входит β2-микроглобулин и их 2-й и 1-й домены (считая от клеточной мембраны) не имеют свойственного молекулам МНС-I желобка, предназначенного для связывания антигенного пептида. Молекулы ULBP имеют сходное строение, но содержат 2 домена. Таким образом, ни MIC, ни ULBP не имеют отношения к презентации антигена. С другой стороны, сами гены MICA и MICB, располагающиеся в комплексе HLA рядом с геном HLA-B, высокополиморфны (соответственно 54 и 18 аллелей). Роль этих молекул как объекта распознавания NK-клетками обусловлена их экспрессией только на трансформированных, инфицированых или подвергшихся стрессорному воздействию клетках. Контроль экспрессии генов, кодирующих MIC и ULBP, аналогичен контролю экспрессии классических стрессорных генов белков теплового шока.

Рецептор 2В4 из CD2-подтипа рецепторов суперсемейства иммуноглобулиноподобных рецепторов экспрессируется на NK-клетках, CD8⁺ и γδT-клетках. Этот рецептор осуществляет не-HLA-рестриктированную цитотоксичность NK-клеток. Лигандом для рецептора 2В4 является молекула CD48, также относящаяся к CD2-подтипу рецепторов. Цитоплазматический участок рецептора 2В4 содержит 4 тирозиновых остатка. При связывании рецептора 2В4 с лигандом CD48 адаптерный белок SAP привлекает к тирозиновым остаткам тирозинкиназу Fyn, которая фосфорилирует эти остатки и активируется сама. Далее тирозинкиназа Fyn фосфорилирует ряд адаптерных белков, что инициирует сигнальные пути и активацию NK-клетки, приводя к цитотоксической реакции, пролиферации и синтезу NK-клетками цитокинов.

При встрече с клеткой-мишенью, как с чувствительной, так и с резистентной, NK-клетка образует с ней конъюгат. В месте клеточного контакта происходит образование супрамолекулярного активационного комплекса, являющегося аналогом иммунного синапса при взаимодействии T-лимфоцитов с антигенпрезентирующими клетками. У NK-клеток имеется два вида иммунных синапсов: цитолитический - cNKIS образуется при встрече с чувствительной клеткой и ингибиторный - iNKIS отмечается при взаимодействии с резистентной клеткой (последний на рисунке не показан). Формирование синапса происходит между липидными рафтами - участками ЦПМ, обогащенными гликосфинголипидами и холестерином, создавая оптимальные условия для функционирования ферментов, адап-терных белков и липидных мессенджеров. В cNKIS различают кольцевой периферический p-cNKIS и центральный c-cNKIS участки. Главная роль в создании прочного синапса принадлежит молекулам адгезии, локализованным в p-cNKIS. К ним относят у NK-клетки - CD2, MAC-1 и LFA-1, которые связываются с молекулами CD58, ICAM-2 и ICAM-1 клетки-мишени. Центральная часть кластера c-cNKIS содержит активационные рецепторы и их адаптерные молекулы у NK-клетки, взаимодействующие с соответствующими лигандами клеток-мишеней. На рисунке представлен рецептор NKG2D, который в зависимости от длины цитоплазматического хвоста может реагировать с DAP-12 или DAP-10. Конститутивно с адаптерами связаны киназы семейства Src и Syk. Их активация происходит при контакте рецептора с лигандом. Активированные киназы вовлекают в cNKIS ряд других сигнальных белков. В течение 1 мин после образования синапса в cNKIS проникают фосфолипаза PLCγ, цитозольные адаптеры SLP-76 и BLNK, белок синдрома Вискотта-Олдрича, протеинкиназы ITK, Fyn, Lsk, Syk, ZAP-70 и PKCθ и активируется трансмембранный адаптер LAT. Взаимодействие всех этих сигнальных молекул способствует активации NK-клеток, что проявляется в синтезе цитокинов, дегрануляции и развитии цитолитической реакции. При образовании цитолитического синапса происходит перемещение актинсвязывающего белка талина в область ниже адгезивных молекул. Талин обеспечивает связь цитоскелета клетки с cNKIS. В результате этого образуется компактная структура MTOC (MicroTubule-Organizing Center), состоящая из сконцентрированных в одном месте микротрубочек, ориентированных по направлению к клетке-мишени. По этому комплексу перфоринсодержащие гранулы направляются к мишени и освобождают на нее свое содержимое.

После образования иммунного синапса происходит процесс дегрануляции NK-клеток. В гранулах NK-клеток содержится три типа субстанций - перфорин, гранулизин и гранзимы A и B. Перфорин представляет собой белок с молекулярной массой 66 000-70 000 D. В присутствии ионов Ca²⁺ он изменяет свою конформацию: у него открываются гидрофобные участки, с помощью которых он внедряется в мембрану клетки-мишени и олигомеризуется. Соединения 3-4 мономеров уже достаточно для формирования канала, который обычно состоит из 10-20 молекул перфорина, имеет диаметр 10-20 нм и допускает прохождение молекул белка. В эти каналы проникают ферменты гранзимы (протеазы химотрипсинового типа), которые, в свою очередь, активируют другие сериновые протеазы - цитоплазматические каспазы. Развивается сложная цепь внутриклеточных событий, ведущих к активации эндонуклеаз, проникающих в ядро и вызывающих деградацию ДНК, т.е. к апоптозу. Характерной чертой цитолитических гранул NK- и CD8⁺ T-клеток является экспрессия молекулы CD107a на мембране. При дегрануляции происходит слияние мембраны гранул с ЦПМ NK-клеток, и молекула CD107a начинает экспрессироваться на ЦПМ. Этот процесс можно выявить с помощью соответствующих МАТ.

Гранулизин - сапониноподобный положительно заряженный белок с молекулярной массой 9 kDa, представляющей собой кластер из 5 α-спиралей. Наряду с перфорином и гранзимами, этот белок содержится в гранулах NK-клеток, а также активированных CD4⁺ и CD8⁺ T-клеток. При взаимодействии с мишенью происходят дегрануляция NK-клеток и выход цитолитических белков. Положительно заряженный гранулизин внедряется в отрицательно заряженную мембрану клетки-мишени. Это вызывает повышение внутриклеточного Ca²⁺ и понижение К⁺, что может вызвать разрыв мембраны и быструю гибель клетки. Одновременно с этим развивается и другой путь деструкции клетки. Гранулизин активирует в мембране клетки-мишени сфингомиелиназу (Smase), которая расщепляет соответствующий субстрат с образованием церамида. Церамид и изменение концентрации внутриклеточных ионов нарушают проницаемость мембраны митохондрий и приводят к выходу из нее цитохрома С и фактора AIF (Apoptosis Inducing Factor). Происходят активация каспаз и развитие апоптоза.

NK-клетки характеризуются наличием низкоаффинного рецептора для

Fc-фрагмента молекулы IgG FcγRIIIА, представленного одной полипептидной α-цепью. Цитоплазматический хвост α-цепи ассоциирован с гомодимером ζ-цепей или γ-цепью, составляющей высокоаффинный рецептор FcRI.

ζ- и γ-цепи являются сигнальными и содержат адаптерный домен DAP. FcγR NK-клетка распознает Fc-фрагмент IgG, связавшийся с клеткой-мишенью.

Для активации NK-клетки необходимо кросс-связывание двух соседних FcγR. В этом случае происходят гиперфосфорилирование ζ- или γ-цепей и развитие цитолитической реакции, заключающейся в дегрануляции и проникновении содержимого цитолитических гранул в цитоплазму клетки-мишени.

а. При вирусной инфекции происходят изменения в рецепторном аппарате клеток-мишеней, оказывая как ингибирующий, так и стимулирующий эффект на цитолитическую активность NK-клеток. Ингибиторный эффект связан с повышением при вирусной инфекции на клетках-мишенях молекул HLA-E, являющихся высокоаффинными лигандами для ингибиторных рецепторов NKG2A. Такие клетки становятся нечувствительными к литическому действию NK-клеток. Вирусы, в частности ЦМВ, синтезируют пептиды, которые в цитоплазме пораженной клетки взаимодействуют с MICB и препятствуют их экспрессии на ее мембране, в результе они также не распознаются NK-клетками. Однако одновременно с этим в патологической клетке могут происходить изменения, ведущие к развитию цитолитической реакции. К ним относят снижение экспрессии классических молекул HLA-A и HLA-B, что, как правило, наблюдается при вирусных инфекциях.

б. Отрицательный результат действия T-киллеров заключается в том, что зараженные клетки-мишени, не экспрессирующие или слабо экспрессирующие молекулы HLA-I, не узнаются CD8⁺ T-киллерами и не подвергаются лизису.

в. Представлен пример лизиса пораженной клетки NK-клетками. Литическая реакция стала возможной благодаря снижению экспрессии классических молекул HLA-I, что отменило действие ингибиторных рецепторов группы KIR. На этой клетке экспрессируются атипичные молекулы HLA типа MICA/B, являющиеся лигандами для активационных рецепторов NKG2D. Клетка, пораженная вирусом, подвергается лизису.

При заражении мышей ЦМВ различают две фазы пролиферации NK-клеток в печени: неспецифическая и специфическая. Первая из них развивается на ранних этапах инфекции, когда под влиянием вируса происходит индукция синтеза IFNα/β в МФ и ДК. В МФ повышается синтез IL-15, который является ростовым фактором для NK-клеток. Под влиянием IL-15 происходит пролиферация всех субпопуляций NK-клеток, несущих различные активационные и ингибиторные маркеры. Но с 4-го дня начинается селективная пролиферация NK-клеток, имеющих в составе активационный маркер Ly49h. NK-клетки, содержащие этот маркер, распознают и убивают клетки, инфицированные ЦМВ. Рецептор Ly49h является фактором естественной резистентности мышей к этому вирусу. Пролиферация Ly49h⁺ NK-клеток поддерживается цитокинами IL-12 и IL-18 и является специфической, так как создает устойчивость только к ЦМВ, а не к другим вирусам. На 6-7-й день формирование новых Ly49h⁺ NK-клеток замедляется, что связано с развитием адаптивного иммунитета. Возможно, активированные T-клетки синтезируют цитокины, которые подавляют пролиферацию NK-клеток, например IL-21.

Большинство NK-клеток экспрессирует рецепторы, распознающие молекулы главного комплекса гистосовместимости HLA класса I, которые представляют собой белки клеточной поверхности, экспрессированные здоровыми клетками организма. Это очень важно, так как нормальные клетки экспрессируют HLA класса I, а многие вирусы и другие факторы, вызывающие клеточный стресс, приводят к утрате поверхностной экспрессии. Таким образом, NK-клетки интерпретируют присутствие HLA-молекул класса I как маркер нормального, здорового состояния «своего», а их отсутствие служит показателем инфекции или повреждения, потому NK-клетки не получают ингибирующих сигналов от инфицированных или поврежденных клеток. В то же время, вероятно, NK-клетки получают от тех же самых инфицированных клеток сигналы активации через активирующие рецепторы. Конечный результат активации NK-клеток состоит в секреции цитокинов и уничтожении инфицированных и подвергшихся стрессу клеток. Эта способность NK-клеток к активации клетками хозяина, у которых отсутствуют HLA-молекулы класса I, называется распознаванием недостающего «своего».

Защитную роль в противоопухолевом иммунитете NK-клетки выполняют с помощью активационного рецептора NKG2D и рецепторов семейства NCR (Natural Cytotoxicity Receptor). Предполагают, что рецепторы NCR и NKG2D распознают разные лиганды, и их эффект на опухоль является кумулятивным. Взаимодействие опухоли с NK-клеткой разбирается на примере NKG2D. Ингибиторный сигнал, идущий от лиганда HLA-I, является для NKG2D доминирующим. Как нормальные, так и опухолевые клетки, экспрессирующие высокие уровни HLA-I, нечувствительны к лизису, опосредованному NKG2D-рецептором. Для этого должно произойти снижение экспрессии молекул HLA-I и повышение экспрессии лигандов NKG2D - молекул MICA/B и UBLP1, 2, 3, 4. Эти белки, появляющиеся на стрессированных, инфицированных и опухолевых клетках, делают их «видимыми» для NK-клеток, а также для NKT- и γδT-клеток.

а. Опухолевые клетки (5) имеют свою «тактику борьбы» с NK-клетками. При ряде опухолей в сыворотке крови появляются в высоких титрах растворимые формы белков MIC, блокирующие рецептор NKG2D. Это может быть результатом альтернативного сплайсинга генов MIC, приводящего к потере цитоплазматического хвоста MIC-белка (2). Эти структуры не могут встраиваться в мембрану клетки и секретируются в окружающую среду. Может происходить активация металлопротеаз, которые отщепляют MIC-белки от мембраны (3), которые тоже переходят во внеклеточную среду (4).

б. Растворимые формы MIC-белков (2) реагируют с NKG2D NK-клетки, в результате чего NK-клетка не распознает опухолевую клетку, экспрессирующую нормальный по структуре (1) MIC-белок. Лизиса не происходит.

в. Постоянный контакт NK-клетки с растворимыми формами MIC-белков приводит к анергии NK-клеток, проявляющейся в утрате или пониженной экспрессии NKG2D-рецепторa.

г. Опухолевая клетка (5) синтезирует цитокин TGFβ, который подавляет экспрессию NKG2D у NK-клеток, вследствие чего она не может участвовать в противоопухолевом иммунитете.

Класс атипичных самообновляющихся В1-клеток выявляется в грудной и перитонеальной полостях, и они являются представителями скорее врожденного, чем адаптивного иммунитета.

Про-В-клетки дифференцируются в фолликулярные В-, В-маргинальной зоны (MZ) и В1-клетки. В-1 дифференцируются из стволовых клеток печени плода под влиянием факторов транскрипции EBF, Е2А и Рах-5. Т-независимый ответ на мультивалентные антигены, такие, как липиды, полисахариды и нуклеиновые кислоты, опосредован главным образом В-клетками маргинальной зоны в селезенке и В-1-клетками в слизистых оболочках. При Т-независимом переключении на синтез антител класса IgA DC активируют В1-клетки с фенотипом CD19⁺ CD5⁺ IgM⁺ под влиянием BAFF, APRIL, TGFβ, IL-6 и ретиноевой кислоты.

B1-клетки - особая минорная субпопуляция B-клеток, которую наряду с γδT-клетками можно отнести как к врожденному, так и адаптивному иммунитету. Фундаментальным отличием B1-клеток от B2-клеток (т.е. «обычных» B-клеток) является малое разнообразие репертуара BCR и антител, независимость синтеза антител от T-хелперов, отсутствие иммунологической памяти и синтез преимущественно низкоаффинных IgM-антител к бактериальным полисахаридам и аутоантител. Считают, что сывороточный IgM - в основном продукт B1-клеток, которые являются первой линией защиты от капсульных микроорганизмов, способствуя их опсонизации и фагоцитозу. По экспрессии поверхностного CD5 B1-клетки подразделяют на B1a- и B1b-клетки. Последние по своим свойствам ближе к B2-клеткам, так как они могут синтезировать IgG и обладают иммунологической памятью.

Субпопуляцию T-клеток обозначают как NKT-клетки, поскольку эти лимфоциты обладают свойствами как T-лимфоцитов, так и NK-клеток: на их поверхности коэкспрессированы антигенраспознающие рецепторы TCR-CD3 и типичные молекулы NK-клеток - NK1.1, NKR-P1 (CD161), CD56, а также ингибирующие (KIR, NKRG2/CD94) и активирующие (NKG2D) рецепторы.

Популяция NKT-лимфоцитов содержит клетки с ограниченной гетерогенностью ТСR, в которой преобладают так называемые инвариантные NKT-клетки (iNKT). TCR инвариантных NKT-клеток содержит вариабельные β-цепи и однородные по составу V-домена α-цепи, которые являются продуктом реаранжировки единственного типа (у мыши в 80% NKT - Vα14-Jα18/Jα28, у человека - Vα24-JαQ). Значительная часть NKT-клеток экспрессируют оба корецептора (CD4⁺ и CD8⁺), некоторые экспрессируют только CD4. Для NKT-клеток характерен «активированный» фенотип, т.е. на них представлены мембранные маркеры, свойственные активированным T-лимфоцитам: CD69, CD95, CD44.

а. NKT-клетки содержат T-клеточный рецептор (TCR) и рецептор NK-клеток - NK1.1 (NKR-P1 или CD161). Последний является лектиновым рецептором С-типа и выявляется у человека и мышей. NKT-клетки мышей характеризуются наличием инвариантного TCR, состоящего из комбинации сегментов Vα14-Jα18/Jα28. У человека NKT-клетки характеризуются наличием также инвариантного TCR, содержащего Vα24-JαQ.

б. Главной чертой TCR NKT-клеток человека и мышей является узкая специфичность, заключающаяся в способности распознавать гликолипид α-галактоцерамид (αGalCer), представленный молекулой CD1d. Основным способом идентификации NKT-клеток является применение тетрамеров CD1d, нагруженных αGalCer.

в. Активированные NKT-клетки характеризуются цитотоксическими свойствами и способностью синтезировать цитокины. Цитотоксичность является перфорин/гранзим- и FasL-зависимой и развивается при распознавании TCR NKT-клетки соответствующего лиганда, в частности αGalCer.

Однако главное свойство NKT-клеток - это практически немедленная продукция цитокинов при встрече с патогеном, что является важнейшей составной ча стью ранней фазы врожденного иммунного ответа.

Помимо рестриктированного TCR NKT-клетки характеризуются наличием у мышей и человека соответственно NK-клеточного рецептора NK1.1 и NKR-P1 (CD166). NK-рецептор NKT-клеток не несет ингибиторного домена и у мышей ассоциирован с активационным адаптером FcεRIγ. Именно поэтому кросс-связывание NK-рецептора моноклональными антителами вызывает цитотоксический эффект, дегрануляцию и синтез цитокинов.

Активированные NKT-клетки (Vα14-Jα28 и Vα24-JαQ) вызывают перфорин-зависимую и FasL-зависимую цитотоксичность при распознавании рецептором TCR соответствующего антигена. В периферической крови NKT-клетки имеют иммунофенотип активированных клеток: они экспрессируют активационные маркеры CD69, CD44, CD95, DX5, рецепторы для IL-7, IL-15, хемокинов. IL-15 является главным ростовым фактором не только для NK-клеток, но и для NKT-клеток.

Развитие NKT-клеток является тимусзависимым процессом. Предполагают, что предшественниками NKT-клеток являются CD4⁺ CD8⁺ двойные позитивные тимоциты (DP). Встреча в тимусе предшественника NKT-клеток, имеющего аффинный Vα14 TCR-рецептор, с эндогенным лигандом, представленным молекулой CD1d клетки-селекционера, приводит к отбору таких клеток и их пролиферации. NKR⁺ NKT-клетки приобретают рецептор NK-клеток на периферии, где они становятся либо CD4^- CD8^- (DN), либо CD4⁺. Между ними имеется различие в функциональной активности. CD4⁺ NKT-клетки синтезируют Th1/Th2-цитокины, DN NKT-клетки - Th1-цитокины.

Различают два типа NKT-клеток: классические и неклассические.

Первые имеют строго рестриктированный TCR, распознающий только гликолипиды, представленные молекулой CD1d. Репертуар неклассических NKT-клеток значительно более разнообразен. Они могут различать не только гликолипиды, но и молекулы нелипидной природы, которые в 70% случаев являются молекулами HLA-I. Характерная черта NKT-клеток I типа - быстрая секреция при микробной инвазии как цитокинов Th1-типа (IFNγ), так и Th2-типа (IL-4). NKT-клетки II типа преимущественно синтезируют IFNγ. Развитие классических NKT-клеток контролируется неполиморфной молекулой CD1d, которая ассоциируется с β2-микроглобулином. Классические NKT-клетки в основном экспрессируют молекулы CD4. Неклассические NKT-клетки чаще бывают двойные негативные, но могут экспрессировать CD8. Как классические, так и неклассические NKT-клетки экспрессируют маркер NK-клеток - NK1.1 у мышей, NKR-P1 (CD166) - у человека. Развитие обоих типов NKT-клеток является тимусзависимым.

а. На модели ACAID (Anterior Chamber-Associated Immune Deviation) показана роль NKT-клеток в индукции толерантности. Сущность модели заключается в том, что при введении мышам АГ в переднюю камеру глаза (1), являющегося иммунологически привилегированным компартментом, происходит индукция на периферии антигенспецифической толерантности, проявляющейся в неспособности таких мышей развивать ГЗТ. Считается, что АПК: моноциты/макрофаги и ДК (2), примированные в передней камере глаза, приобретают уникальную способность синтезировать избыточные количества хемокина MIP-2, аналога человеческого IL-8 (3). АПК мигрируют в селезенку и привлекают туда NKT-клетки (4), экспрессирующие CXCR2 (5) - рецептор для MIP-2. В свою очередь, NKT-клетки продуцируют цитокины IL-10/TGF (6), которые вызывают образование иммунорегуляторных клеток Treg (7), подавляющих развитие ГЗТ. У мышей с нокаутом CD1d, Vα14 или IL-10 подобного явления не происходит.

б. Трансплантация в печень мышей клеток поджелудочной железы крыс совместно с инъекцией МАТ к мышиному CD4 вызывает выживание трансплантата в течение 200 сут. У мышей с дефицитом Vα14⁺ NKT-клеток происходит быстрое отторжение пересаженного материала. Введение мышам Vα14⁺ NKT-клеток восстанавливает продолжительность жизни ксенотранс-плантата. Аналогичная ситуация наблюдается и при аллотрансплантациях. Следовательно, Vα14⁺ NKT-клетки способствуют установлению длительной трансплантационной толерантности.

в. Vα14⁺ NKT-клетки играют решающую роль в иммунологическом надзоре за развитием фибросаркомы, индуцированной метилхолантреном. Под влиянием этого канцерогена опухоль у мышей с дефицитом Vα14⁺ NKT-клеток развивается в 5-6 раз быстрее, чем у нормальных мышей. Этот эффект связывают со способностью NKT-клеток у нормальных мышей синтезировать большие количества IFNγ, стимулирующего реакции клеточного иммунитета.

г. Мыши линии MLR/lpr склонны развивать аутоиммунное заболевание, идентичное СКВ человека. Развитие заболевания начинается на 5-6-м месяце жизни и четко совпадает с началом падения уровней Vγ14⁺ NKT-клеток. Аналогичная ситуация наблюдается у мышей NOD, развивающих спонтанный сахарный диабет 1 типа.

Сильным активатором NKT-клеток является вещество αGalCer, получаемое из морских губок. Однако αGalCer нельзя рассматривать как естественный активатор NKT-клеток человека и млекопитающих. В процессе поиска активатора NKT-клеток было установлено, что лизосомальный гликосфинголипид - изоглоботригексозилцерамид (iGb3) способен активировать iNKT-клетки человека и мышей. У мышей, дефективных по β-гексоаминидазе - ферменту, ответственному за образование iGb3 в лизосомах, не образуются NKT-клетки. Вероятно, iGb3 является физиологическим активатором NKT-клеток. Далее было обнаружено, что гликозилцерамид клеточной стенки грамотрицательной, ЛПС-негативной бактерии Sphingomonas - активатор iNKT-клеток. Эти бактерии широко распространены в природе. Есть данные, что они участвуют в развитии септического шока у иммунокомпрометированных людей и в формировании первичного билиарного цирроза. Недавно было установлено, что α-галактозилдиацилглицерол из спирохеты Borellia burgdorferi, возбудителя болезни Лайма, является активатором NKT-клеток. Возможно, что гликолипиды других патогенных спирохет (B. hermsii, Tr. pallidum) оказывают стимулирующий эффект на эти клетки. Обнаружено, что активаторами non-iNKT-клеток являются сульфатиды - галактолипиды миелиновой оболочки аксонов центральной нервной системы. Человеческие noniNKT-клетки реагируют с синтетическим веществом - фенилпентаметилдигидробензофурансульфонатом. Это нелипидное низкомолекулярное вещество имеет общую химическую структуру с сульфопрепаратами, вызывающими сильную ГЗТ у человека.

Нетрадиционные субпопуляции Т-клеток включают NKT-, MAIT и γδ Т-клетки, которые распознают непептидные лиганды различных типов. NKT-клетки и Т-клетки слизистой оболочки (MAIT) присутствуют в lamina propria тонкого кишечника человека и составляют 2-3% от числа расположенных там всех Т-лимфоцитов. Субпопуляцией Т-клеток, которым презентуются антигены в молекулах CD1, называются NKT. Лигандом для CD1d является α-галактоцерамид (α-GalCer). Родственные гликосфинголипиды продуцируются различными бактериями, в том числе Bacteroides fragilis, которые представлены в нормальной микро-биоте человека. CD1 связывают микробные гликолипиды, фосфолипи-ды и липопептидные антигены. CD1 транспортируются на мембрану клетки через ранние и поздние эндосомы.

Установлено два механизма активации NKT-клеток продуктами жизнедеятельности микроорганизмов.

а. Первый механизм заключается в захвате ДК (или МФ), вероятно, с помощью пиноцитоза, экзогенных гликолипидов микроорганизмов, являющихся сильными активаторами NKT-клеток. Далее молекула CD1d ДК представляет этот гликолипид iTCR NKT-клеткам. Следствием этого являются активация и синтез NKT-клетками Th1- и Th2-цитокинов. Презентация α GalCer B-клетками (на рисунке не показано) индуцирует у NKT-клеток образование только IL-4.

б. При втором пути лиганды TLR распознаются соответствующими TLR ДК. В этом случае происходит двойная активация iNKT-клеток: первая - с помощью IL-12, синтезируемого ДК, вторая - эндогенным лизосомальным гликосфинголипидом iGb3. В результате этого наблюдаются активация и продукция NKT-клетками IFNγ. Возможно, такой механизм участвует в развитии аутоиммунных и хронических воспалительных процессов, когда происходят активация NKT-клеток продуктами нарушенного липидного метаболизма и избыточный синтез NKT-клетками провоспалительных цитокинов.

а. Лиганд NKT-клеток αGalCer активирует NKT-клетки, которые экс-прессируют CD40L (CD154) и синтезируют IFNγ. Взаимодействие CD40L-CD40 в сочетании с воздействием IFNγ активирует ДК, которые начинают синтезировать IL-12. Мишенью IL-12 на ранних этапах инфекции являются только NKT-клетки, так как только на них, а не на NK-клетках или CD8⁺ T-клетках экспрессируется рецептор для IL-12. Под влиянием IL-12 NKT-клетки начинают продуцировать IFNγ и TNF, повышающие функциональную активность всех типов цитотоксических клеток: NK-клеток, CD8⁺ T-клеток и γδT-клеток. Основное количество IFNγ, синтезируемое у IL-12-стимулированных мышей, образуется NKT-клетками. Подтверждением этого положения является отсутствие цитотоксического противоопухолевого эффекта IL-12 у мышей, дефицитных по Va14^- NKT-клеткам.

б. При многократном введении αGalCer мышам происходит развитие Th2-ответa, вызывая у МФ и ДК преимущественный синтез IL-7 и IL-18. При совместном действии этих цитокинов происходят индукция синтеза NKT-клетками IL-4 и сдвиг иммунного ответа в Th2-сторону.

Молекула CD1d синтезируется в эндоплазматическом ретикулуме (ЭР), и здесь же ее гидрофобный желоб заполняется местными гликолипидами. Далее CD1d взаимодействует с белковым переносчиком липидов MTP (Microsomal Transfer Protein). Этот белок экспрессируется профессиональными АПК, и его отсутствие снижает поверхностную экспрессию CD1d и приводит к дефекту активации NKT-клеток. Из ЭР молекула CD1d совместно с собственными гликолипидами через аппарат Гольджи транспортируется на поверхность АПК, а затем возвращается в позднюю эндосо-му клетки, где с помощью белковых переносчиков липидов сапонина (Saps) и Gm2-aктивaторa наполняется эндосомальными гликолипидами и снова транспортируется на поверхность клетки. Посредством липопротеинового рецептора АПК могут получать гликолипиды из окружающей среды, с их последующим переносом в эндосому. Некоторые гликолипиды процессируются в эндосоме соответствующими гидролазами. Поскольку NKT-клетки играют решающую роль в защите против ряда инфекций, патогены, особенно вирусы, имеют определенные механизмы подавления активации NKT-клеток путем ингибирования представления CD1d на поверхности этих клеток. Вирус иммунодефицита человека с помощью белка Nef, с одной стороны, стимулирует миграцию CD1d из ЦПМ в позднюю эндосому, а с другой стороны - препятствует миграции этой молекулы из аппарата Гольджи на ЦПМ. Вирус простого герпеса (HSV-I) блокирует выход CD1d из эндосомы и ее экспрессию на ЦПМ. M. tuberculosis подавляет синтез мРНК CD1d. Вирус везикулярного стоматита и вирус вакцины (на рисунке не показаны) подавляют презентацию антигена молекулами CD1d.

Хотя NKT-клетки не экспрессируют TLR, за исключением TLR1, эти рецепторы играют важную роль в инфекционной патологии.

а. При введении мышам двукратно ЛПС у них развивается летальный септический шок. Установлено, что ЛПС активирует TLR4 МФ и индуцирует синтез IL-12. IL-12 действует непосредственно на Vα14⁺ NKT-клетки, которые быстро начинают синтезировать значительные количества IFNγ и TNF и индуцируют синтез TNF другими клетками врожденного иммунитета. Результатом действия этого и других цитокинов является развитие септического шока. У мышей с дефицитом Vα14⁺ NKT-клеток развития летального шока практически не происходит.

б. Образование гранулемы при развитии туберкулезной инфекции носит защитный характер, направленный на ограничение распространения возбудителя. Гранулема состоит из макрофагов, гигантских многоядерных и эпи-телиоидных клеток, инфицированных микобактериями. Вокруг этих клеток формируется защитный вал, состоящий из T-клеток и МФ. С помощью экспериментальной модели установлено, что самыми ранними клетками в защитном вале являются Vα14⁺ NKT-клетки. У Vα14-дефицитных мышей не образуется гранулемы. Однако Vα14⁺ NKT-клетки не играют, вероятно, решающей роли в защите от микобактерий туберкулеза, поскольку CD1d-дефицитные и нормальные мыши дают одинаковый протективный ответ против возбудителя туберкулеза.

в. Cryptococcus neoformans - это широко распространенный условно-патогенный гриб, вызывающий у иммунокомпрометированных людей гранулематозный процесс в легких и часто летальный менингоэнцефалит, особенно у ВИЧ-инфицированных. Vα14⁺ NKT-клетки, синтезирующие IFNγ, играют существенную роль в защите от этого патогена. Хемокин MCP-1 (Monocyte Chemoattractant Protein 1) вызывает приток в легкие Vα14⁺ NKT-клеток, от чего зависит их очищение от патогена. У MCP-1-дефицитных мышей не происходит миграции Vα14⁺ NKT-клеток в легкие, а у мышей с дефицитом Vα14⁺ NKT-клеток - элиминации возбудителя из легких.

В создании пероральной толерантности решающую роль играют CD4⁺ NKT-клетки с фенотипом Vα14⁺. Создание толерантности проходит в двух направлениях. Активированные NKT-клетки синтезируют IL-10 и TGFβ, которые при действии на незрелые ДК (нДК) индуцируют образование толерогенных ДК (тДК), подавляющих развитие иммунного ответа. Кроме того, активированные NKT-клетки синтезируют большие количества IL-2, который стимулирует пролиферацию СD4⁺ CD25^high регуляторных T-клеток (Treg). Происходит подавление иммунного ответа. У мышей с дефицитом NKT-клеток не образуется Treg. В свою очередь, Treg могут оказывать регулирующее действие на NKT-клетки. В ряде инфекционных и аутоиммунных моделей показано, что развитие Treg предохраняло животных от летального исхода, связанного с избыточной продукцией IFNγ NKT-клетками.

Toll-подобные рецепторы (TLR) - эволюционно консервативное семейство паттерн-распознающих рецепторов, экспрессированных клетками многих типов, распознают продукты самых разнообразных микроорганизмов и «сигналы опасности», исходящие от собственных клеток, подвергнутых патогенному воздействию. Первоначально Toll был идентифицирован как ген дрозофилы, участвующий в формировании дорзовентральной оси в период эмбриогенеза плодовой мушки, однако затем было обнаружено, что Toll-белок опосредует также антимикробный ответ этого насекомого. Данное открытие привело к идентификации гомологов Toll у млекопитающих, которые были названы Toll-подобными рецепторами. У человека существует 9 различных функциональных TLR - TLR1-TLR9. TLR представляют собой интегральные мембранные гликопротеины типа I, содержащие богатые лейцином повторы, фланкированные характерными, богатыми цистеином мотивами в их внеклеточных областях, которые участвуют в связывании лигандов, и домен TIR (Toll/IL-1 Receptor), важный для сигнализации.

Установлена роль сигнального пути, идущего от Toll-рецептора дрозофилы, в контроле синтеза противогрибкового пептида дрозомицина. Мутации в этом сигнальном пути резко повышают чувствительность дрозофилы к грибковой инфекции.

а. Лигандом для Toll-рецептора дрозофилы является белок Spatzle, который синтезируется в неактивной форме пре-Spatzle. Микробный агент - РАМР активирует сериновую протеазу, которая расщепляет пре-Spatzle до активной формы, которая и стимулирует Toll-рецептор. Как и у высших животных, Toll-рецептор дрозофилы состоит из распознающей внеклеточной части, богатой лейцином (LRR - Leucine-Rich Repeat), и внутриклеточного TIR-домена, передающего сигнал.

б. Сигнал от TIR-домена Toll-рецептора передается на адаптерный белок Tube, который активирует протеинкиназу Pelle. Этот фермент расщепляет ингибитор Cactus, в результате чего освобождается транскрипционный фактор Dif (идентичный фактору NF-κB). Он мигрирует в ядро и активирует транскрипцию ряда генов. Toll-рецепторы дрозофилы активируются грибами и грамположительными бактериями, следствием чего является синтез антимикробных пептидов типа дрозомицина.

TLR4 является рецептором для одного из главных компонентов грам-отрицательных бактерий - ЛПС (липополисахарида). В сыворотке крови человека содержится ЛПС-связывающий белок - LBP (LPS-Binding Protein), который взаимодействует с ЛПС и доставляет его к поверхностному рецептору CD14 (на моноцитах, МФ и других клетках), заякоренному в мембране клетки с помощью гликозилфосфатидилинозитола. Рецептор CD14 ассоциируется с внеклеточным вспомогательным белком MD2 и TLR4. Сигнал от ЛПС в клетку проводится при образовании комплекса MD2-CD14-TLR4, но в передаче сигнала участвует только TLR4. Как и все TLR, TLR4 состоит из внеклеточного лиганд-распознающего N-концевого LRR-домена (Leucine-Rich Repeat) и внутриклеточного С-концевого сигнал-проводящего TIR-домена (Toll/IL-1 Receptor). Главным отличием TLR4 от других TLR является его способность взаимодействовать с четырьмя адап-терными белками: MyD88, TIRAP (TIR Adaptor Protein), TRIF (Toll/IL-IR-domain-containing adaptor protein inducing interferon β) и TRAM (TRIF-Related Adaptor Molecule). Все эти белки характеризуются наличием TIR-домена. Через несколько сигнальных молекул эти адаптеры активируют транскрипционные факторы NF-κB, IRF-3, -5, -7, следствием чего являются активация клетки и синтез ряда цитокинов.

Как было показано на предыдущем рисунке, все TLR состоят из двух доменов: LRR и TIR. На поверхности клетки они всегда присутствуют в виде гомодимеров, за исключением TLR1 и TLR6, которые гетеродимеризуются с TLR2. TLR10 может существовать как в виде гомодимера, так и в виде гетеродимера с TLR2 (на рисунке не показано). TLR11 присутствует только у мышей и играет роль в защите от уропатогенной кишечной палочки (УПКП). У человека этот рецептор не экспрессируется из-за наличия множественных стоп-кодонов в его кодирующей последовательности.

К ним относят рецепторы TLR3, TLR7, TLR8 и TLR9, взаимодействующие со своими лигандами в эндолизосомальном компартменте. Это связано с тем, что лигандами внутриклеточных TLR являются микробные нуклеиновые кислоты, высвобождение которых возможно только после протеолитической деградации микроорганизмов в лизосомах.

Все TLR используют принципиально одинаковую схему передачи активационного сигнала в ядро. После связывания с лигандом рецептор привлекает один или несколько адаптеров (MyD88, TIRAP, TRAM, TRIF), которые обеспечивают передачу сигнала с рецептора на каскад серинтреониновых киназ. Последние вызывают активацию факторов транскрипции NF-κB, AP-1, IRF3, IRF5 и IRF7, которые транслоцируются в ядро и индуцируют экспрессию генов-мишеней.

Все адаптеры содержат TIR-домен и связываются с TIR-доменами рецепторов путем гомофильного взаимодействия. Все Toll-подобные рецепторы, за исключением TLR3, передают сигнал через адаптер MyD88 (MyD88-зaвисимый путь). Связывание MyD88 с TLR1/2/6 и TLR4 происходит при помощи дополнительного адаптера TIRAP, в отличие от TLR5, TLR7 и TLR9. В передаче сигнала с TLR3 используется TRIF (MyD88-незaвисимый путь). TLR4 использует как MyD88-зaвисимый, так и MyD88-незaвисимый пути передачи сигнала. Однако связывание TLR4 с TRIF происходит при помощи дополнительного адаптера TRAM.

МуD88-зависимый путь. Адаптер MyD88, связанный с рецептором с помощью гомофильного TIR-TIR взаимодействия, посредством другого гомофильного соединения с DD-доменом (Death Domain) привлекает киназы IRAK-4 (Interleukin-1 Receptor-Associated Kinase-4) и IRAK-1, что сопровождается их последовательным фосфорилированием и активацией. После этого IRAK-4 и IRAK-1 отделяются от рецептора и связываются с адаптером TRAF6. Последний, в свою очередь, привлекает киназу TAK1 и убиквитинлигазный комплекс (на рисунке не показан), что ведет к активации TAK1. TAK1 активирует две группы мишеней: 1) IκB-киназу (IKK), что приводит к активации фактора транскрипции NF-κB; 2) каскад митоген-активируемых протеинкиназ (MAП-кинaзы, соотв. англ. MAPK - Mitogen Activated Protein Kinase), способствующий активации факторов транскрипции группы AP-1. Результатом является индукция экспрессии антимикробных факторов и медиаторов воспаления, в том числе фактора некроза опухолей (TNF), который, воздействуя на клетки аутокринно, вызывает экспрессию дополнительных генов. Кроме того, IRAK-1 может фосфорилировать и активировать фактор транскрипции IRF7 (Interferon Regulatory Factor 7), который является индуктором экспрессии интерферона; однако этот путь функционирует только в клетках с высокой конститутивной экспрессией IRF7, например в плазмоцитоидных ДК. Помимо этого, в MyD88-зaвисимом пути участвует фактор транскрипции IRF5, который вместе с NF-κB индуцирует экспрессию генов медиаторов воспаления.

MyD88-независимый путь. Передача сигнала происходит через адаптеры TRIF или TRIF/TRAM и приводит к активации киназы TBK1, которая, в свою очередь, активирует фактор транскрипции IRF3. Последний индуцирует экспрессию интерферона, который, как и TNF в MyD88-зависимом пути, воздействует на клетки аутокринно и активирует экспрессию дополнительных генов IRG (Interferon Response Genes). Кроме того, MyD88-незaвисимый путь тоже приводит к активации NF-κB, что обеспечивается цепочкой TRIF-TRAF6-RIP1(Receptor Interacting Protein 1)- IKK(IκB Kinase). Активация различных сигнальных путей при стимуляции Toll-подобных рецепторов, вероятно, обеспечивает направленность реакции врожденной иммунной системы на борьбу с тем или иным типом инфекции.

Рисунок показывает модульный характер сигнальных путей TLR. Все TLR используют одни и те же сигнальные модули, однако их сочетания являются уникальными, что в итоге обусловливает относительную специфичность ответов того или иного TLR.

Фагоцитозу МФ и ДК подвергаются микроорганизмы, инфицированные и апоптотические клетки. У апоптотических клеток, не содержащих РАМР, TLR не участвуют в образовании фагосомы и далее фаголизосомы. В таких фаголизосомах не происходит расщепления инвариантной цепи Ii, блокирующей пептидсвязывающий участок молекулы HLA-DR. Комплекс HLA-DR-Ii подвергается разрушению лизосомальными ферментами (на рисунке не показано). Развития адаптивного иммунитета к фагоцитированному материалу не происходит. При фагоцитозе микроорганизмов или инфицированных клеток в процесс образования фагосомы вовлекаются TLR, что придает фагосоме особый биохимический и молекулярный профиль. Развивается цепь событий, опосредованная с помощью адаптерного белка MyD88, приводящая к презентации антигенпредставляющей клеткой АГ фагоцитированного микроорганизма. У мышей, дефектных по MyD88, презентации АГ с помощью АПК не происходит. В присутствии TLR наблюдается более быстрое созревание фаголизосомы по сравнению с фаголизосомами, не содержащими TLR. Этот процесс заключается в слиянии первичной фагосомы с различными видами эндосом. Только в фаголизосомах, содержащих TLR, происходит расщепление инвариантной цепи с образованием пептида Clip, блокирующего пептидсвязывающий участок молекулы HLA-DR. В присутствии TLR пептидсвязывающая способность молекулы HLA-DR резко возрастает. С помощью вспомогательной структуры HLA-DM происходит вытеснение Clip из молекулы HLA-DR и ее связывание с пептидом микроорганизма. Отдел клетки, где происходят расщепление инвариантной цепи и связывание молекулы HLA-DR с этим пептидом, называется MIIC (MHC class II Compartment). Комплекс HLA-DR-микробный пептид перемещается на поверхность АПК и презентируется T-хелперам для реализации адаптивного иммунного ответа к этому пептидному антигену.

NOD-подобные рецепторы (NLR - NOD-Like Receptor) образуют семейство, состоящее более чем из 20 цитозольных белков, и некоторые из них распознают проникшие в цитоплазму PAMP и DAMP и рекрутируют другие белки, формирующие сигнальные комплексы, способствующие воспалению. Термин NOD (Nucleotide-binding Oligomerization Domain) означает «белки, содержащие нуклеотид-связывающий домен олигомеризации». Типичные NLR-белки содержат по меньшей мере три отдельных домена различной структуры и функции. Это богатый лейциновыми повторами домен, распознающий присутствие лиганда, подобный TLR; далее домен NACHT (белок, ингибирующий апоптоз нейронов [NAIP], CIITA, HET-E и TP1), дающий возможность NLR формировать олигомеры; наконец, эффекторный домен, рекрутирующий другие белки для образования сигнальных комплексов. Существуют три подсемейства NLR, члены которых используют различные эффекторные домены для адсорбции эффекторных белков (например, каспаз) и инициации сигналов - CARD, Pyrin и BIR. NLR обнаружены у самых разнообразных клеток, хотя отдельные из них имеют ограниченное тканевое распределение. Некоторые из наиболее изученных NLR найдены в иммунных и эпителиальных клетках.

NOD1 и NOD2 - члены содержащего домен CARD NOD-подсемейства NLR, экспрессированы в цитоплазме клеток различных типов, включая эпителиальные клетки и фагоциты слизистых оболочек. Они отвечают на пептидогликаны бактериальных клеток.

Все NLR являются внутриклеточными рецепторами и состоят из С-концевого лиганд-связывающего LRR-домена (Leucine Rich Repeat), центрального NOD-домена (Nucleotide-binding Oligomerization Domain) или NACHT-домена (домен, присутствующий в белках Naip, Apaf, CIITA, HET-E, TP-1) и N-концевого эффекторного домена. У NOD-подобных рецепторов имеются три вида эффекторных доменов: PYD (PYrin Domain), CARD (Caspase-Activating Recruitment Domain), BIR (Baculovirus Inhibitor apoptosis protein Repeat). Эффекторные домены NOD-подобных рецепторов реагируют с аналогичными доменами киназ или каспаз, передают активационный сигнал и формируют инфламмасомы, которые с помощью каспаз активируют провоспалительные цитокины IL-1, IL-18 и IL-33. В растениях обнаружен R-белок, сходный с NOD-подобными рецепторами, осуществляющий защиту от патогенов.

Процесс активации NLR представлен на модели NOD-рецепторов. У этих рецепторов, различающих мурамилпептиды пептидогликана бактерий, эффекторным доменом является CARD. В покоящейся клетке эти рецепторы находятся в супрессированном состоянии. При распознавании лигандов РАМР и DAМР LRR-доменом происходят конформационные изменения рецепторов и их олигомеризация через NACHT-домены. Эффекторный домен рецептора может связываться с CARD-доменами сигнальных молекул, каспаз, киназ и др. Инфламмасомы с помощью каспаз отсекают инактивирующий фрагмент у провоспалительных цитокинов IL-1 и IL-18, после чего они секретируются.

1. Распознавание экзогенных молекул PAMP и эндогеннных молекул DAMP - «сигналов опасности» - структурой LLR NOD-рецепторов.

2. Сборка инфламмасомы на основе дупликации и присоединения CARD (Caspase-Activating Recruitment Domain) - доменов, которые служат платформой для каспаз-1.

3. В результате взаимных тесных контактов каспазы аутоактивируются. Основная функция каспазы-1 состоит в расщеплении неактивных цитоплазматических прекурсоров с образованием двух гомологичных цито-кинов IL-1β и IL-18. При расщеплении каспазой-1 образуются активные формы этих цитокинов, которые затем покидают клетки и выполняют различные провоспалительные функции. Аналогичный механизм реализуется для активации IL-33, члена того же семейства, что IL-1 и IL-18.

При избыточной активности каспаз происходит пироптоз с разрушением клетки и выбросом ее содержимого (на рисунке не показано).

NOD-рецепторы (NOD1 и NOD2) находятся в цитозоле и состоят из трех доменов: N-концевого CARD-домена, центрального NOD (NBS или NACHT)-домена и C-концевого LRR-домена. Различие между этими рецепторами заключается в количестве CARD-доменов. Рецепторы NOD1 и NOD2 распознают мурамилпептиды - вещества, образующиеся после ферментативного гидролиза пептидогликана, входящего в состав клеточной стенки всех бактерий. NOD1 определяет мурамилпептиды с концевой мезодиаминопимелиновой кислотой (meso-DAP), которые образуются только из пептидогликана грамотрицательных бактерий. NOD2 распознает мурамилдипептиды (МДП и ГМДП) с концевым D-глутамином или D-глутаминовой кислотой, являющиеся результатом гидролиза пептидогликана как грамположительных, так и грамотрица-тельных бактерий. Кроме того, NOD2 имеет сродство к мурамилпептидам с концевым L-лизином, которые имеются только у грамположительных бактерий.

После взаимодействия мурамилпептидов с NOD1 или NOD2 последние олигомеризуются и переходят в активное состояние. Результатом этого является гомофильное взаимодействие их CARD-доменов с CARD-доменом киназы RIP2. Киназа RIP2, также известная как RICK (Receptor-Interacting serine/threonine Kinase 2), активируется и, в свою очередь, стимулирует киназный комплекс IKK. Эта киназа фосфорилирует ингибитор IκK и тем самым активирует транскрипционный фактор NF-κB, который перемещается в ядро и вызывает транскрипцию ряда генов-мишеней. Кроме того, сигнальные пути как от NOD1, так и от NOD2 могут активировать транскрипционный АР-1 (Activator Protein), что опосредуется через киназы MARK (Mitogen-Activated Protein Kinase). Белки CARD6 и CARD12 являются негативными регуляторами сигнальных путей NOD-рецепторов.

Пептидогликан (PGN) клеточной стенки грамположительных бактерий взаимодействует с поверхностным TLR2-рецептором и через систему сигнальных молекул MyD88, IRAK, TRAF, TAB2, TAK1 активирует комплекс IKK и, соответственно, фактор NF-κB. При расщеплении PGN образуется мурамилдипептид MDP, который распознается внутриклеточным рецептором NOD2. Эффекторный CARD-домен этого рецептора связывается с CARD-доменом серин-треониновой киназы RICK, которая взаимодействует с комплексом IKK, что может привести к снижению сигнала, идущего от TLR2. При взаимодействии TLR4 c ЛПС грамотрицательных бактерий также активируется сигнальный путь, идущий через адаптер MyD88 и способствующий активации фактора NF-κB и синтезу провоспалительных цитокинов. Одновременно с этим могут активироваться сигнальные пути через адаптеры TRIF и TRAF, приводящие к синтезу IFN I типа. При расщеплении пептидогликана бактерии может образовываться MDP, который активирует путь NOD2-RICK, действующий синергически с MyD88. Таким образом, NOD2 не подавляет информацию, исходящую от TLR4, в отличие от сигнала, идущего от TLR2.

RIG-подобные рецепторы RLR (RIG-Like Receptor) представляют собой цитозольные сенсоры вирусной RNA, отвечающие на нуклеиновые кислоты вирусов индукцией образования антивирусных интерферонов типа I. При связывании с RNA RLR инициируют процессы сигнализации, приводящие к активации IRF3 и IRF7, и эти факторы транскрипции индуцируют образование интерферонов типа I. Кроме того, RLR-сигнализация активирует также NF-κB. Сигнализация от RIG-I и MDA5 зависит от их связывания с адаптерными белками и активации сигнальных каскадов, приводящих к активации либо IRF3/IRF7, либо NF-κB.

Циркулирующие (растворимые) рецепторы для патогенов - это белки сыворотки крови, синтезируемые печенью: липополисахаридсвязывающий белок (LBP - Lipopolysaccharide Binding Protein), компонент системы комплемента C1q, белки острой фазы, MBL, С-реактивный белок (СРБ). Они непосредственно связывают микробов и их продукты в жидких средах организма и обеспечивают возможность их поглощения фагоцитами через специальные рецепторы врожденного иммунитета.

У человека и мышей три гена кодируют RIG-I-подобные рецепторы (RLR, RIG-like receptor): RIG-I (Retinoic acid-Inducible Gene I), MDA5 (Melanoma Differentiation-associated Antigen 5) и LGP2 (Laboratory of Genetics and Physiology 2). Все три рецептора, кодируемые этими генами, имеют сходную химическую структуру и локализуются в цитозоле.

а. Рецептор RIG-I содержит 925 аминокислотных остатков и состоит из двух N-концевых CARD-доменов, центрального хеликазного домена и С-концевого супрессорного домена. В интактной клетке этот домен полностью подавляет функцию RIG-I. Совместно с центральным C-концевой домен распознает вирусную РНК, проникшую в клетку. CARD-домены выполняют сигнальные функции. Единичные замены аминокислот полностью нарушают функциональную активность рецептора RIG-I. Рецептор МDA5 состоит из 1025 аминокислотных остатков и имеет сходную с RIG-I структуру. Белок LGP2 (на рисунке не показан) состоит из 678 аминокислотных остатков. В отличие от двух предыдущих, этот белок не имеет CARD-доменов. Рецепторы RIG-I и MDA5 различают вирусную РНК.

б. Рецепторы RIG-I и MDA5 распознают различные вирусы.

в. RIG-I определяет односпиральную РНК с 5-трифосфатом, а также относительно короткие (<2000 пар оснований) двуспиральные РНК. MDA5 различает длинные (>2000 пар оснований) двуспиральные РНК. Таких структур в цитоплазме эукариотической клетки нет. Вклад RIG-I и MDA5 в определение конкретных вирусов зависит от того, образуют ли данные микроорганизмы соответствующие формы РНК. Вирусные РНК связываются с РНК-распознающим (хеликазным) доменом RIG-I. C центральным доменом этого рецептора связывается также молекула АТФ. Это приводит к изменению конформации рецептора и освобождению CARD-домена от действия супрессора. В результате этого CARD-домен рецептора RIG-I взаимодействует с аналогичным доменом адаптера IPS-1 (Interferon Promoter Stimulator-1). Этот адаптер локализуется на наружной мембране митохондрии (М), что важно для его функционирования. Хотя рецепторы RIG-I и MDA5 и различают разные вирусные РНК, для передачи сигнала оба они используют молекулу IPS-1. Эта молекула запускает два сигнальных пути. Первый - через систему киназ IKK активирует транскрипционный фактор NF-κВ, что вызывает активацию клетки и синтез ряда провоспалительных цитокинов. Второй - через адаптерный белок TRAF3 и протеинкиназу TBK-1 активирует два транскрипционных фактора IRF-3 и IRF-7 (Interferon Regulatory Factor), индуцирующих синтез IFNα и IFNβ соответственно. RIG-I и MDA5 являются важнейшими рецепторными белками врожденного противовирусного иммунитета. У мышей с нокаутом по этим рецепторам резко понижена противовирусная защита.

Одним из наиболее ранних ответов врожденной иммунной системы на инфекцию и тканевое повреждение является секреция цитокинов клетками пограничных тканей - важнейший фактор в развитии острого воспаления. Наибольшее значение имеют три провоспалительных цито-кина врожденной иммунной системы - TNF, IL-1 и IL-6. Главным источником этих цитокинов служат тканевые макрофаги и тучные клетки, хотя клетки других типов, включая эндотелиальные и эпителиальные, также могут продуцировать IL-1 и IL-6. В дальнейшем основное внимание будет уделено IL-1 и TNF.

IL-12 наиболее интенсивно синтезируется миелоидными ДК и МФ при стимуляции микроорганизмами и их продуктами. IL-12 индуцирует клеточный иммунный ответ, направленный против внутриклеточных патогенов. Он активирует дифференцировку T-лимфоцитов, повышает их цитотоксическую активность, усиливает пролиферацию NK и T-лимфоцитов и продукцию других цитокинов. Главный эффект - индукция синтеза IFNγ, который начинает потенцировать индукцию синтеза IL-12 и IFNγ макрофагами.

IL-23 - это гетеродимерный цитокин в семействе IL-12, который состоит из цепи р40 IL-12 в сочетании со специфической цепью р19. IL-23 обладает перекрестным с IL-12 действием, а также вызывает пролиферацию T-клеток памяти. IL-23 влияет на дифференцировку T-клеток, производящих IL-17 (субпопуляции Th17).

IL-27 также является гетеродимером и состоит из субъединицы, называемой ЕВ13, которая гомологична р40 IL-12, и второй субъединицы, известной как р28, которая гомологична р35 IL-12. IL-27 играет определенную роль в ранней индукции ответа по типу Th1. Рецептор IL-27 состоит из WSX-1, ассоциированной с общей сигнальной молекулой gp130.

IL-35 представляет собой димер, который состоит из р35 цепи IL-12, которая связана с цепью EBI3 ИЛ-27β. В отличие от других представителей семейства цитокинов IL-12, IL-35 синтезируется Treg-клетками, стимулирует их рост и подавляет активность эффекторных клеток.

Как правило, цитокины - близкодействующие медиаторы, обусловливающие локальные взаимодействия клеток в тканевых очагах развития процессов. В зависимости от клетки-мишени выделяют аутокринные эффекты (действуют на саму клетку, секретировавшую цитокин) и паракринные эффекты (действуют на рядом расположенные клетки). Эндокринные (дистантные, или системные) эффекты проявляются, когда цитокин с кровью достигает клетки-мишени, расположенной в любой части тела. У здоровых людей в крови обычно удаётся обнаружить множество разных цитокинов, включая интерфероны, в очень низких концентрациях. Системное действие выявлено в основном для четырёх цитокинов: TNF, IL-1, IL-6 и M-CSF, содержание которых в плазме возрастает в сотни раз, например, при тяжёлой патологии типа септического шока, когда индуцируется смертельно опасный синдром протекания капилляров. Происходит полная дисрегуляция системы иммунитета, названная «цитокиновым штормом».

IL-12 является гетеродимером, состоящим из двух полипептидных цепей р35 и р40 (IL-12р75), связанных дисульфидным мостиком. Субъединица р35 имеет гомологию c IL-6. Субъединица р40 родственна растворимой форме рецептора IL-6Rα. Для IL-12 характерно наличие домена, состоящего из четырех α-спиралей, и домена, гомологичного рецептору гемопоэтина. Коэкспрессия обеих субъединиц является необходимой для проявления биологической активности IL-12. Когда р35 синтезируется без р40, она не секретируется. Напротив, субъединица р40 образуется при активации клеток в большом избытке по сравнению с гетеродимером и может присутствовать в виде свободных цепей или гомодимера. Гомодимер р40 обладает свойствами хемоаттрактанта, в эксперименте ответственен за развитие аутоиммунных процессов и является ингибитором эффекта IL-12.

Например, трансгенная экспрессия IL-12р40 в кератиноцитах запускает развитие аутоиммунных заболеваний кожи.

Биологический эффект IL-12 опосредуется высокоаффинным рецептором IL-12, состоящим из двух цепей: IL-12Rβ1 (CD212, 100 kDa) и IL-12Rβ2 (130 kDa). Последняя имеет сильную гомологию с gp130 - общей β-цепью суперсемьи IL-6-подобных цитокиновых рецепторов. Эти гликопротеины являются трансмембранными белками I типа. Обе цепи рецептора нужны для эффективного связывания с IL-12. Цепь IL-12Rβ2 является сигналпроводящей. Наиболее интенсивно рецептор IL-12 экспрессируется на активированных Т- и NK-клетках, реже - на МФ и ДК, для которых IL-12 является аутокринным регулятором активности. На покоящихся T-лимфоцитах высокоаффинный рецептор IL-12 отсутствует. Неактивированные NK-клетки экспрессируют небольшие количества этого рецептора, в результате чего происходит их быстрая активация под влиянием IL-12. Активация через TCR приводит к экспрессии рецептора IL-12 T-клетками. Эта экспрессия, особенно IL-12Rβ2, повышается цитокинами IL-12, IFNγ, IFNα, TNF и при костимуляции через рецептор CD28. Экспрессия IL-12β2 определяет Th1-путь развития T-лимфоцита.

В дополнение к уничтожению фагоцитированных микробов, макрофаги выполняют многие другие функции, имеющие отношение к защите от инфекций. Они стимулируются микробными продуктами (например LPS) и IFNγ, образованным NK-клетками, что приводит к активации факторов транскрипции генов и синтезу белков, опосредующих функции этих клеток. IL-12, секретируемый дендритными клетками и макрофагами, стимулирует продукцию IFNγ NK- и Т-клетками, усиливает их ци-тотоксичность, а также способствует дифференцировке Th1-клеток. В свою очередь, при адаптивном клеточном иммунитете активацию макрофагов стимулируют Т-лимфоциты (посредством лиганда CD40 и IFNγ). Надо учесть, что при интенсивной активации нейтрофилов и макрофагов они могут повреждать нормальные ткани организма в результате высвобождения лизосомных ферментов, ROS и оксида азота. Антимикробные продукты этих клеток не различают собственные ткани и микробы. Поэтому если эти продукты поступают во внеклеточную среду, они вызывают повреждения тканей.

Внутриклеточный домен β1-цепи IL-12 ассоциирован с киназой JAK2, β2-цепи IL-12 - с киназой Tyk2. Взаимодействие IL-12 с IL-12R приводит к фосфорилированию этими киназами двух тирозинов β1- и β2-цепей. Это создает связывающие участки для транскрипционного фактора STAT4, который фосфорилируется JAK2 и Tyk2 и образует гомодимер. Он транспортируется в ядро, где связывается с промоторами соответствующих генов, активируя ряд клеток иммунной системы. Главным следствием этой активации является защита организма от патогенных микроорганизмов, прежде всего от внутриклеточных возбудителей. Эта защита во многом зависит от активации IL-12 STAT4-сигнaльного пути. Антиинфекционная защита полностью отсутствует у мышей STAT4^-/-.

Защитная функция IL-12 напрямую связана с его способностью стимулировать интенсивный синтез IFNγ: в раннем индуцибельном периоде - NK- и NKT-клетками, а несколько позднее - CD8⁺ и CD4⁺ T-клетками, являющимися на поздних этапах иммунного ответа главными продуцентами IFNγ. Значительно слабее IL-12 индуцирует образование IFNγ МФ и ДК (у мышей). У этих клеток IL-12 индуцирует экспрессию HLA-DR, CD80/CD86, CR и др. Существенную роль в защите организма от внутриклеточных возбудителей играет образование МФ бактерицидного агента оксида азота NO. Этот синтез инициируется эндогенным IFNγ, индуцированным IL-12, поскольку у мышей IFNγ^-/- образование оксида азота не происходит.

Противоопухолевая активность IL-12 связана с активацией практически всех звеньев иммунного ответа, что показано на предыдущих рисунках. IL-12, синтезируемый МФ, индуцирует образование NKT- и NK-клетками IFNγ и TNF, оказывающих непрямой цитотоксический эффект на опухолевые клетки. IL-12 опосредованно через IFNγ стимулирует АГ-специфическую и АГ-неспецифическую цитотоксичность CD8⁺ T-клеток и МФ соответственно. Цитотоксичность МФ зависит от образования ими оксида азота. Определенную защитную роль могут играть и антитела, синтезирующиеся в результате активации функций B-клеток фолликулярными CD4⁺T-хелперами Tfh. Как известно, антитела класса IgG могут индуцировать антителозависимую клеточную цитотоксичность, приводящую к разрушению опухоли.

а. В месте входных ворот инфекции под влиянием микроорганизма или его компонентов ДК и МФ синтезируют IL-23. Этот цитокин индуцирует у регионарных T-клеток (αβ и γδ)) и NKT-клеток синтез уникального набора цитокинов: IL-17, IL-6 и TNF. В семью IL-17 входят цитокины IL-17A, -B, -C, -D, -F. IL-17A и IL-17F синтезируются преимущественно субпопуляциями CD4⁺ и CD8⁺ T-клеток. Главной мишенью IL-17 являются клетки стромы, эпителия и эндотелия, которые, в свою очередь, под влиянием этого цитокина синтезируют комплекс хемокинов (CXCL6, CXCL7, CXCL8 и др.) и провоспалительных цитокинов (TNF, IL-6, IL-17E, М- и G-CSF). Таким образом, IL-23/IL-17-взаимодействие играет существенную роль в защите организма от инфекции в раннем индуцибельном ответе, а также в случае местного повреждения органов и тканей при избыточной миграции нейтрофилов и, соответственно, чрезмерном синтезе провоспалительных цитокинов.

б. В противоположность комплексам IL-12/IFNγ и IL-12/IL-23 взаимодействие IL-23/IL-17 играет относительно ограниченную роль в защите экспериментальных животных от конкретных инфекций: наиболее выражена на модели клебсиеллезной инфекции у мышей. Мыши, дефектные по субъединице р35 (IL-12р35^-/-), не синтезируют IFNy, но образуют большие количества IL-17. При заражении летальной дозой Kl. pneumoniae мыши IL-12р35^-/- показывают высокий уровень устойчивости к этой инфекции. Мыши, дефектные по субъединице р19 (IL-23р19^-/-), обладают способностью создавать в больших количествах IFNy, но не синтезируют IL-17. Такие мыши погибают при заражении их летальной дозой Kl. pneumoniae.

Острое воспаление вызывает поражение тканей, так как эффекторные механизмы, фагоцитов при киллинге микробов, в частности, протеолитические ферменты и реактивные метаболиты кислорода высокотоксичны и для тканей организма, особенно когда убитые микробы не элиминируются и продолжают стимулировать врожденный иммунный ответ. Многие проявления, ассоциированные с инфекциями, обусловлены воспалительным ответом, а не прямым токсическим действием микробов. Также воспаление может вызвать повреждения тканей при возникновении аутоиммунных заболеваний, когда нейтрофилы и макрофаги накапливаются и активируются вторично аутоантигенами. TNF, IL-1, IL-6 и IL-12 служат ключевыми индукторами воспаления при аутоиммунных заболеваниях.

Гетеродимер IL-23 состоит из двух связанных дисульфидными мостиками полипептидных цепей: р19, имеющей примерно 40% гомологии с субъединицей IL-12р35, и р40, идентичной субъединице IL-12р40. IL-23 синтезируется рядом клеток, но наиболее интенсивно МФ и ДК. Рецептор IL-23 состоит из двух цепей: IL-12Rβ1 и IL-23R, являющейся членом суперсемьи IL-6/IL-12 цитокиновых рецепторов. IL-23R экспрессируется на активированных NK- и T-клетках, а также T-клетках памяти, в небольших количествах - на моноцитах, МФ и ДК. Эта цепь является проводящей сигнал, и она конститутивно коэкспрессируется с киназой Jak-2. IL-23R при взаимодействии с IL-23 использует те же сигнальные пути, что и IL-12, но с преимущественным вовлечением в этот процесс транскрипционного фактора STAT3, поэтому IL-23 индуцирует образование IFNγ значительно слабее, чем IL-12. В целом IL-23, так же как и IL-12, играет важную роль в защите организма от инфекции. Совместно с IL-12 путем индукции синтеза IFNγ они контролируют рост и размножение внутриклеточных возбудителей.

Синтез IL-27 преимущественно осуществляется АПК под влиянием ряда внутриклеточных возбудителей. Эффект IL-27 распространяется на клетки как врожденного, так и адаптивного иммунитета. Подобно IL-12 и IL-23, IL-27 индуцирует синтез IFNγ NK-, NKT-, CD4⁺ и CD8⁺ T-клетками. Трансгенная сверхэкспрессия IL-27 при вирусном гепатите или аденокарциноме печени приводит к повышенной продукции IFNγ, избыточной АГ-специфической цитотоксичности CD8⁺ T-клеток, разрушению опухолевых или вирусинфицированных клеток. Особенностью IL-27 является индукция синтеза МН и ТК IL-1β и TNF. Вследствие этого IL-27 участвует в развитии аутоиммунных заболеваний: коллаген-индуцированного артрита у крыс и экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита.

Вероятна способность IL-27 подавлять как Th1-, так и Th2-ответ. Эта особенность связана с его антагонистическими взаимоотношениями с IL-2. При активации, ведущей к развитию Th1- или Th2-клеток, эти клетки начинают синтезировать большие количества IL-2, усиливающего их пролиферацию. Одновременно происходят экспрессия на T-клетках WSX1-цепи, образование рецептора IL-27, и клетка становится чувствительной к IL-27. Последний подавляет эффект IL-2 и тем самым блокирует пролиферацию соответствующего клона клеток. Ингибирующий эффект будет больше проявляться в отношении тех клеток, которые раньше начнут экспрессировать рецептор IL-27.

Хемокины - это низкомолекулярные цитокины, состоящие из 66-76 аминокислотных остатков, ответственных за направленное движение лейкоцитов. По расположению цистеина (С) в N-конце молекулы хемокины делят на CXC (содержат одну аминокислоту между двумя остатками цистеина), CC (содержат подряд два цистеина), С (содержат один остаток цистеина) и CX3C (содержат два цистеина, разделенных тремя аминокислотными остатками). В свою очередь, CXC-хемокины делятся на ELR⁺ и ELR^- - в зависимости от наличия мотива Glu-Leu-Arg на N-конце молекулы, перед первым остатком цистеина.

IL-8 (CXCL8) может синтезироваться практически всеми ядросодержа-щими клетками человека и высших животных, но главными его продуцентами являются моноциты/макрофаги. Индукторами IL-8 служат провоспалительные цитокины - IL-1 и TNF (1), бактерии (2), РАМР (3). Этот интерлейкин синтезируется в виде предшественника из 77 аминокислотных последовательностей, который расщепляется до цепи из 72 остатков и спонтанно образует с помощью двух дисульфидных связей гомодимер (4). IL-8 высокоустойчив к протеолизу, температуре и кислой среде, что способствует его «работе» в воспалительном очаге. Для него характерно наличие аминокислотного мотива ELR (Glu-Leu-Arg), с помощью которого он связывается с рецептором CXCR1 (5), экспрессирующимся с высокой плотностью на НФ. Этот рецептор имеет змеевидную форму и семь раз проходит через цитоплазматическую мембрану. Рядом с рецептором CXCR1 располагается G-белок, состоящий из трех полипептидных субъединиц (6). При связывании IL-8 c рецептором CXCR1 происходят конформационные изменения в этом рецепторе, позволяющие ему связываться с G-белком. Белок G диссоциирует на α- и βγ-субъединицы, которые, взаимодействуя с другими клеточными компонентами, передают сигнал в ядро клетки. Происходит активация нейтрофила.

Рекрутирование большого числа нейтрофилов, а вслед за этим моноцитов, из крови в ткани обычно возникает как компонент острой воспалительной реакции в ответ на инфекцию и повреждение тканей. TNF и IL-1 индуцируют экспрессию Е-селектина эндотелиальными клетками посткапиллярных венул, а также повышают экспрессию ICAM-1 и VCAM-1, лигандов лейкоцитарных интегринов. TNF и IL-1 стимулируют также секрецию хемокинов различными клетками, включая хемокины CXCL1 и CCL2, которые связываются с рецепторами нейтрофилов и моноцитов, соответственно, повышают аффинность лейкоцитарных интегринов к их лигандам и стимулируют направленное движение лейкоцитов. При интенсивной активации нейтрофилов и макрофагов они могут повреждать нормальные ткани организма в результате высвобождения лизосомных ферментов, ROS и оксида азота. Антимикробные продукты этих клеток не различают собственные ткани и микробы. Поэтому если эти продукты поступают во внеклеточную среду, они вызывают повреждения тканей.

Из воспалительного очага IL-8 пассивно движется с током тканевой жидкости по направлению к кровеносному сосуду, что обеспечивается градиентом давления (от -6 до -8 мм рт.ст.) между периферической тканью и кровеносным сосудом. Далее главным является вопрос, как создать в постоянно движущемся потоке крови концентрацию хемокина, достаточную для активации нейтрофила. Оказалось, что как СХС-, так и СС-хемокины концентрируются на верхушках микроворсинок эндотелиальных клеток, где они удерживаются с помощью гликозаминогликанов (ГАГ). Эти соединения в избытке присутствуют на поверхности эндотелия. Кроме ГАГ, в транспорте хемокинов принимают участие интернализирующие рецепторы DARC (Duffy Antigen Receptor for Chemokines), связывающиеся с СХС-и СС-хемокинами и переносящие их через эндотелиальный барьер. С помощью рецептора DARC IL-8 появляется на поверхности эндотелия, вступает в контакт с нейтрофилом и активирует его. Экспрессированный на эндотелии IL-8 служит главным хемоаттрактантом для нейтрофилов. Важно отметить, что, в отличие от CXCR1, рецептор DARC не взаимодействует с G-белком, и, следовательно, его контакт с хемокином не активирует клетку. Следующим важным вопросом является удаление избыточного количества IL-8. Этот хемокин, в отличие от других, может довольно длительно персистировать и вызывать избыточную активацию лейкоцитов. Имеются несколько способов его элиминации. На эритроцитах экспрессируется рецептор DARC, с которым связывается IL-8 (на рисунке не показано). Такие эритроциты в дальнейшем удаляются МФ. На НФ и эндотелии лимфатических сосудов экспрессируется хемокиновый рецептор D6, распознающий IL-8. После присоединения комплекс D6+IL-8 интернализиру-ется, поступает в эндосомы, где разрушается. У мышей D6^-/- развивается хронический воспалительный процесс с повышенным уровнем хемокинов в крови.

Интерфероны типа I, связываясь со своим рецептором, передают сигнал, активирующий транскрипцию нескольких генов, сообщающих клеткам устойчивость к вирусной инфекции, называемую антивирусным состоянием. У человека тип I включает интерфероны α, β, κ, ω, ε и интер-фероноподобные цитокины IFNλ1 (IL-29), IFNλ2 (IL-28A) и IFNλ3 (IL-28B). Главная роль в защите организма от инфекции принадлежит IFNα (включает 13 членов) и IFNβ (представлен одним членом). IFNα/β и IFNβ состоят из одной а-спиральной цепи из 165 и 166 аминокислотных остатков соответственно. Гомология между цепями составляет около 70%. К интерферону типа II относится IFNγ.

Основным способом борьбы врожденной иммунной системы с вирусной инфекцией является индукция экспрессии интерферонов типа I, наиболее важная функция которых состоит в подавлении репликации вирусов. Семейство IFN- α (в действительности это 13 различных близкородственных белков) и IFN-β, представляющий собой один белок. Индуцированные гены включают активированную двухспиральной RNA серин/треонин-протеинкиназу (PKR), блокирующую вирусные процессы транскрипции и трансляции, 2ʹ,5ʹ-олигоаденилатсинтетазу и RNAазу L18, 19, усиливающие деградацию вирусной RNA. Интерфероны типа I, связываясь со своим рецептором, передают сигнал, активирующий транскрипцию нескольких генов, сообщающих клеткам устойчивость к вирусной инфекции, называемую антивирусным состоянием. Антивирусное действие интерферонов типа I является в первую очередь паракринным - инфицированные вирусом клетки секретируют интерферон, действующий на близлежащие, еще не инфицированные клетки, защищая их от вируса. Интерферон, секретируе-мый инфицированным клетками, действует также аутокринным способом, ингибируя репликацию вируса в этих же клетках. IFN- α и IFNβ обусловливают задержку лимфоцитов в лимфоузлах, что максимально повышает вероятность их встречи с микробными антигенами. Интерфероны типа I повышают экспрессию МНС-молекул класса I и тем самым увеличивают вероятность распознавания инфицированных вирусами клеток и повышают цитотоксичность NK-клеток и CD8⁺ CTL. IFN-α и IFN-β способствуют дифференцировке наивных Т-клеток в хелперные Т-клетки субпопуляции Th1.

Хотя практически все клетки, инфицированные вирусами или бактериями, могут синтезировать IFN α/β, наиболее мощными их продуцентами являются плазмоцитоидные ДК (пДК), синтезирующие IFNα/β в 1000 раз больше, чем клетки другого типа. В пДК синтез IFNα/β индуцируется вирусными одноцепочечными РНК (ss-РНК), а также бактериальными и вирусными неметилированными CpG-последовательностями. Миелоидные ДК (мДК) синтезируют IFNα/β под влиянием двухцепочечной РНК (ds-РНК), но слабее, чем пДК.

Из схемы видно, что IFN α/β обладают способностью стимулировать как провоспалительные (IL-6 и IFNγ), так и антивоспалительные (IL-10, TGFβ) цитокины и рецепторы. Очевидно, тот или иной эффект зависит от конкретной ситуации, складывающейся в данный момент, и прежде всего от уровня IFNα/β в организме. Так, IFNα/β и IFNγ реципрокно стимулируют друг друга. В невысоких концентрациях IFNα/β стимулируют экспрессию IL-12Rβ2, способствуя этим Th1-поляризации ответа. В высоких концентрациях IFNα/β подавляют синтез IL-12, препятствуя Th1-поляризации. Своеобразные отношения складываются между IFNα/β и IL-10. Подавляя фосфорилирование STAT1, IL-10 понижает провоспалительные эффекты IFNα/β и IFNγ. В то же время IFNα/β и IFNγ способствуют проявлению провоспалительных функций IL-10, повышая транскрипционный эффект STAT1 на IFNγ-индуцибельные гены.

Рецептор для IFN α/β состоит из двух цепей: IFNAR1 и IFNAR2, экс-прессируемых практически на всех клетках. Их количество на клетку невелико (200-6000), но они характеризуются высокой аффинностью (константа диссоциации 10^-9-10^-11). С рецепторами ассоциированы две Janus тирозинкиназы Tyk2 и JAK1, соединяясь с рецептором IFNα/β, фосфори-лируют друг друга и внутриклеточные участки рецептора. В частности, Janus тирозинкиназы фосфорилируют внутриклеточный домен IFNAR1, создавая докинг-участок для «причаливания» транскрипционного фактора STAT2. Janus тирозинкиназы фосфорилируют STAT2, в результате чего в рецепторный комплекс вовлекается и фосфорилируется другой транскрипционный фактор - STAT1. Образуется гетеродимер, который отделяется от рецептора, транслоцируется в ядро и соединяется с белком IRF-9 (IFN Regulatory Factor). Образуется гетеротример ISGF3 (IFN-Stimulated Gene Factor 3), который связывается с регуляторными последовательностями IFNα/β индуцибельных генов - ISRE - и инициирует их транскрипцию; к таким генам относятся и сами гены IFNα/β. Два основных типа ответа врожденной иммунной системы, создающих защиту против микробов - это воспаление и антивирусный ответ. Антивирусная защита обусловлена клеточными изменениями, которые предотвращают репликацию вируса и делают его более чувствительным к гибельному действию лимфоцитов, приводящему к элиминации резервуара вирусной инфекции. Интерфероны типа I составляют большое семейство структурно родственных цитокинов, опосредующих ранний врожденный иммунный ответ на вирусные инфекции. Термин интерферон указывает на способность этих цитокинов интерферировать с вирусной инфекцией, т.е. препятствовать репликации вирионов. Наиболее мощным стимулятором синтеза интерферонов типа I являются вирусные нуклеиновые кислоты. Напомним, что RIG-подобные рецепторы в цитозоле и TLR3, 7, 8 и 9 в эндосомных везикулах распознают вирусные нуклеиновые кислоты и инициируют сигнальные пути, активирующие регуляторный фактор интерферонов (IRF) семейства факторов транскрипции, индуцирующий экспрессию генов интерферонов типа I. В адаптивном иммунитете активированные антигеном Т-клетки стимулируют синтез этих интерферонов мононуклеарными фагоцитами.

Индукция IFNα/β осуществляется при участии внеклеточного TLR4 и внутриклеточных TLR3, TLR7/TLR8 и TLR9. Лигандами для них являются соответственно ЛПС, ds-РНК, ss-РНК и CpG. TLR7, TLR8 и TLR9 передают сигнал через адаптерный белок MyD88. TLR4 для передачи сигнала использует два пути: классический с участием адаптерных белков MyD88 и TIRAP и альтернативный с участием адаптерных белков TRIF и TRAM. Для передачи сигнала TLR3 использует MyD88-независимый путь, в котором участвует адаптерный белок TRIF. Адаптер TRIF (один или в комбинации с адаптером TRAM) активирует киназу TBK1. Эта киназа фосфорилирует транскрипционный фактор IRF3, который транс-лоцируется в ядро и индуцирует транскрипцию генов, ответственных за синтез IFNα/β.

IFN α/β вызывают превращение незрелых ДК (1) в зрелые (2). Это приводит к усилению ими синтеза цитокинов, хемокинов, экспрессии молекул HLA, особенно I класса, костимуляторных молекул, экспрессии и секреции главных факторов выживания и активации В2-клеток - Blys (BAFF) и April. Эти лиганды, взаимодействуя с рецепторами В2-клеток BAFFR и TACI соответственно, при участии цитокинов IL-10, TGFβ и IL-15, синтезируемых активированными ДК, вызывают у наивных В2-клеток (3) переключение иммуноглобулиновых генов Сμ→Сγ и Сμ→Сα и их созревание в IgG-и IgA-плазмобласты - (4) и (5) соответственно. Этот процесс может происходить независимо от взаимодействия CD40-CD40L, и его избыточная активация является одной из причин развития аутоиммунных заболеваний. IFNα/β вызывают активацию МФ с теми же последствиями, что и для ДК (на рисунке не показано). IFNα/β являются необходимыми цитокинами для созревания и пролиферации В1-клеток - главных продуцентов естественных аутоантител в организме.

IFN α/β способствуют выживанию и пролиферации CD4⁺ и CD8⁺ T-клеток. У мышей IFNARI^-/- пролиферация T-клеток отсутствует. IFNα/β усиливают цитотоксические свойства CD8⁺ T-клеток, а также МФ и NK-клеток (на рисунке не показано). Вместе с тем IFNα/β обладают мощным антипролиферативным и проапоптозным эффектом, усиливая экспрессию про-апоптотических молекул. Наличие одновременно пролиферативных и анти-пролиферативных свойств связано, вероятно, с включением на различных этапах инфекционного процесса или адаптивного иммунного ответа различных регуляторных механизмов, определяющих чувствительность клетки к действию IFNα/β.

IFNγ человека является нековалентно связанным гомодимером, состоящим из двух полипептидных цепей с молекулярной массой 17 kDa. В течение биосинтеза цепи гликозилируются, и зрелая форма IFNγ имеет молекулярную массу 50 kDa. Структурно-кристаллический анализ подтвердил димерное строение молекулы и показал, что два полипептида ассоциируются друг с другом антипараллельным образом. Мономеры IFNγ биологической активностью не обладают, в отличие от димерной формы.

Продуцентами IFNγ могут быть различные типы клеток. Быстрый ответ на внедрение патогена дают NKT-клетки, несколько позднее к ним присоединяются NK-клетки - также активные продуценты IFNγ. Способностью индуцировать продукцию IFNγ обладают плазмоцитоидные ДК и МФ, а также, вероятно, и НФ. При развитии адаптивного иммунитета мощными продуцентами IFNγ являются CD8⁺ цитотоксические лимфоциты и CD4⁺ Th1-клетки. По некоторым данным, В-лимфоциты могут также синтезировать IFNγ. IFNγ оказывает существенное влияние практически на все клетки иммунной системы.

IL-12 и IL-18 являются индукторами синтеза IFNγ МФ и ДК. IL-12 и IL-18 при совместном воздействии вызывают у МФ максимальный синтез IFNγ. Такой синергизм менее выражен у ДК, у которых один IL-12 вызывает продукцию этого цитокина. Таким образом, при развитии врожденного иммунного ответа возникает «самодостаточная» иммунорегуляторная цепь, которая позволяет задолго до развития адаптивного иммунитета начать борьбу с патогеном. У МФ и ДК взаимодействие рецептора CD40 с его лигандом CD40L усиливает синтез IFNγ.

IFNγ является основным цитокином, активирующим макрофаги и выполняющим важные функции в иммунитете против внутриклеточных микробов. Он активирует киллерную функцию (уничтожение фагоцитированных микробов) макрофагов, действует на В-клетки, стимулируя переключение на синтез IgG определенных подклассов, особенно IgG2а или IgG2с (у мышей), которые, связываются с Fc-рецепторами фагоцитов, активируя комплемент, и оба механизма стимулируют фагоцитоз опсони-зированных микробов. IFNγ стимулирует дифференцировку СD4⁺ Т-клеток в Th1-субпопуляцию и ингибирует дифференцировку Th2- и Th17-клеток. IFNγ стимулирует экспрессию различных белков, способствующих усиленной HLA-ассоциированной презентации антигенов, а также инициацию и амплификацию Т-зависимого иммунного ответа. Это HLA-молекулы и многие белки, участвующие в процессинге антигенов, в том числе компоненты протеасом, транспортеры антигенных пептидов (ТАР), и В7-костимуляторы на антигенпрезентирующих клетках.

Рецептор IFNγ состоит из двух полипептидных цепей: α (IFNγR1, CD119) и β (IFNγR2). IFNγR1 экспрессируется конститутивно на поверхности почти всех клеток в количестве от 200 до 25 000 на клетку. Этот рецептор является лиганд-связывающим. После связывания с лигандом происходит образование комплекса лиганд + рецептор, который поглощается и попадает в эндосомальный компартмент, где происходит его диссоциация. IFNγ поступает в лизосому и разрушается. α-Цепь поступает во внутриклеточный пул этих цепей и может возвращаться на поверхность. Экспрессия β-цепи регулируется внешними факторами и отражает способность клетки реагировать на IFNγ. Основная функция β-цепи - передача сигнала. Роль ее в связывании лиганда невелика. В неактивном состоянии α- и β-субъединицы не соединены между собой. Обе цепи относятся к II классу цитокиновых рецепторов, и поэтому их внутриклеточные домены не обладают собственной киназной или фосфатазной активностью.

Для передачи сигнала рецептор IFNγ привлекает тирозинкиназы Jak, сопряженные с определенными участками на субъединицах рецептора. Jak-1 связана с последовательностью 266LPKS на внутриклеточном домене IFNγR1, а Jak-2 - с пролин-обогащенной последовательностью 263PPSIPLQIEEYL на IFNγR2. α-Цепь содержит участок 440YDKPH, необходимый для взаимодействия со STAT1 (Signal Transductor and Activator of Transcription 1), молекулы которого находятся в цитозоле в неактивном состоянии.

а. При связывании с рецептором IFNγ происходят димеризация α-цепей двух соседних рецепторов и их сближение с β-цепями. При этом соединяются и киназы Jak-1, и Jak-2, локализованные соответственно на α- и β-цепях. Они фосфорилируют друг друга и активируются, затем фосфорилируют тирозин 440 α-цепей и этим создают докинг-участок для транскрипционного фактора STAT1, находящегося в цитозоле. С помощью SH2-домена STAT1 взаимодействует с докинг-участком α-цепи и фосфорилируется Jak-киназами по Y-701. Активированный таким образом STAT1 отделяется от α-цепей и образует гомодимер. Этот гомодимер фосфорилируется MAP-киназой по S-723 и транслоцируется в ядро, где связывается с промоторами семьи ISG-генов (Interferon Stimulated Genes), которые активируются в течение 15-30 мин после присоединения IFNγ к рецептору. Первый промотор - ISRE (Interferon Stimulated Response Element) ответственен за экспрессию IFNα/β-индуцибельных генов. Второй промотор - GAS (Gamma-interferon Activation Site) ответственен за активацию IFNγ-индуцибельных генов. К ним относят гены, отвечающие за синтез IRF-1 (Interferon Regulated Factor), GBP-1 (Guanilate Binding Protein), CIITA (HLA Class II Transactivator) и др.

б. Основным регулятором передачи сигнала от IFNγ-рецептора, а также от ряда других цитокиновых рецепторов является семейство белков SOCS (Suppressors Of Cytokine Signaling). Эти белки имеют SH2-домены, которые связываются с фосфорилированными остатками тирозина и препятствуют передаче сигнала. Уровень SOCS регулируется гормонами и цитокинами. В некоторых видах опухолей имеется гиперпродукция белков SOCS. Такие клетки нечувствительны к антипролиферативному действию IFNγ.

Сущность Т-клеточной активации состоит в том, что из небольшого числа наивных лимфоцитов с предетерминированными рецепторами для любого антигена, образуется большое число функциональных эффекторных клеток, способных элиминировать этот антиген; кроме того, возникает популяция клеток памяти, длительное время сохраняющих способность к быстрому ответу на тот же антиген в случае его повторного воздействия. Активация наивных Т-лимфоцитов происходит главным образом во вторичных лимфоидных органах, через которые в нормальных условиях циркулируют эти клетки и где они могут встретить антигены, презентированные зрелыми дендритными клетками. Антигены, транспортируемые дендритными клетками в лимфоузлы, распознаются наивными Т-лимфоцитами, которые рециркулируют через них. Т-клетки активируются и дифференцируются в эффекторные клетки и клетки памяти, которые могут оставаться в лимфоидных органах или мигрировать в нелимфоидные ткани. В очагах инфекции эффекторные клетки вновь активируются антигенами и осуществляют различные функции, в частности активацию макрофагов. Распознавание антигена и другие активирующие стимулы индуцируют ряд ответов: секрецию цитокинов Т-клетками, пролиферацию антигенспецифических лимфоцитов, приводящую к увеличению числа клеток антигенспецифического клона (клональная экспансия) и диф-ференцировку наивных клеток в эффекторные лимфоциты и клетки памяти.

Одним из эффектов IFNγ является антивирусный. Вирусы используют различные способы блокады передачи сигнала от интерферонового рецептора. Простейшим является блокада Mixoma virus взаимодействия IFNγ с рецептором. Большинство вирусов используют блокаду Jak-STAT-пути.

Вирус простого герпеса (HSV) подавляет фосфорилирование транскрипционной молекулы STAT1, а белки аденовируса (AV) вызывают разрушение этой молекулы. Вирус гриппа (IV) подавляет фосфорилирование STAT1. Ряд вирусов (IV, AV, EBV, HSV, Ebola, HIV-1, полиовирусы и др.) препятствуют взаимодействию гомодимера STAT1 с IFNγ-индуцибельными генами (ISG), результатом чего являются блокада передачи сигнала и снижение ответа на IFNγ. Имеется и противоположная ситуация (на рисунке не показана). Онкогенный вирус Herpesvirus saimiri, индуцирующий лейкемию и лимфо-му, создает условия для непрерывного фосфорилирования STAT1, образования гомодимера и дальнейшей передачи сигнала. Происходит активация IFNγ-индуцибельных генов в отсутствие внешнего стимула, что приводит к злокачественной трансформации клетки.

Адаптерный белок MyD88, передающий сигнал от всех TLR и NOD-рецепторов, играет ведущую роль в защите организма от внутриклеточных возбудителей.

а. Нормальные мыши (дикий тип) и мыши с нокаутом по белку MyD88 (MyD88^-/-) заражены патогенными простейшими Toxoplasma gondii.

б. Зараженные мыши дикого типа дали 100% выживаемость в течение 30 сут. Мыши MyD88^-/- погибли полностью на 15 сут.

в. Такая гибель мышей MyD88^-/- связана с их неспособностью продуцировать ключевые цитокины Th1-типа иммунного ответа IL-12 и IFNγ, в то время как мыши дикого типа продуцировали большие количества этих цитокинов.

МФ и ДК являются одними из главных продуцентов провоспалитель-ного цитокина IL-12 при развитии инфекционного очага. Эта индукция осуществляется путем взаимодействия патоген-ассоциированных молекулярных паттернов патогена с соответствующими TLR. Активация TLR ведет в конечном итоге к активации транскрипционного фактора NF-κВ, который перемещается в ядро и индуцирует транскрипцию генов, ответственных за воспаление и развитие иммунного ответа. Синтезируемый АПК IL-12 взаимодействует с рецепторами этого цитокина на T-клетках и индуцирует экспрессию IL-12Rβ2 и синтез IFNγ. IFNγ взаимодействует с рецептором CD119 АПК и через сигнальный путь JAK1/JAK2 активирует транскрипционный фактор STAT1. Последний перемещается в ядро АПК и резко усиливает синтез IL-12, особенно субъединицы р35. Возникает замкнутая цепь: патоген индуцирует синтез IL-12 АПК; IL-12 индуцирует синтез IFNγ и дифференцировку Th1-клеток; IFNγ, синтезируемый Th1-клеткaми, резко усиливает образование IL-12 АПК. Цепочка IL-12-IFNγ-IL-12 играет решающую роль в борьбе организма с внутриклеточными возбудителями.

Иммунная система обладает рядом свойств, имеющих фундаментальное значение для ее нормальных функций. Это специфичность к различным антигенам, разнообразный репертуар, способный распознавать широкий спектр антигенов, память к воздействию антигена, способность к быстрой экспансии клонов антигенспецифических лимфоцитов в ответ на антиген, специализированный ответ на различные микробы, поддержание гомеостаза и способность дискриминировать чужеродные антигены и аутоантигены. Защита против микробов опосредована ранними реакциями врожденного иммунитета и развивающимся позднее адаптивным иммунным ответом. Врожденный иммунный ответ стимулируют молекулярные структуры, общие для групп микроорганизмов, и молекулы, экспрессированные поврежденными клетками организма. Адаптивный иммунитет специфичен к различным микробным и немикробным антигенам и усиливается при повторном воздействии антигена (иммунологическая память).

На данной схеме представлены основные этапы оценки системы IL-12-IFNγ-IL-12, используемые в лаборатории клинической иммунологии ГНЦ «Институт иммунологии ФМБА России». При подозрении на Th1-зaвисимый иммунодефицит в культуре мононуклеаров с помощью ИФА определяется IFNγ при индукции клеток ФГА и IL-12, при стимуляции клеток ЛПС и комбинацией ЛПС+IFNγ. При пониженном уровне IFNγ с помощью проточной цитометрии определяют содержание в крови больного CD3⁺ IFNγ⁺ -клеток, а с помощью ОТ-ПЦР - экспрессию мРНК IFNγ. Целесообразно установить экспрессию на мононуклеарах IL-12Rβ2. При снижении синтеза IL-12 с помощью проточной цитометрии определяется экспрессия рецептора CD119, с помощью вестернблота или проточной цитометрии - экспрессия сигнальных молекул JAK2 и STAT1, с помощью ОТ-ПЦР - экспрессия мРНК IL-12p35 и IL-12p40. Такой подход в ряде случаев может установить поломку в иммунной системе.

Система комплемента состоит из 9 белков плазмы, совместное действие которых заключается в опсонизации микробов, рекрутировании фагоцитов в очаг инфекции, поддержании воспаления, а также в прямом уничтожении патогенов.

Система комплемента является важным компонентом врожденного иммунитета, играющим большую роль в удалении из организма чужеродных агентов и собственных измененных клеток. Этот комплекс состоит из 9 основных белков, обозначаемых С1-С9. На рисунке представлены функции этих белков и продуктов их расщепления. Так, компоненты С2, С3, С4, С5 в процессе взаимодействия с клеткой расщепляются на два пептида: «а» (меньший) и «b» (больший пептид). Пептиды «а», как правило, остаются во внеклеточной среде и являются медиаторами воспаления и хемоаттрактантами. Пептиды «b» присоединяются к поверхности клетки и инициируют связывание с клеткой других компонентов. Факторы CR1, В, D, I, H, P, MCP, DAF, CD59 являются компонентами и регуляторами альтернативного пути активации системы комплемента. Защитная роль комплемента заключается в удалении чужеродных клеток с помощью фагоцитоза или бактерицидной литической реакции.

Активация комплемента представляет собой протеолитический каскад, в котором неактивный фермент-прекурсор, называемый зимогеном, превращается в активную протеазу, расщепляющую и тем самым индуцирующую протеолитическую активность следующего белка комплемента в каскаде. По мере развертывания каскада ферментативная активность приводит к резкому увеличению количества образующихся продуктов протеолиза. Эти продукты выполняют эффекторные функции системы комплемента. Другие протеолитические каскады включают процесс свертывания крови и кинин-калликреиновую систему, регулирующую сосудистую проницаемость. Система комплемента представляет собой существенный компонент врожденного иммунитета, и пациенты с дефицитом С3 высоко восприимчивы к рецидивирующим, нередко летальным бактериальным инфекциям. Однако генетический дефект формирования MAC (конечного продукта классического пути) повышает восприимчивость лишь к ограниченному числу микробов, в особенности к бактериям рода Neisseria, обладающим тонкой клеточной стенкой, что делает их особо чувствительными к литическому действию MAC.

Существует три пути активации комплемента: классический, альтернативный и лектиновый, в основе которого лежит образование С3-конвертазы, состоящей из пептидных компонентов С4b и С2b. Субстратом С3-конвертазы является компонент комплемента С3, который расщепляется на 2 пептида - С3а и С3b. С3а, С4а, а также С5а являются медиаторами воспаления и хемоаттрактантами. С3b, присоединяясь к поверхности патогена, может инициировать два важных события: либо поглощение патогена лейкоцитами с последующим внутриклеточным киллингом, либо образование на поверхности патогена литического комплекса с последующим его внеклеточным расщеплением.

а. После присоединения АТ класса IgM или некоторых изотипов IgG к поверхности бактериальной клетки в талии молекулы АТ образуется участок, способный взаимодействовать с С1-компонентом комплемента. С1 состоит из трех молекул: C1q, C1r и C1s. C1q представляет собой структуру, содержащую 6 идентичных глобулярных головок и длинный коллагеновый хвост. Хвост взаимодействует с двумя другими компонентами С1: C1r и C1s, обладающими протеазной активностью. Образуется комплекс C1q-C1r2-C1s2. Каждая головка C1q взаимодействует с одним комплементсвязывающим участком Fc-фрагмента Ig. При соприкосновении двух и более головок с Ig происходит активация протеазы C1r. Последняя расщепляет С4 компонент на С4а и С4b. С4b ковалентно прикрепляется к поверхности микроорганизма.

б. Далее C1s расщепляет С2 на С2а и С2b. С2b также прочно прикрепляется к поверхности бактерии, образуя комплекс с С4b.

в. Комплекс С2b-C4b является активной С3-конвертазой, центральной фигурой классического, лектинового и альтернативного путей активации комплемента, причем протеазной активностью обладает в основном С2b.

г, д. С3-конвертаза расщепляет С3-компонент на С3а и С3b. Первый остается во внеклеточной среде и является хемоаттрактантом и медиатором воспаления (так же, как С2а и С4а). Второй прочно присоединяется к поверхности клетки и инициирует соединение с мембраной клетки терминальных компонентов комплемента - С5b, С6, С7, С8, С9, образуя литический комплекс, который вызывает формирование пор в мембране клетки и ее лизис, что будет показано на последующих рисунках.

а. При присоединении С3b к С3-конвертазе (C2b-C4b в классическом пути или C3b-Bb в альтернативном пути) происходит образование С5-конвертазы, прочно прикрепленной к поверхности бактериальной клетки.

б. С5-компонент расщепляется сериновой протеазой С2b в классическом или Bb в альтернативном пути, являющимися компонентами С5-конвертазы.

в. Продуктом деления С5 являются два пептида: С5а и С5b. Первый поступает во внеклеточную среду и является хемоаттрактантом и медиатором воспаления. Второй, С5b, может находиться во внеклеточной среде или прикрепляться к поверхности клетки и инициировать присоединение к поверхности бактерии литического комплекса. Образование С5-конвертазы происходит в значительно меньших количествах, чем образование С3-конвертазы.

а. С5b-пептид - продукт расщепления С5-компонента С5-конвертазой, находится в жидкой среде или на поверхности микроорганизма. В обоих случаях он может инициировать образование литического комплекса.

б. Одна молекула С5b связывает по одной молекуле С6 и С7. Происходит образование С5b-С6-С7-комплекса, способствуя конформационным изменениям реагирующих молекул и экспозиции на поверхности С7-компонента гидрофобных участков, с помощью которых она внедряется в липидный слой клеточной стенки. Такие же гидрофобные сайты возникают на молекулах С8 и С9, когда они присоединяются к комплексу.

в. Молекула С8 состоит из двух протеинов: С8β и С8α-γ (на рисунке не показаны). Первым присоединяется белок С8β, что позволяет гидрофобному участку С8α-γ глубоко внедряться в липидный слой.

г. С8α-γ индуцирует полимеризацию 10-16 молекул С9, образующих в клеточной стенке канал диаметром 100 Å. Такой размер позволяет воде и солям свободно проходить через него. Вследствие этого нарушается гомеостаз клетки и происходит ее лизис. Высокочувствительны к деструкции по указанному механизму эритроциты, что используется в различных серологических реакциях, например в реакции связывания комплемента. В защите от микроорганизмов литические свойства комплемента играют меньшую роль по сравнению с фагоцитозом. Наиболее чувствительны к воздействию АТ и комплемента грамотрицательные бактерии, имеющие относительно тонкий пептидогликановый слой в клеточной стенке, например холерный вибрион.

Молекулы, образующиеся в течение врожденного иммунного ответа, стимулируют адаптивный иммунитет и влияют на его природу. Дендритные клетки, активированные микробами, продуцируют цитокины и костимуляторы,усиливающие Т-клеточную активацию и дифференцировку в эффекторные Т-лимфоциты. Фрагменты комплемента, образующиеся в результате активации по альтернативному пути, обеспечивают второй сигнал для активации В-лимфоцитов и продукции антител. Врожденный иммунный ответ регулируется механизмами негативной обратной связи, ограничивающими потенциальные повреждения тканей. IL-10 представляет собой цитокин, продуцируемый макрофагами и ингибирующий активацию макрофагов и дендритных клеток. Секрецию воспалительных цитокинов регулируют продукты генов аутофагии. Негативные сигнальные пути блокируют активирующие сигналы, генерированные паттерн-распознающими рецепторами и воспалительными цитокинами.

а. Альтернативный путь происходит в отсутствие АТ на поверхности микробной клетки, приводя к образованию С3-конвертазы. Для его инициации микробная клетка не нужна. С3 находится в плазме в избыточном состоянии, и происходит спонтанный гидролиз тиоэфирных связей с образованием С3(Н₂О)-формы.

б. Комплекс С3(Н₂О) взаимодействует с сывороточным фактором В, который расщепляется сывороточной протеазой D на небольшой пептид Ва и крупный пептид Bb, который вместе с С3(Н₂О) образует конвертазу Bb-C3(H₂O).

в. Эта конвертаза расщепляет сывороточный С3 с образованием С3а и С3b. С3b прочно присоединяется к поверхности клетки хозяина или бактерии. С3b реагирует с фактором В, который тут же фактором D разделяется на пептиды Bb и Ва. Пептид Bb остается связанным с С3b на поверхности клетки, образуя Bb-C3b-конвертaзу.

г-д. Дальнейшая судьба конвертазы зависит от того, на какой клетке она находится. На поверхности клетки хозяина Bb-C3b-конвертaзa мгновенно инактивируется сывороточными и клеточными регуляторными факторами. К ним относятся рецептор комплемента CR1, фактор DAF (Decay-Accelerating Factor), фактор MCP (Membrane Cofactor of Proteolysis). Из плазмы поступает вытесняющий фактор Н. Все эти структуры вытесняют Вb из комплекса c C3b. CR1, MCP и Н катализируют расщепление С3b сывороточной протеазой I на неактивный пептид iC3b. Регуляторных комплексов на микробной клетке нет. В этом случае комплекс Bb-C3b стабилизируется пропердином (фактор Р) и начинает работать как классическая конвертаза С3(С4b-C2b), производя большое количество пептидов C3b и C3a.

Нейтрофилы и макрофаги фагоцитируют микробы и убивают их, продуцируя в фаголизосомах ROS, оксид азота и ферменты. Макрофаги продуцируют также цитокины, стимулирующие воспаление и способствующие ремоделированию ткани в очагах инфекции. Фагоциты распознают микробные продукты и отвечают на них с помощью рецепторов нескольких типов, включая TLR, лектины С-типа, скевинджер-рецепторы и N-формилметлейферецепторы.

а. Одним из главных регуляторов процесса активации комплемента является С1-ингибитор, или серпин (Clinh). С1-ингибитор связывается с C1s и С1r и вытесняет их из комплекса с C1q, то есть ингибитор существенно ограничивает время расщепления С4 и С2 эстеразой C1s. Этим же путем С1-ингибитор ограничивает возможность спонтанной активации С1 в плазме. Дефицит С1-ингибитора является причиной наследственного ангионевротического отека.

б. В силу наличия тиоэфирных связей фрагменты С3 и С4 чрезвычайно реактивны и одинаково интенсивно взаимодействуют с клетками хозяина и патогена. Те факторы, которые служат для вытеснения протеазы Bb из комплекса Bb-C3b, используются и для инактивации С4b, находящегося на поверхности клетки хозяина. К ним относятся DAF, MCP, CR1, C4bp (C4-binding protein). Фрагмент С4b расщепляется сывороточной протеазой I на 2 пептида: С4b и С4с. В расщеплении компонента C3b решающую роль играет сывороточный фактор Н. Этот фактор имеет повышенный аффинитет к терминальным сиаловым кислотам, которые практически отсутствуют у патогена, что позволяет ему дискриминировать клетки хозяина и патогена. После присоединения фактора Н С3b расщепляется на пептиды iC3b и C3dg.

в. Конечным этапом активации комплемента является образование литического комплекса. Инициатором этого процесса является С5b, возникающий в результате деятельности С5-конвертазы. Происходит формирование комплекса С5b-С6-С7-С8. Последним этапом является присоединение компонента С9, от которого и зависит образование каналов в мембране клетки. Этому взаимодействию мешает мембранный белок CD59. Лизиса клетки хозяина не происходит. Мутации в гене CD59 приводят к заболеванию пароксизмальной ночной гемоглобинурией, при которой происходит спонтанный лизис эритроцитов.

Некоторые белки плазмы, распознающие микробные структуры и участвующие в реакциях врожденного иммунитета, относятся к семейству пентраксинов, филогенетически старой группе структурно гомологичных пентамерных белков. Наиболее известные члены этого семейства включают короткие пентраксины - С-реактивный белок (CRP) и сывороточный амилоид P (SAP) - и длинный пентраксин PTX3. CRP и SAP связываются с бактериями и грибами. Молекулярные лиганды, распознаваемые CRP и SAP, включают фосфорилхолин и фосфатидилэтаноламин соответственно, которые найдены на бактериальных мембранах и апоптотических клетках, о чем упомянуто ранее. PTX3 распознает различные молекулы грибов, некоторых грамположительных и грамотрицательных бактерий и вирусов. Все указанные пентраксины активируют комплемент, связываясь с C1q и инициируя классический путь.

Концентрация CRP у здоровых индивидов очень низкая, однако она возрастает до тысячекратной во время инфекции и в ответ на другие воспалительные стимулы. Повышение уровня CRP есть результат усиленного синтеза в печени, индуцированного цитокинами IL-6 и IL-1, которые образуются фагоцитами как компонент врожденного иммунного ответа. Синтез в печени и уровень в плазме некоторых других белков, включая SAP и другие неродственные пентраксинам белки, также возрастает в ответ на IL-1 и IL-6, и группа этих белков плазмы получила наименование реагентов острой фазы.

PTX3 образуют клетки различных типов, включая дендритные клетки, макрофаги и эндотелиальные клетки, в ответ на лиганды TLR и воспалительные цитокины, однако он не относится к реагентам острой фазы. Сохраняется также в гранулах нейтрофилов и высвобождается после их гибели. Этот пентраксин распознает апоптотические клетки и некоторые микроорганизмы. Исследования, проведенные на нокаутных мышах, показали, что PTX3 создает защиту против некоторых микробов, включая гриб Aspergillus fumigatus.

Две главные эффекторные функции врожденного иммунитета - это индукция воспаления с поступлением из крови в ткани лейкоцитов, убивающих микробы, и растворимых эффекторных молекул и блокада вирусной инфекции клеток посредством антивирусного действия интерферонов типа I. Эффекторные механизмы обоих типов индуцируются PAMP и DAMP, которые инициируют в клетках тканей и лейкоцитах сигнальные пути, активирующие факторы транскрипции и приводящие к экспрессии цитокинов и других медиаторов воспаления. Различные цитокины, продуцируемые главным образом активированными макрофагами, опосредуют воспаление. TNF и IL-1 активируют эндотелиальные клетки, стимулируют продукцию хемокинов и повышают продукцию нейтрофилов в костном мозге. Оба цитокина индуцируют образование IL-6, и все три цитокина опосредуют системные эффекты, включая лихорадку и синтез белков острой фазы в печени. IL-12 и IL-18 стимулируют продукцию активирующего макрофаги цитокина IFN-γ NK- и Т-клетками. Эти цитокины функционируют при врожденном иммунном ответе на микробы различных классов, а некоторые из них (IL-1, IL-6, IL-12 и IL-18) модифицируют адаптивный иммунный ответ, возникающий вслед за врожденным иммунным ответом.

Пентраксины относят к суперсемье высококонсервативных белков, характеризующихся пентамерной структурой. Пентраксины делятся на короткие (С-реактивный белок - CRB; у мышей также сывороточный амилоид Р - SAP) и длинные (пентраксин 3 - РТХ3). Все пентраксины обладают способностью опсонизировать ряд микроорганизмов и повышать фагоцитоз. Пентраксины реагируют с C1q-компонентом комплемента и инициируют классический путь его активации. РТХ3 участвует в С?-опосредованном удалении апоптотических клеток. Наиболее сильным опсонином является CRB, который синтезируется в ранний период индуцибельного ответа. Он реагирует с фосфорилхолином клеточной стенки бактерий и грибов, оказывая мощный опсонизирующий эффект задолго до синтеза антител. Пентраксины относят к белкам острой фазы.

Коллектины представляют собой семейство тримерных или гексамерных белков, каждая субъединица которых содержит коллагеноподобный хвост, соединенный с кальцийзависимой лектиновой (С-типа) головкой. Три члена этого семейства выполняют функцию растворимых эффекторных молекул врожденной иммунной системы; это маннозосвязывающий лектин (MBL) и легочные белки-сурфактанты SP-A и SP-D.

MBL (Mannan-Binding Lectin or Mannose-Binding Lectin) - маннансвязывающий, или маннозосвязывающий лектин, растворимый паттерн-распознающий рецептор, связывающий углеводы с концевыми маннозой и фукозой, функционирует так же, как опсонин. Низкий уровень MBL ассоциирован с повышенной восприимчивостью к разнообразным инфекциям, особенно в сочетании с другими иммунодефицитными состояниями.

Белки-сурфактанты SP-A и SP-D - это коллектины с липофильными сурфактантными свойствами, общими с другими сурфактантами. Они обнаруживаются в альвеолах легких и представляют собой медиаторы врожденного иммунного ответа в легких (это их главная функция). Они связываются с различными микроорганизмами и действуют как опсонины, облегчая поглощение микробов альвеолярными макрофагами. SP-A и SP-D способны также непосредственно ингибировать рост бактерий и активировать макрофаги. У SP-A- и SP-D-дефицитных мышей нарушена резистентность к различным легочным инфекциям.

Фиколины являются белками плазмы, структурно подобными коллектинам и содержащим коллагеноподобный домен, однако вместо лек-тинового домена С-типа их структура включает фибриногеноподобный домен распознавания углеводов. К молекулярным лигандам фиколинов относятся N-ацетилглюкозамин и липотейхоевая кислота, компоненты клеточной стенки грамположительных бактерий. Коллектины и фиколины присутствуют во всех биологических жидкостях всех позвоночных.

Эти белки являются важной составной частью врожденного иммунитета, осуществляющей опсонизацию бактерий, активацию комплемента и играющей роль в защите организма от инфекций.

Коллектины и фиколины являются гуморальными факторами врожденного иммунитета, распознающими PAMP микроорганизмов. Коллектины включают MBL и сурфактантные белки Sp-A и Sp-D. Они представляют собой олигомерные белки, состоящие из углеводраспознающего домена (CRD) и коллагеновой области. Коллектины родственны фиколинам, которых известно три типа: L, M и H. Отличие заключается в том, что у коллектинов CRD является лектиновым доменом С-типа, у фиколинов CRD представляет собой фибриногеноподобный домен. Характерной чертой коллектинов и фиколинов является наличие трех углеводсвязывающих доменов, присоединенных с помощью α-спиральной шейки к коллагеновому или фибриногеноподобному стволу, причем может быть прикреплено несколько тримерных «головок» с образованием сложной мультимолекулярной структуры.

а. Углеводраспознающий домен (CRD) MBL распознает поверхностные структуры, содержащие D-маннозу, L-фукозу, N-ацетил-глюкозамин на поверхности грамположительных, грамотрицательных бактерий, грибов, вирусов. Помимо бактерий, белки MBL, Sp-A и Sp-D распознают апоптотические клетки, ишемизированные ткани, трансформированные клетки, ДНК и др. По своей структуре MBL похож на C1q-компонент комплемента. Находясь в димерной форме, MBL взаимодействует с двумя сериновыми протеазами MASP-1 и MASP-2 (MBL-Associated Serine Protease). Эти протеазы имеют сходство с С1r и C1q компонентами комплемента.

б. Когда MBL присоединяется к поверхности бактериальной клетки, происходит активация ферментов MASP, которые могут стимулировать лектиновый и альтернативный пути активации комплемента. Лектиновый напоминает классический путь активации. При этом MASP-2 расщепляет С2 и С4 на С2b и С4b с образованием С3-конвертазы, а последняя - С3 на С3а и С3b. С3b, прочно присоединяясь к клеточной стенке бактерии, может инициировать CD11b/CD18-опосредовaнный фагоцитоз или образование С5-С9 - литического комплекса, что ведет к элиминации возбудителя из организма.

В норме у взрослого человека выявляется довольно высокий уровень MBL, от 0,1 до 50 мг/мл. Снижение уровня MBL встречается нередко (до 17% в европеоидной популяции) и обусловлено точечными мутациями в гене MBL. У иммунокомпетентных взрослых это может быть причиной инфекций, вызываемых N. meningitidis, St. aureus, Str. pneumonia. Однако более тяжелые и длительно текущие инфекции в результате дефицита MBL наблюдаются у иммунокомпрометированных индивидуумов, в частности после химио- и радиотерапии. У детей в возрасте 6-18 мес имеется физиологическая недостаточность MBL, ведущая к повышенной чувствительности к грибам, вирусам, бактериям. MBL играет важную роль в противовирусной защите. Этот белок, в частности, опсонизирует ВИЧ, эффективно связываясь с gp120, и предотвращает его взаимодействие с T-клетками. Другой важный защитный путь - это комплементзависимый лизис вирус-инфицированных клеток.

Легкие постоянно подвергаются действию патогенов и аллергенов. Резидентные альвеолярные МФ играют выдающуюся роль в защите легочной ткани. Гидрофильные сурфактантные белки SP-A и SP-D участвуют вместе с МФ и ДК и НФ (при воспалении) в этой защите. Мыши с нокаутом SP-A неспособны к элиминации из легких St. aureus и Ps. aeruginosa. SP-A и SP-D связываются с углеводами бактерий, вирусов и грибов, что ведет к агрегации микроорганизмов и более быстрому фагоцитозу НФ и МФ.

а. Наиболее эффективное усиление фагоцитоза происходит, если сурфактантом вначале обработать МФ или НФ, а затем добавить микроорганизмы. Это показано на модели взаимодействия Mycoplasma pnemoniae с МФ и Escherichia coli с НФ. Такая ситуация соответствует естественному ходу развития инфекции, так как в норме сурфактанты находятся в тесном контакте с клетками дыхательных путей.

б. Сурфактанты играют важную роль в предотвращении взаимодействия аллергенов с ТК и базофилами дыхательных путей. Связываясь с углеводными детерминантами аллергена, SpA препятствует его взаимодействию с IgE-рецепторами. Не происходит дегрануляции ТК или базофилов и, следовательно, выброса гистамина и других биологически активных веществ.

Иммуноглобулины-антитела явились первыми детально охарактеризованными молекулами иммунной системы. В связи с этим иммуноглобулины рассматриваются как прототипы АСМ (антигенсвязывающие молекулы), а также других, структурно родственных молекул, несмотря на сложность их строения. Хотя это весьма гетерогенная группа, по своим структурным особенностям и функциям, они образуют единый молекулярный тип. Термин «иммуноглобулины» используется для обозначения определенного структурного типа белков, а термин «антитело» - для акцентирования на их функции - специфически взаимодействовать с антигенными детерминантами и выполнять определенные эффекторные иммунологические функции. Суперсемейство иммуноглобулинов включает антитела, молекулы HLA классов I и II, TCR, BCR и др.

а. Молекула IgG - «мономер» состоит из двух легких (L - от Light) и двух тяжелых (Н - от Heavy) полипептидных цепей. В каждой из них выделяют по несколько доменов - относительно автономных в структурном и функциональном отношении участков (на схеме изображены в виде незамкнутых кружков). Внутри каждого домена имеется дисульфидная связь, стабилизирующая конфигурацию домена. L-цепь содержит два домена - вариабельный (V - от Variable), с NH₂-конца - V_L и константный (С - от Constant), с СООН-конца - C_L. Н-цепь содержит 4 домена - один V - V_H и три С - C_H1, C_H2, C_H3. Н- и L-цепи соединены дисульфидными связями, расположенными в С-концевой части доменов C_L и C_H1. Первый и второй С-домены Н-цепи разделены шарнирным участком, гибким в силу большого числа остатков пролина. В шарнирном участке находятся дисульфидные связи, соединяющие Н-цепи. Их число различно в иммуноглобулинах разных изотипов. В этом же локусе находятся точки приложения действия протеолитических ферментов - папаина (выше дисульфидных связей) и пепсина (ниже их), т.е. над или ниже шарнирного участка. В связи с особенностями локализации этих точек, при действии папаина образуется три фрагмента - два антигенсвязывающих участка Fab-фрагментов (Fragment antigen-binding) и Fc-фрагмент (Fragment cristallizable или constant). Каждый из Fab-фрагментов содержит L-цепь (домены V_L и C_L) и два домена Н-цепи - V_H и C_H1. Fc-фрагмент молекулы Ig включает по два фрагмента H-цепи с доменами C_H 2 и C_H 3. В домене С_Н 2 локализуется сайт гликозили-рования (их число различно в Ig разных изотипов). В доменах С_Н 2 и С_Н 3 находятся участки, обладающие сродством к компоненту C1q комплемента и к Fcγ-рецепторам.

б. Взаимная ориентация доменов в молекуле IgG1. Гомологичные домены ориентированы друг к другу под углом 45°.

Желтым и синим окрашены тяжелые цепи, красным - легкие. Хорошо видна β-складчатая структура доменов.

Протеолитическое расщепление молекулы иммуноглобулина (IgG) папаином приводит к образованию фрагментов двух Fab и одного Fc. Fab-фрагменты содержат полную L-цепь и N-концевую половину Н-цепи, включающую V_L - и C_H1-домены. Присутствие в них V-доменов Н- и L-цепей сохраняет сохранность структуры антигенсвязывающего участка, что сохраняет способность специфически связывать АГ. Обработка пепсином, действующим «ниже» шарнирного участка, приводит к образованию двухвалентного фрагмента F(ab)2. Fc-фрагмент образован двумя С-концевыми половинами Н-цепей (домены С_Н2 и С_Н3), скрепленными одной или несколькими (в зависимости от субкласса иммуноглобулина) дисульфидными связями (на рис. отмечены зелеными линиями). В Fc-фрагменте сосредоточены участки, ответственные за связывание комплемента и взаимодействие с Fc-рецептором.

На ассоциацию между цепями молекул антител и функциями их различных областей впервые указали эксперименты, в которых IgG был расщеплен протеолитическими ферментами на фрагменты, обладающие различными структурными и функциональными свойствами. При обработке IgG кролика папаином фермент действует на шарнирную область и расщепляет IgG на три отдельные части. Две из них идентичны друг другу и состоят из двух полных легких цепей, ассоциированных с участком тяжелой цепи. Эти фрагменты сохраняют способность связывать антиген и называются Fab (фрагмент, связывающий антиген). Третья часть состоит из двух идентичных, соединенных дисульфидной связью тяжелых цепей. Эта часть стабильна и способна к образованию кристаллической решетки и поэтому называется Fc-фрагментом (фрагмент константный или кристаллизуемый). Если для расщепления IgG вместо папаина использовать пепсин, образуются антигенсвязывающие фрагменты (Fab)×2 с шарнирной областью и интактными дисульфидными связями. Такие спаренные Fab сохраняют агглютинационную активность, в связи с чем получили название «пепсиновый агглютинатор».

На рисунке вверху - трехмерная структура доменов: а - константного (С-домена), б - вариабельного (V-домена); в и г - двумерная структура тех же доменов.

Цветом контрастированы β-слои, расположенные в разных плоскостях («спереди» и «сзади»). V-домен содержит на два β-слоя больше, чем С-домен. С-домен может быть охарактеризован как «4 слоя + 3 слоя», V-домен - «4 слоя + 5 слоев». Показана локализация дисульфидных связей между слоями B и F.

Представлена схема строения иммуноглобулинов пяти основных изотипов. Красными линиями обозначены V-домены, синими - С-домены, зелеными - дисульфидные связи. Розовые кружки - сайты гликозилирования. IgG, IgD и IgE представляют собой иммуноглобулины-мономеры. IgA является димером или тримером, IgM - пентамером; в их составе содержится дополнительная J-цепь (J - Joining) (обозначена звёздочкой). Н-цепи IgM и IgE содержат четыре С-домена, Н-цепи остальных изотипов - три С-домена. Под схемами дана молекулярная масса, валентность, взаимодействие с FcR-компонентом и концентрация молекул в сыворотке крови.

а. Данные по IgG, IgD, IgE.

б. Данные по IgM, IgA.

в. Схема строения 4 субтипов IgG и основные характеристики этих молекул.

Показана локализация антигенных детерминант трех типов. Изотипические детерминанты специфичны для разновидностей Н- и L-цепей. Они локализуются в их С-доменах (в случае Н-цепей - преимущественно в C_H 2 и C_H3). Эти детерминанты позволяют различать κ- и λ-типы L-цепей и γ-, δ-, μ-, α- и ε-классы Н-цепей и соответственно классы/изотипы иммуноглобулинов (соответственно, IgG, IgD, IgM, IgA, IgE). Изотипические детерминанты позволяют различать также субтипы γ - и α-изотипов (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, IgA2). Все изотипические детерминанты сосуществуют в каждом организме. Аллотипические детерминанты отражают генетический полиморфизм полипептидных цепей иммуноглобулинов, являясь аллельными продуктами полиморфных генов. Аллотипы используют в качестве генетических маркеров. Примером аллотипических детерминант являются аллельные варианты систем Gm и Inv (или Кт), локализующиеся в γ- и κ-цепях соответственно. Идиотипические детерминанты находятся в активных центрах (антигенсвязывающих участках) антител, т.е. соединены с V-доменами, и служат маркерами индивидуальных антител.

На графиках представлено число вариантов аминокислотных остатков, выявленное в каждой позиции V-доменов цепей L и H. В определенных участках молекул регистрируется значительное превышение уровня вариабельности по сравнению с их остальной частью. Эти участки называют «гипервариабельными» - HV (HyperVariable), или CDR (Complementarity-Determining Region), а остальную часть молекул «каркасом» - FR (Framework Region). В V-доменах H- и L-цепей имеется по три гипервариабельных участка - HV1, HV2 и HV3 (CDR1, CDR2, CDR3). В L-цепях они занимают позиции 28-35, 49-57 и 91-98, в Н-цепях - 30-36, 48-58 и 94-103. Локализация гипервариабельных участков отмечена на схемах под графиками.

В структуру активного центра входят все участки V-доменов обеих цепей. При этом дно центра формируется за счет участков CDR3, обладающих наиболее высокой вариабельностью, его боковые стенки сформированы благодаря CDR1 и CDR2. Каркасные последовательности FR формируют периферию активного центра, непосредственно не задействованную в связывании антигенного эпитопа. В схематической форме представлено взаимное расположение каркасных (FR) и гипервариабельных (определяющих комплементарность к антигену - CDR) регионов V-доменов H-и L-цепей иммуноглобулинов в составе антигенсвязывающего центра антител. Именно использование CDR в качестве структурной основы антигенсвязывающей полости придает ее конфигурации то беспрецедентное разнообразие, которое обеспечивает сродство антител к многочисленным эпитопам.

Схематическое изображение областей, определяющих комплементарность (CDR) и образующих антигенсвязывающий участок. CDR тяжелых и легких цепей представляют собой по 3 петли, выступающие над поверхностью двух V-доменов Ig и совместно создающих антигенсвязывающую полость. Каждая V-область тяжелых и легких цепей содержит три гипервариабельных участка, состоящих примерно из 10 часто замещаемых аминокислот и образующих антигенсвязывающий участок молекулы антител.

Два антигенсвязывающих участка антитела могут одновременно связываться с двумя детерминантами, расположенными на различном расстоянии друг от друга. Слева - молекула, связавшаяся с двумя удаленными друг от друга детерминантами на клеточной поверхности. Справа - связавшаяся с двумя детерминантами, расположенными рядом друг с другом. Такая гибкость обусловлена главным образом шарнирной областью Ig-молекулы между С_Н1- и С_Н2-доменами, позволяющей независимое перемещение антигенсвязывающих участков по отношению к остальной части молекулы. Длина шарнирной области у разных изотипов Ig варьирует от 10 до 60 остатков аминокислот.

Аффинность - это сила связывания одиночного участка молекулы антитела с антигеном. Она зависит от степени стереохимического соответствия между Fab-участком и эпитопом, отражая уровень специфичности антитела. Индивид способен продуцировать огромное число структурно различающихся антител, возможно, более 10¹¹, и каждое из них со своей специфичностью. Способность антител связывать большое число различных антигенов служит отражением разнообразия антител, и общий пул антител с различной специфичностью составляет репертуар антител. Аффинность молекулы Х к лиганду Y выражают в виде константы диссоциации (K_d), величина которой представляет собой концентрацию Y, необходимую для связывания половины участков молекул Х, присутствующих в растворе. Чем меньше величина K_d, тем сильнее взаимодействие.

Авидность - это сила взаимодействия антитела с антигеном. Она зависит от аффинности (силы взаимодействия) и валентности, т.е. числа участков соединений антител с антигеном. Поэтому суммарная авидность пентамерных IgM-антител, содержащих 10 антигенсвязывающих участков к мультивалентному антигену, оказывается высокой благодаря суммарному эффекту, хотя аффинность каждого соединения может быть невысока.

Антитела представляют собой семейство структурно родственных гликопротеинов, продуцируемых в мембраносвязанной или секретируемой форме B-лимфоцитами и плазматическими клетками.

Мембраносвязанные антитела служат рецепторами, опосредующими антигенную активацию B-клеток. Секретируемые антитела функционируют как медиаторы специфического гуморального иммунитета, активируя различные эффекторные механизмы, элиминирующие связанные антигены.

Все антитела имеют схожую симметричную основную структуру, состоящую из двух идентичных, ковалентно связанных тяжелых цепей и двух идентичных легких цепей, каждая из которых соединена с одной из тяжелых цепей. Цепи состоят из двух или более независимо свернутых Ig-доменов, построенных примерно из 110 аминокислот, содержащих консервативную последовательность и межцепочечные дисульфидные связи. N-концевые домены тяжелых и легких цепей образуют V-области молекул антител, неодинаковые у антител различной специфичности. Антитела классифицируют на различные изотипы и субтипы на основе различий тяжелых цепей С-области, состоящей из трех или четырех С-доменов Ig. Классы и субклассы обладают разными функциональными свойствами. Существует 5 классов антител: IgM, IgD, IgG, IgE и IgA. Обе легкие цепи одиночной Ig-молекулы имеют одинаковый изотип - κ или λ,, различающиеся по своему единственному С-домену.

Отражены основные свойства Ig, опосредуемые структурами их С-доменов.

Сокращения «клас.» и «альт.» на рисунке - это классический и альтернативный пути активации компонентов системы комплемента соответственно. FcγI, II, III - типы Fcγ-рецепторов, тучные клетки и базофилы экспрессируют рецептор Fcε. Количество знаков «+» и «-» отражает выраженность указанного свойства.

Суперсемейство включает белки (~500), объединенные по строению доменов, структурно сходных с доменами иммуноглобулинов. Представлены некоторые (наиболее важные с иммунологической точки зрения) белки суперсемейства. В зависимости от числа β-цепей их относят к С-типу (4+3 β-слоя) или к V-типу (4+5 β-слоев). На рисунке иммуноглобулинопо-добные домены изображены в виде кружков (V - красные, С - синие). В составе некоторых молекул иммуноглобулиноподобные домены соседствуют с доменами, относящимися к другим семействам (на рисунке им придана иная конфигурация).

Fcγ-рецепторы различаются по строению и сродству к Fc-части IgG, а также по специфичности к различным субтипам IgG. FcγRI содержит в своем составе две полипептидные цепи, из которых α-цепь отвечает за связывание IgG, а γ-цепь - за передачу сигнала (эту функцию осуществляет внутриклеточный γ-домен). Рецепторы типа FcγRII образованы единственной цепью. В зависимости от структуры их внутриклеточной части различают две разновидности этих рецепторов - FcγRIIA и FcγRIIB; в первом случае во внутриклеточной части содержится γ-домен, во второй - последовательность ITIM. Эти особенности определяют функцию рецепторов: FcγRIIA передает стимулирующий, a FcγRIIB - ингибирующий сигнал. FcγRIII также существует в двух вариантах. Вариант FcγRIIIA, подобно FcγRI, содержит IgG-связывающую α и сигнальную γ (или ζ) цепи. FcγRIIIB не обладает сигнальной функцией: его единственная α-цепь заякорена в фосфолипидный слой мембраны и лишена цитоплазматической части. Внеклеточные домены α-цепей рецепторов и единственных цепей FcγRII относятся к суперсемейству иммуноглобулинов.

Условные обозначения: овальными символами обозначены домены, принадлежащие к суперсемейству Ig; ITIM - ингибирующая последовательность иммунорецепторов, содержащая тирозин. В нижней части рисунка в строке «Лиганды» в скобках представлены последовательности субтипов IgG, расположенных по убыванию их сродства к данному типу FcγR. Клетки, на которых локализуются Fcγ-рецепторы: Н - нейтрофил, М - моноцит, МФ - макрофаг, ЭО - эозинофил, NK - естественный киллер (NK-клетка), B - B-лимфоцит, ФДК - фолликулярная дендритная клетка, буква «а» означает активированные клетки.

Плазматические клетки секретируют антитела с высокой скоростью, но больше не могут реагировать на антиген. Покоящиеся наивные В-клетки имеют на своей поверхности мембраносвязанные иммуноглобулины (обычно IgM и IgD) и молекулы HLA класса II. В-клетки могут захватывать антиген и представлять его вспомогательным Т-клеткам. Плазмобласты имеют промежуточный фенотип. Они секретируют антитела, но сохраняют поверхностные молекулы иммуноглобулина и HLA класса II и поэтому могут продолжать захватывать и представлять антиген хелперным Т-клеткам. Плазмобласты в начале иммунного ответа и те, которые активируются Т-независимыми антигенами, обычно не подвергаются соматической гипермутации и переключению классов и поэтому секретируют IgM. На ранних стадиях иммунного ответа они дифференцируются из непереключенных активированных В-клеток с секретированием IgM; позже в процессе ответа они развиваются в герминативном центре и в них происходят соматические гипермутации. В последующем происходит отбор выскоаффинных В-клеток и их взаимодействие с Tfh. Под его влиянием в В-лимфоцитах происходит переключение на синтез антител классов IgG, IgA или IgE, формируются клетки памяти и долгоживущие плазматические клетки. Плазматические клетки - это терминально дифференцированные клетки, которые секретируют антитела. Они имеют очень низкие уровни поверхностного иммуноглобулина, но могут экспрессировать молекулы HLA класса II и подавлять активность Tfh путем отрицательной обратной связи при дифференцировке.

Неонатальный IgG-связывающий рецептор FcRn способствует длительному периоду полужизни IgG-молекул. Пиноцитированные IgG-молекулы в эндотелиальных клетках связываются с FcRn, который удерживает их в кислой среде эндосом. IgG-молекулы высвобождаются в среду с нейтральным рН, когда содержащие их везикулы сливаются с клеточной поверхностью. Такой механизм внутриклеточной защиты IgG от протеолитических ферментов плазмы предотвращает его деградацию, быстро происходящую с большинством других белков сыворотки, включая антитела других изотипов, и в результате период полужизни IgG оказывается самым продолжительным по сравнению с другими иммуноглобулинами.

Известны две разновидности Fcε-рецепторов, отличающиеся по структуре, сродству к Fc-части IgE и по биологической роли. FcεI-рецептор построен аналогично FcγRIIIA, но имеет дополнительную β-цепь, четырехкратно пронизывающую мембрану. Этому рецептору принадлежит основная роль в запуске дегрануляции тучных клеток (ТК) - ключевого события в развитии реакций гиперчувствительности немедленного типа. FcεII-рецептор структурно не имеет сходства с FcεI-рецептором. Он играет роль в регуляции синтеза IgE.

Fcα-рецептор структурно сходен с рецепторами FcγRIIIA и FcεIR; его α-цепь принадлежит к суперсемейству Ig. Его функция практически не изучена. Рецептор Poly-IgR предназначен для транспорта полимерных иммуноглобулинов (IgA, IgM) через эпителиальные клетки на слизистую оболочку. Его фрагмент, связанный с этими молекулами, обозначается как секреторный компонент (SC). Неонатальный FcγRn-рецептор отвечает за транспорт IgG, поступающего в кишечник ребенка с молозивом или молоком, а через кишечную стенку - в кровоток ребенка, переносит IgG через плаценту от матери к плоду, сохраняет IgG в эндотелиоцитах от протеолиза. По структуре он аналогичен молекулам HLA-I и содержит в своем составе β2-микроглобулин, нековалентно связанный с α-цепью.

BCR обеспечивает специфическое связывание АГ и обусловливает клональную принадлежность B-клетки. Основным компонентом BCR является молекула мембранного иммуноглобулина (антител) (на наивных B-клетках это мономерный IgM и IgD). Рецептор отличается от антител соответствующей специфичности наличием трансмембранного и цитоплазматического участков. Сигнальную функцию рецептора выполняют два гетеродимера Igα/Igβ (CD79A/CD79B), цитоплазматическая часть которых связана с Src-тирозинкиназами Fyn, Lyn и Вlk и с киназой Syk. Вспомогательными структурами ВCR являются молекулы СD19, CD21 и CD81, существенно усиливающие активность сигнала, генерируемого ВCR. С молекулой CD19 связаны Src-тирозинкиназы Lyn и Fyn, а также липидная киназа PI3K, что определяет ее сигнальную функцию. CD21 является рецептором для компонента комплемента С3d (CR2), участвующим в распознавании комплексов АГ+АТ+С3b. Молекула CD81 четырехкратно пронизывает мембрану; она также связана с Src-киназами.

Открытые значительно позже антител антигенраспознающие молекулы T-клеток охарактеризованы менее детально, чем иммуноглобулины-антитела. Это обусловлено также отсутствием растворимых форм этих молекул, что существенно затрудняет их изучение. Термин TCR используют как для обозначения всего рецепторного комплекса T-клеток (по аналогии с BCR) так и его антигенспецифической составляющей - димера αβ или γδ (их аналогом в BCR служит мембранный иммуноглобулин). Структурно TCR устроены значительно проще, чем иммуноглобулины, и по доменному составу соответствуют L-цепям последних.

Димеры αβ и γδ имеют аналогичное строение. Внеклеточный участок каждой полипептидной цепи содержит по два домена - наружный (N-концевой) V-домен и расположенный ближе к мембране С-домен. V-домен содержит участок, распознающий антигенный пептид и прилежащую к нему часть молекулы HLA. Каждый домен имеет по участку гликозилирования (отмечены шестиугольниками). Непосредственно над мембраной цепи соединены дисульфидной связью. Рецепторы содержат также трансмембранный (положительно заряженный) и короткий цитоплазматический участки.

Антигенраспознающий комплекс T-клеток включает TCR и связанные с ним молекулы. Основным компонентом TCR служит димер (на приведенном примере - αβ), который выполняет антигенраспознающую функцию. Кроме того, рецепторный комплекс содержит вспомогательные молекулы четырех типов, объединенные в три димера - γε, γε и ζζ. Вместе они обозначаются как CD3. Между α- и β-цепями и между ζ-цепями имеются дисульфидные связи. А γ- и ε-цепи и также δ- и ε-цепи связаны нековалентно. В цитоплазматической части вспомогательных цепей содержится последовательность ITAM - ключевая структура для передачи сигнала - по одной в γ-, δ- и ε-цепях и по три в ζ-цепях (обозначены темно-фиолетовым цветом). С TCR связана тирозинкиназа Fyn семейства Src. TCR типа γδ имеет такое же строение и отличается от TCRαβ только составом антигенраспознающего димера. Корецепторы CD4 и CD8 не являются интегральной частью TCR. Обычно они отсутствуют на клетках, несущих ТСRγδ.

На мембране ТСRαβ⁺ клеток связь корецепторов с TCR устанавливается в процессе презентации АГ в составе молекул HLA. Их функция состоит в повышении сродства рецептора к комплексу «пептид + молекула HLA». Цитоплазматические части обоих корецепторов нековалентно связаны с Src-тирозинкиназой Lck.

Допускается несколько вариантов строения TCR. Согласно моновалентной модели, в составе комплекса содержится по одному димеру αβ (или γδ), γε, δε и ζζ (не следует путать γ- и δ-цепи антигенраспознающего димера TCR и вспомогательных молекул комплекса CD3). В соответствии с бивалентной теорией комплекс содержит два димера αβ (или γδ). Согласно модели (наиболее широко принятой), один из димеров αβ/γδ связан с димером γε, другой - с димером δε, тогда как димер ζζ связан с обоими димерами αβ/γδ.

Вспомогательные молекулы способствуют процессу присоединения T-клеток к антигенпрезентирующей клетке, но, являясь мономорфными, не могут осуществлять его самостоятельно. Наиболее важные вспомогательные молекулы T-клеток относятся к суперсемейству иммуноглобулинов. Молекулы CD4 и CD8 называют корецепторами; они обладают сродством к молекулам HLA-I и HLA-II и, соответственно, повышают сродство рецептора к комплексу «пептид + молекула HLA». Будучи связанными с тирозинкиназами Lck, корецепторы принимают участие в формировании внутриклеточного сигнала, хотя и не имеют последовательностей ITAM. СD4 - мономер, цитоплазматическая часть которого содержит четыре домена - по два V- и С-типов. CD8 - димер; на цитотоксических T-лимфоцитах он экспрессируется в виде гетеродимера с цепями α (взаимодействует с HLA-I) и β. Обе цепи содержат по одному V-домену. На части T-лимфоцитов слизистой оболочки кишечника CD8 экспрессируется в виде гомодимера αα.

В обоих случаях полипептидные цепи соединены дисульфидной связью. CD2 (LFA-2) - молекула адгезии, содержащая по одному домену V-и C-типа. Молекула не связана с киназами и не является сигнальной. Она нужна при формировании иммунного синапса между Т-лимфоцитом и антигенпрезентирующей клеткой или клеткой-мишенью. Ее лигандом является молекула CD58 LFA (LFA-3).

СD28 - основная костимулирующая молекула Т-клетки, гомодимер полипептидных цепей, содержащих домены V-типа. Цитоплазматическая часть молекулы связана с липидной киназой PI3K. Лигандами для CD28 служат молекулы CD80 и CD86 антигенпрезентирующих клеток. Костимулирующий сигнал, который поступает в Т-клетку через CD28, является обязательным дополнением к сигналу, возникающему при распознавании АГ Т-клеткой через TCR: только сочетание этих сигналов вызывает активацию Т-клетки.

Условные обозначения: темно-синим окрашены Ig-подобные домены V-типа, голубым - домены С-типа. Звездчатые структуры означают тирозинкиназы. Дисульфидная связь помечена зеленой линией.

Потребность в формировании 1-10 млн вариантов молекул антител и TCR для распознавания всего спектра антигенных детерминант может быть выполнена лишь при условии присутствия в организме соответствующего числа генов, кодирующих вариабельные домены антигенраспознающих молекул, что существенно превосходит весь наличный арсенал генов зародышевых клеток. В реальности число V-генов антигенсвязывающих белков в зародышевых клетках составляет несколько сотен. Проблема решается на уровне предшественников лимфоидных клеток путем формирования разнообразия V-генов из зародышевых генов в ходе развития лимфоцитов. Этот процесс называют перестройкой, или реаранжировкой, V-генов. В случае B-лимфоцитов дополнительным инструментом формирования разнообразия V-генов является резко усиленный мутагенез этих генов в ходе иммунного ответа. Гены, кодирующие константные домены (С-гены), не подвергаются перестройке, но в В-клетках в занимаемом С-генами участке хромосом также происходят структурные изменения, обусловливающие последовательность пространственного сближения различных С-генов с V-генами, что обеспечивает смену изотипов синтезируемых иммуноглобулинов.

Представлены основные характеристики вариабельных генов, определяющих формирование антигенраспознающих структур лимфоцитов. В строке «Вариабельные сегменты (V)» указано число зародышевых V-генов соответствующих типов. В других строках показано число сегментов D (где они есть) и J, которые участвуют в формировании зрелого V-гена. При использовании различных генетических рекомбинаций потенциально может возникнуть более 100 млрд специфичностей рецепторов на зрелых B-лимфоцитах.

Показано строение генетических участков и их фрагментов, из которых формируются зрелые V-гены Ig. В каждом комплексе имеется лидирующий (L) участок, несколько V- и J-сегментов, а в генах IGH - также D-сегменты. С 3'-конца к J-сегментам примыкают константные (С) гены. В комплексе генов L-цепей имеется три тандема Jλ, - Cλ, тогда как в комплексах генов Н- и κ-цепей кластеры J-сегментов предшествуют единственному С-гену.

Отражено строение генетических участков, из фрагментов которых строятся зрелые гены TCR. Оно аналогично строению соответствующих участков, содержащих гены IG. D-сегменты содержатся только в генах TGB и TGD. Ген TRDV является фрагментом гена TRAV, поскольку находится внутри него. Vα-гены локализуются «правее» (с 5'-конца) комплекса TRD -генов, тогда как J-сегменты и Сα-ген - «левее» его (с 3'-конца). В комплексах TGB и TGG содержится по два С-гена, перед каждым из которых локализуются кластеры J-сегментов, а в гене TGB - также D-сегментов.

Суть реаранжировки V-генов состоит в том, что изымаются участки между произвольно выбранными сегментами V и J, в результате чего названные сегменты сближаются. Так, из элементов зародышевых генов формируется зрелый V-ген. Он подвергается транскрипции. Образующаяся мРНК подвергается сплайсингу; при этом удаляются участки, кодируемые L-сегментом, а также локусы между продуктами V- и C-генов. Процессированная РНК транслируется в виде полипептидной цепи, содержащей V- и C-домены.

Перестройка генов TRB происходит в принципе так же, как перестройка гена IGK. Отличие состоит в наличии в зародышевом TRB-гене D-сегментов и включении одного из них в состав зрелого гена.

Сигналом к перестройке V-генов антигенраспознающих рецепторов В-и T-клеток служит экспрессия генов рекомбинационного комплекса, обеспечивающего основные события на уровне перестраиваемых V-генов и прилегающих генетических сегментов. Комплекс включает ферменты, катализирующие одно- и двунитевые разрывы ДНК, их сшивание, нематричную достройку свободных концов нитей ДНК, а также белки, способствующие сближению пространственно разъединенных фрагментов ДНК. Включение экспрессии генов рекомбинационного комплекса обусловлено действием дифференцировочных факторов (в случае T-клеток - факторов семейства Notch).

Реанжировка V-генов антигенраспознающих структур сопровождается сближением генетических сегментов. Этот процесс обеспечивается определенной организацией пространства между V-генами и генетическими сегментами (J, D). Справа (с 3`-конца) ко всем V-генам примыкают три участка ДНК со строго детерменированной последовательностью: гептамер (состава 5`CACAGTG3`), спейсер, состоящий из 23 пар оснований, и нонамер (состава 5`ACAAAAACC3`). К J-сегменту слева (с 5`-конца) примыкает гептамер, далее (влево) следует спейсер, содержащий 12 пар оснований, и нонамер. В случае генов, кодирующих Н- и A-цепи, к гептамеру при V-гене примыкает спейсер, содержащий 23 пары оснований, а к гептамеру соединительных сегментов (J в случае λ-, D в случае Н-цепи) - спейсер, содержащий 12 пар оснований; в случае гена κ-цепи имеет место противоположное расположение 23- и 12-членных спейсеров, отражающих последовательности сегментов: для κ-цепи - 7-12-9 - 9-23-7, для λ-цепи - 7-23-9 - 9-12-7. В случае генов Н-цепи ситуация усложняется наличием трех генов/сегментов, подлежащих соединению (V-D-J). В этом случае цифровое правило принимает вид: 7-23-9 - 9-12-7 - 7-12-9 - 9-23-7. На рисунке воспроизведена перестройка гена λ-цепи.

При формировании петли гептамеры, прилегающие к V-гену и соединительным сегментам, узнают друг друга и взаимодействуют по принципу комплементарности, поскольку они представляют собой палиндромы (т.е. последовательности, читаемые от 3`-конца и от 5`-конца, комплементарны друг другу, например CACAGTG и GTGACAC). То же можно сказать и о нонамерах. В результате такого взаимодействия сегменты, которые не войдут в состав зрелого V-гена, включаются в петлю и удаляются в составе экстизионного «сигнального кольца», а «избранные» V- и J-сегменты оказываются сближенными и образуют зрелый V-ген.

Исходная конфигурация сегментов V и J. Экспрессия RAG -1 и RAG-2

Димеризация RAG -1/RAG-2 и формирование петли

Формирование разрывов ДНК, шпилек и сигнального кольца

Процесс реаранжировки начинается с экспрессии генов RAG1 и RAG2 (RAG - Recombinase Activation Gene - ген, активирующий рекомбинацию). Ферменты RAG1 и RAG2 присоединяются к случайно выбранным местам рядом с сегментами, которым предстоит войти в состав зрелого V-гена. Затем они димеризуются, что определяет формирование петли. После этого происходят разрывы двунитевой ДНК между сайтом связывания фермента и соответствующим сегментом. Свободные концы нитей сшиваются при участии ДНК-лигазы IV с образованием шпильки. Затем под влиянием эндонуклеазы происходит повторный разрыв нити ДНК в шпильке и попарное воссоединение (лигирование) нитей двуспиральной ДНК как в сегментах, которые войдут в состав зрелого V-гена (информационная последовательность), так и в удаляемом участке (сигнальная последовательность). Это становится возможным благодаря «подтягиванию» друг к другу ранее разъединенных участков, которое происходит с участием димера Ku70/Ku86. Этот процесс («разрешение» шпильки) происходит с участием ДНК-зависимой протеинкиназы. В результате формируются зрелый V-ген и сигнальное кольцо.

В процессе реаранжировки происходит образование двух типов вставок - P (palyndromic) и N (non-template). Первые формируются в результате развертывания нити ДНК в шпильке после однонитевого разрыва. В результате рядом с исходной последовательностью оказывается палиндромная - комплементарная первой, но выстроенная в обратном порядке. N-вставки являются результатом катализируемого ферментом терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазой (TdT) образования нематричного олигонуклеотида. Оба типа вставок повышают число вариантов формирующихся V-генов.

В процессе развития В- и T-лимфоцитов последовательно осуществляется реаранжировка V-генов двух типов полипептидных цепей, входящих в состав антигенраспознающих рецепторов. В B-клетках сначала перестраиваются V-гены Н-цепей, затем - L-цепей, в αβT-клетках - сначала V-гены β-цепей, затем - α-цепей. После перестройки «первой очереди» V-генов происходит проверка осуществления этого процесса. «Тестом» на успешность является способность синтезируемой полипептидной цепи (Н или β) взаимодействовать с суррогатными молекулами, заменяющими полипептидную цепь второго типа, V-ген которой еще предстоит перестроить (соответственно L и α), а также способность формирующегося при этом рецептора-предшественника встраиваться в мембрану клетки. В случае B-клеток в качестве такой суррогатной цепи выступает молекула, содержащая домены VpreB и λ5, в случае T-клеток - молекула PTα.

И та, и другая молекулы являются мономорфными (т.е. не имеют вариабельного домена). В случае нормальной сборки пре-В и пре-Т-рецепторов и их встраивания в мембрану клетки без участия какого-либо лиганда поступает сигнал, который обеспечивает дальнейшее развитие лимфоцитов, состоящее во включении «второй очереди» реаранжировки - перестройки V-генов второй полипептидной цепи (L в B-клетках и α в T-клетках).

Представлены показатели, характеризующие исходную вариабельность генетических сегментов, из которых строится зрелый V-ген антигенраспознающих рецепторов T-клеток (соответственно TCR), реализацию механизмов, способствующих повышению вариабельности V-генов в процессе их перестройки и соматического мутагенеза, а также суммарные оценки потенциальной вариабельности TCR.

Около 5'-конца каждого С-гена (кроме Сδ) находится S-участок (от Switch), ответственный за переключение изотипов иммуноглобулинов. Под влиянием цитокинов и сигналов от T-хелперов в S-участке С-гена, кодирующего тот изотип, на который будет переключен синтез, происходят изменения: перестройка хроматина и его деметилирование делают участок доступным для ферментов и S-участок подвергается мультимеризации. Далее осуществляется сближение мультимеризованного участка с Sμ (т.е. с S-участком перед геном Сμ, который экспрессируется первым). При этом формируется петля. Участки, фланкирующие ее, становятся мишенями для действия эндонуклеаз. В результате петля удаляется, а С-ген, S-участок которого был вовлечен в процесс переключения, экспрессируется, что определяет синтез иммуноглобулина соответствующего изотипа.

С 3'-конца к С-генам иммуноглобулинов примыкает сегмент S (Secretory), за которым следует два сегмента М (Membraneous). Сегмент SC кодирует С-концевой участок растворимого Ig (антитела), сегмент МС - С-концевой участок мембранного Ig (рецептора). После SC и второго сегмента МС находятся участки поли-А, завершающие процесс транскрипции. При синтезе мембранного Ig считываются все эти участки, после чего транскрипция завершается благодаря появлению участка поли-А после второго сегмента МС. Процессинг мРНК приводит к удалению участка, кодируемого сегментом SC. Образующийся белок содержит гидрофобную последовательность, кодируемую сегментом МС, что позволяет ему встраиваться в мембрану.

Переключение на синтез растворимых антител в процессе дифференцировки плазматических (антителообразующих) клеток приводит к тому, что терминирующая последовательность поли-А образуется после участка SC, поэтому транскрипции сегментов МС не происходит. Образуется РНК, кодирующая растворимый белок-антитело, лишенный гидрофобной последовательности.

Антигенами (АГ) называют макромолекулы (как правило, продукты чужеродной генетической информации или свои, но распознаваемые рецепторами системы иммунитета как чужеродные), способные индуцировать иммунный ответ. В большинстве случаев это белки, реже гликопротеины, липопротеины, полисахариды и др. Учение об АГ сложилось в период, когда был известен единственный вариант иммунного ответа - гуморальный, эффекторным продуктом которого являются антитела. Способность взаимодействовать с антителами рассматривалась как обязательное свойство АГ. Антитела использовали как инструмент изучения свойств АГ, в частности их специфичности. В этом разделе рассмотрены свойства АГ, изученные в реакциях гуморального иммунного ответа, а также основные закономерности взаимодействия АГ-антитело.

Условные обозначения: BCR - антигенраспознающий рецептор B-лимфоцитов; TCR - антигенраспознающий рецептор T-лимфоцитов; APC (Antigen-Presenting Cells) - антигенпредставляющая клетка; HLA (Human Leukocyte Antigens) - группа человеческих антигенов гисто-совместимости.

K. Landsteiner синтезировал конъюгаты белков с низкомолекулярными (обычно циклическими) молекулами. Последние были обозначены как гаптены (hapten - H), а белок, с которым их связывали, - белком-носителем (schlepper). При иммунизации животных образующиеся антитела были направлены преимущественно против гаптена. Однако в свободном виде гаптены не способны индуцировать образование антител, т.е. лишены иммуногенности к АГ. Позже, после установления роли взаимодействия В- и T-клеток при гуморальном иммунном ответе, было установлено, что гаптен распознается антигенраспознающими рецепторами (BCR) B-клеток, тогда как T-клетки распознают с помощью своих рецепторов TCR пептидные эпитопы, выщепляемые из белка-носителя в процессе его обработки B-клеткой и встраиваемые в молекулы HLA-II. В нативных молекулах роль гаптенов могут выполнять как фрагменты белковой молекулы, так и любые комплексированные с ними молекулы - углеводы, нуклеиновые кислоты, липиды и даже химические группы неорганической природы, включая металлы.

Конформационные антигенные эпитопы образованы набором аминокислотных остатков, локализующихся на разных участках белковой молекулы и сближенных при формировании третичной структуры (конформации). Линейные детерминанты образованы непрерывными участками пептида. Распознавание конформационных и линейных эпитопов обеспечивается только B-лимфоцитами и их продуктами - антителами. T-лимфоциты распознают только пептидные линейные эпитопы.

Пептиды, составленные из одних и тех же аминокислотных остатков, но различающиеся по структуре (линейные или разветвленные), формируют линейные и конформационные эпитопы в зависимости от взаимного расположения остатков. В пептиде, образованном одной непрерывной цепью аминокислот, формируются конформационные эпитопы, захватывающие 15-17 остатков (размер, достаточный для формирования вторичной структуры, в данном случае - α-спирали). В разветвленном пептиде боковые ветви формируют линейные (секвенциальные) эпитопы. Антитела, образующиеся при иммунизации такими пептидами, не дают перекрестных реакций.

Формирование конформационного эпитопа в белковой молекуле рассмотрено на примере молекулы лизоцима. В ее составе имеется петля, содержащая аминокислотные остатки 64-80 и скрепленная дисульфидной связью. Значительная часть антител к целой молекуле лизоцима нейтрализуется изолированным фрагментом лизоцима, содержащим петлю. Разрыв дисульфидной связи, формирующей петлю, приводит к утрате нейтрализующей способности. Иначе говоря, специфичность данного эпитопа определяется его конфигурацией, третичной структурой белка, что обусловливает его принадлежность к конформационным эпитопам.

В молекуле миоглобина кашалота имеется несколько эпитопов. Некоторые из них определяются линейной последовательностью аминокислот, другие формируются лишь при образовании третичной структуры, т.е. зависят от конформации молекулы. В последнем случае остатки, входящие в состав эпитопа, в развернутой конфигурации белка могут быть отдалены друг от друга. На рисунке помечены четыре линейных эпитопа (синим) и один конформационный, сформированный остатками 83, 109, 144 и 145 (зеленым помечены остатки, эпитоп обведен красной линией).

Компьютерное моделирование взаимодействия молекулы одного из АГ вируса гриппа со специфическим антителом.

Связывание антигена молекулами антител в первую очередь зависит от гипервариабельных сегментов V_H и V_L. Каждая гипервариабельная область состоит примерно из 10 остатков аминокислот, удерживаемых на месте более консервативными каркасными последовательностями, формирующими Ig-домен V-области. Кристаллографический анализ комплексов антиген-антитело показывает, что остатки аминокислот гипервариабельной области образуют множественные контакты со связанным антигеном. Наиболее обширные контакты создает третий гипервариабельный сегмент (CDR3), который к тому же отличается наибольшей вариабельностью среди CDR.

Антитела, индуцированные против конкретного гаптена (мета-изоформы сульфаниловой кислоты), различают пространственные изомеры данного гаптена. Сильное взаимодействие (регистрируемое по подавлению преципитации конъюгата мета-изомера сульфаниловой кислоты с белком-носителем) наблюдается с гомологичным гаптеном (мета-изомером), тогда как орто- и пара-изомеры дают лишь следовую реакцию.

Антитела, индуцированные против бензольного гаптена, вызывают сильную перекрестную реакцию с молекулами, в которых группа CH₃ замещена атомами галогенов, но не реагирует с гаптеном, в котором вместо CH₃ расположена карбоксильная группа.

Взаимодействие АГ и антител подчиняется закону действия масс (S. Arrenius). Взаимодействие антител с моновалентными лигандами - гаптенами - может быть определено уравнением, описывающим этот закон (а). Коэффициент k_a (константа связывания) отражает степень сродства (аффинности, «а» - от affinity) антитела к гаптену/АГ. Иногда бывает удобно выражать сродство обратной величиной - константой диссоциации (K_d), выражаемой в молях.

Для анализа взаимодействия АГ и антитела, оценки аффинности и степени гетерогенности антител по этому показателю используют координаты Скетчарда (Skatchard), применимые для анализа любых взаимодействий типа рецептор-лиганд (б). По оси абсцисс при этом откладывают величину r, а по оси ординат - отношение r/c, где r - число молекул антигена/гаптена, связавшегося с одной молекулой антитела; c - концентрация свободного АГ (в случае гаптена обозначается как «H»). Если антитела гомогенны по аффинности (например, это моноклональные антитела), результаты взаимодействия описываются прямой линией. Ее наклон (коэффициент «b» уравнения линейной регрессии) служит мерой аффинности антител, а точка пересечения линии с осью абсцисс - мерой валентности (числа антигенсвязывающих участков) антител, которое в случае IgG-антител равно 2, а в случае IgM-антител - 10. В случае гетерогенности антител (например, при использовании иммунной сыворотки) график складывается из нескольких линий регрессии, которые при объединении дают кривую линию.

При анализе распределения антител по аффинности (в) получают кривые различной формы (на данном рисунке представлена двугорбая кривая, отражающая гетерогенность антител по аффинности с двумя максимумами). Моноклональные антитела гомогенны по всем показателям. В частности, они имеют идентичную аффинность, которая может быть отмечена положением на оси абсцисс.

Во взаимодействии антигенного эпитопа с активным центром антитела участвуют 4 типа нековалентных химических связей.

Ионные связи образуются противоположно заряженными химическими группами, чаще всего карбоксилом (СОО^-) и аминогруппой (NH₃⁺). Вариант - полярные взаимодействия за счет образования диполей (наведенных зарядов).

Водородная связь формируется за счет образования водородного мостика между двумя химическими группами (обычно гидроксилами). Гидрофобные взаимодействия формируются гидрофобными группами (СН₃ и т.д.), сближающимися вследствие энергетических преимуществ их взаимодействия друг с другом по сравнению с водой. Взаимодействия Вандер-Ваальса основаны на квантовомеханической взаимосвязи электронных облаков. Интенсивность ионных и водородных взаимодействий убывает пропорционально квадрату расстояния между участвующими группами; интенсивность вандер-ваальсовых взаимосвязей снижается пропорционально седьмой степени расстояния.

Варианты взаимодействий АГ-антитело проиллюстрированы на примере АГ, имеющих два одинаковых эпитопа, и специфических антител с двумя валентностями. В случае избытка АГ (1) каждый активный центр антитела связывается с разными АГ эпитопами, причем в АГ занят только один эпитоп. В результате крупные иммунные комплексы не образуются. В условиях равновесия (2) формируется «решетка»: оба эпитопа АГ взаимодействуют с разными антителами и оба активных центра антител связываются с разными АГ. В результате формируются комплексы, включающие несколько молекул АГ и антител. При избытке антител (3) лишь немногие из них имеют возможность взаимодействовать с несколькими АГ. Мультимолекулярные комплексы не образуются.

Главный комплекс гистосовместимости (Major Histocompatibility Complex - МНС) человека именуется комплексом HLA (Human Leukocyte Antigens).

В отличие от B-лимфоцитов, распознающих антигенные эпитопы в составе нативных молекул АГ, T-лимфоциты не способны распознавать свободные АГ. TCR различают фрагменты пептидных или липидных молекул, встроенные в специализированные молекулы - продукты HLA. При T-клеточном распознавании эти фрагменты выступают в качестве антигенных эпитопов. В результате оказывается, что требования, предъявляемые к АГ «с точки зрения» Т- и B-клеток, существенно различаются. При гуморальном иммунном ответе, в котором наряду с В-клетками участвуют T-лимфоциты (в качестве хелперных клеток), эти требования суммируются, а при клеточном иммунном ответе имеет значение лишь тот способ распознавания, который присущ T-клеткам. В разделе охарактеризованы гены HLA и их продукты, рассмотрен процесс встраивания пептидов в молекулы HLA и особенности распознавания АГ T-клетками αβ- и γδ-типов.

Комплекс HLA локализуется на хромосоме 6 и содержит гены трех классов. Продукты генов HLA класса I экспрессируются на всех ядро-содержащих клетках организма, распознаются цитотоксическими T-лимфоцитами при участии корецептора CD8; продукты генов HLA класса II экспрессируются на профессиональных антигенпредставляющих клетках (МФ, ДК, B-лимфоциты), распознаются хелперными T-клетками при участии корецептора CD4, которые индуцируют реакции гуморального, клеточного и воспалительного ответов; при участии того же корецептора могут дифференцироваться регуляторные T-клетки CD4⁺ CD25⁺ FOXP3, супрессирующие иммунные реакции; гены HLA класса III контролируют некоторые компоненты системы комплемента, цито-кины семейства TNF и стрессорные белки MIC (A-E), распознаваемые NK-клетками.

Оранжевым отмечена локализация генов HLA класса II, розовым - генов HLA класса I, серым - других генов комплекса.

Молекула HLA-I (α-цепь) содержит три домена, из которых два (α1 и α2) формируют щель для прикрепления антигенного пептида. Дополнительная полипептидная цепь - β2-микроглобулин - с локусом HLA не связана. Домен α3 и β2-микроглобулин относятся к суперсемейству иммуноглобулинов. Молекула HLA-II содержит две полипептидные цепи (α и β) по два домена каждая (α1 и α2; β1 и β2 соответственно). Щель для связывания антигенного пептида сформирована наружными доменами обеих цепей (α1 и β1). Домены, прилежащие к мембране (α2 и β2), относятся к суперсемейству иммуноглобулинов.

а. Вид сбоку.

б. Вид сверху.

Созданная на основе рентгеноструктурного анализа трехмерная модель пептидсвязывающей щели в молекуле HLA-I, образованной доменами α1 и α2 одной полипептидной цепи, и в молекуле HLA-II, образованной доменами двух полипептидных цепей - α1 α-цепи и β1 β-цепи.

Варьирующие аминокислотные остатки сосредоточены в участках молекул HLA, формирующих пептидсвязывающую щель. В молекуле HLA-I они равномерно распределены по всей щели, а в молекуле HLA-II сосредоточены в ее части, образованной β-цепью. α-Цепь неполиморфна.

Синтез молекул HLA-I и встраивание в них пептидных фрагментов цитоплазматических белков осуществляются в эндоплазматическом ретикулуме. Белки цитозоля, связавшие убиквитин, поступают в протеасомы, в которых они расщепляются на пептидные фрагменты. Пептиды перемещаются из цитозоля в эндоплазматический ретикулум (ЭР) с помощью транспортной системы ТАР (Transporter associated with Antigen Processing), образованной белками ТАР-1 и ТАР-2, которые кодируются генами HLA-I. В эндоплазматическом ретикулуме непрерывно происходит синтез молекулы HLA-I. α-Цепь молекулы удерживается в нужной конфигурации с помощью шаперона калнексина. После присоединения β2-микроглобулина к α-цепи калнексин перестает быть связанным с молекулой и к ней присоединяются другие шапероны - калретикулин и тапазин (на схеме не показано). После встраивания антигенного пептида шапероны отделяются от полностью собранной молекулы, которая приобретает стабильную конформацию. Готовая молекула в составе везикулы перемещается в аппарат Гольджи и выносится на поверхность клетки для презентации CD8⁺ T-клеток.

Полипептидные цепи молекул HLA-II синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме антигенпрезентирующей клетки и встраиваются в его мембрану. При сборке молекулы в нее включается третья цепь - Ii (инвариантная) для стабилизации структуры молекулы. Фрагменты мембраны ретикулума, содержащие эти молекулы, отшнуровываются и образуют компартмент молекул HLA-II - MIIC (MHC class II Compartment). Параллельно происходит формирование эндосом за счет эндоцитоза клеткой молекул ее окружения (среди них могут присутствовать чужеродные субстанции - АГ). По мере погружения эндосомы внутрь клетки (превращение ранней эндосомы в позднюю) происходят закисление ее содержимого и активация ферментов, которые расщепляют поглощенные белки до пептидных фрагментов. Поздние эндосомы сливаются с вышеупомянутыми гранулами MIIC, содержащими молекулы HLA-II. Катепсины расщепляют Ii-цепь таким образом, что в составе молекулы HLA-II остается неантигенный пептид, блокирующий пептидсвязывающую щель - CLIP (Class II Associated Invariant-chain Peptide). Замещение CLIP экзогенными пептидами из содержимого везикулы происходит при участии инвариантной молекулы HLA-DM, которая катализирует выход CLIP из щели и поступление в нее антигенного пептида. Гранулы, содержащие встроенные в мембрану полностью собранные комплексы «HLA-II + пептид», перемещаются к поверхности клетки. Содержимое гранул выводится наружу, а ее мембрана объединяется с клеточной мембраной, в результате чего молекулы HLA-II оказываются на поверхности клетки. Они предназначены для презентации антигенных пептидов CD4⁺ T-хелперам или регуляторным клеткам.

В верхнем ряду представлены трехмерные модели пептидсвязывающих щелей молекул HLA классов I и II со встроенными в них антигенными пептидами. В нижнем ряду - схемы, иллюстрирующие расположение пептидов в щели - закрытой (в молекулах I класса) или открытой (в молекулах II класса). Указаны остатки пептидов, заякоренные в основание щели (два в молекуле класса I, четыре - в молекуле класса II).

На рисунке слева показано пространственное соответствие между антигенраспознающим рецептором T-лимфоцита, антигенным пептидом и молекулой HLA антигенпредставляющей клетки, несущей пептид. Молекула корецептора CD4 участвует в распознавании, взаимодействуя с молекулой HLA-II, к которой он обладает сродством (не показано).

Справа показана особенность расположения суперантигена, который не встраивается в пептидсвязывающую щель молекулы HLA-II, как это происходит при классической презентации, а соединяется с его боковой поверхностью на уровне β1 HLA-II и β1-цепью TCR. Присоединение рецептора СD4⁺ T-клетки осуществляется по сродству суперантигена к β1-цепи. Таким образом, если комплекс антигенного пептида с молекулой HLA-II определяется отдельными клонами T-клеток, то суперантигены распознаются целыми группами. Так, число T-хелперов, активированных с участием одного типа суперантигена, составляет около 20% от числа циркулирующих T-лимфоцитов, что приводит к крайне избыточной продукции разнообразных цитокинов, приводящих к дисрегуляции иммунного ответа. Такой феномен получил название «цитокиновый шторм».

Условием распознавания T-клетками комплексов «пептид + молекула HLA» является аутологичность молекул HLA. Это ограничение (рестрикция) связано с тем, что TCR распознает как антигенный пептид, так и прилегающие к нему участки молекулы HLA (двойное распознавание). Наличие HLA-рестрикции обусловлено положительной селекцией клонов T-клеток в тимусе, при которой поддерживается жизнеспособность только тех клонов T-клеток, которые распознают аутологичные (сингенные) молекулы HLA.

Отражены основные особенности распознавания АГ T-клетками αβ- (а) и γδ-типов (б) с учетом роли пептида и молекулы HLA, в зависимости от корецепторов и костимулирующих молекул. В силу недостаточной изученности распознающей способности γδT- и NKT-клеток представлен лишь один вариант (определение молекул CD1), для которого получены точные сведения.

Возникновение адаптивного иммунитета в эволюции было сопряжено с формированием системы специализированных лимфоидных органов. В связи с преобладанием лимфоцитов эти органы называются лимфоидными. Выделяют первичные (центральные) и вторичные (периферические) лимфоидные органы, а также лимфоидные структуры барьерных тканей и селезенки. Центральным органом системы иммунитета является тимус, производящий Т-клетки с фенотипами CD4⁺, CD8⁺, несущих антигенсвязывающий рецептор из γδ- или αβ-цепей, а также NKT-клетки. Другим центральным органом является костный мозг, производящий все клетки для системы иммунитета, включая лимфоидные предшественники Т-клеток. Вторичные лимфоидные органы связаны кровеносными и лимфатическими путями, по которым перемещаются (мигрируют и рециркулируют) разные клетки. Для реализации врожденного иммунитета специализированные органы не требуются; достаточно органов кроветворения для их воспроизводства и участков тканей, в которых формируется ответ, чаще всего воспалительный. Важно подчеркнуть, что адаптивный иммунный ответ тесно взаимозависим с врожденными реакциями. Это наиболее демонстративно проявляется в процессах презентации антигенных детерминант Т-, В- и NKT-лимфоцитам дендритными клетками и макрофагами с обменом многочисленными сигналами. Показана сходная последовательность стадий созревания В- и Т-лимфоцитов.

В центральных лимфоидных органах происходит созревание лимфоцитов. У млекопитающих центральным лимфоидным органом является тимус, в котором происходит развитие T-лимфоцитов. Центральным органом системы иммунитета является также костный мозг, в котором формируются все лимфоциты, включая предшественников T-лимфоцитов, а также всего набора миелоидных клеток. Вторичные лимфоидные органы предназначены для осуществления иммунного ответа, поскольку в них сосредоточены нужные клетки, в частности имеются условия для улавливания специфичных к антигену клонов T-лимфоцитов, а также для взаимодействия T-лимфоцитов с дендритными клетками и B-лимфоцитами. Несмотря на количественное преобладание, лимфоциты являются транзиторными компонентами лимфоидных органов, поскольку важнейшим условием функционирования системы являются постоянные процессы миграции и рециркуляции лимфоцитов. На схеме указаны основные лимфоидные и кроветворные органы.

Анатомическая организация клеток и тканей иммунной системы имеет важнейшее значение для генерации эффективного врожденного и адаптивного иммунного ответа. Она дает возможность быстрой доставки врожденных эффекторных клеток, включая нейтрофилы и моноциты, в очаг инфекции и позволяет специфичным к антигену лимфоцитам локализоваться и эффективно отвечать на данный антиген. Каждый основной эпителиальный барьер, включая кожу и слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта и бронхов, имеет свою собственную регионарную систему лимфоузлов, неинкапсулированные лимфоидные структуры и диффузно распределенные иммунные клетки, координированно обеспечивающие специализированный иммунный ответ на контактирующие с барьером патогены.

Лимфатическая система собирает микробные антигены из участков их проникновения в организм (входные ворота) и переносит их в лимфоузлы, где они стимулируют адаптивный иммунный ответ. Лимфатические сосуды соединяются в афферентные лимфатические пути, впадающие в лимфоузлы, а из них лимфа уходит через эфферентный лимфатический сосуд, который соединяется с другими лимфатическими сосудами, и в итоге вливается в самый крупный лимфатический сосуд, называемый «грудным протоком». Лимфа грудного протока поступает в левую подключичную вену, тем самым возвращая жидкость и клетки в кровоток. Лимфатические сосуды правой верхней части тела, правой руки и правой части головы образуют правый лимфатический проток, впадающий в правую подключичную вену. Каждые сутки в кровоток возвращается 2-3 л лимфы. Лимфоузлы представляют собой инкапсулированные лимфоидные органы, расположенные по всему организму по ходу лимфатических сосудов, где наивные В- и T-клетки отвечают на антигены, переносимые вместе с лимфой из периферических тканей. В организме человека функционирует около 1500 лимфоузлов. Селезенка также является инкапсулированным органом брюшной полости, в который поступают старые или опсонизированные клетки крови и где лимфоциты отвечают на антигены, попадающие в этот орган из крови. Другими словами, лимфоузлы фильтруют всю межтканевую жидкость (лимфу), а селезенка отфильтровывает кровь.

Анатомическая организация клеток и тканей иммунной системы имеет важнейшее значение для генерации эффективного врожденного и адаптивного иммунного ответа. Эта организация дает возможность быстрой доставки врожденных эффекторных клеток, включая нейтрофилы и моноциты, в очаг инфекции и позволяет небольшому числу лимфоцитов, специфичных к любому антигену, локализоваться и эффективно отвечать на данный антиген независимо от того, где этот антиген проник в организм.

Клетки, выполняющие большинство эффекторных функций врожденного и адаптивного иммунитета, это фагоциты (нейтрофилы и макрофаги), APC (макрофаги и дендритные клетки) и лимфоциты.

Лимфатическая система, состоящая из специализированных сосудов, отводит жидкость из тканей в лимфоузлы, а затем в кровь, играя существенную роль в гомеостазе тканевой жидкости и в иммунном ответе. Интерстициальная жидкость конститутивно образуется во всех васкуляризированных тканях в результате выхода фильтрата плазмы из капилляров, и скорость ее местного образования резко возрастает при повреждении или инфицировании тканей. Кожа, эпителий и паренхиматозные органы содержат многочисленные лимфатические капилляры, абсорбирующие эту жидкость из межклеточного тканевого пространства. Лимфатические капилляры представляют собой слепо заканчивающиеся сосудистые каналы, выстланные эндотелиальными клетками, не имеющими плотных межклеточных соединений или базальной мембраны, типичных для кровеносных сосудов. Эти дистальные лимфатические капилляры дают возможность свободного входа интерстициальной жидкости.

Открывающиеся только в одном направлении клапаны внутри лимфатических сосудов препятствуют обратному току жидкости, благодаря чему лимфа постоянно вливается в кровоток, обеспечивая рециркуляцию лимфоцитов и поступление антител и других продуктов из лимфатических органов.

Все лимфоидные клетки происходят от кроветворной стволовой клетки. Обособление лимфоидного ряда связано с дифференцировкой общего лимфоидного предшественника, от которого возникают три основные линии лимфоидных клеток - В, NK и Т. В пределах каждой из этих линий существуют субпопуляции (указаны для В- и T-клеток). Представлены только субпопуляции, возникающие в ходе доантигенной дифференцировки, которые называют естественными. Субпопуляции, формирующиеся в ходе иммунного ответа, называют адаптивными, поскольку они проходят постантигенную дифференцировку. К лимфоцитам врожденного иммунитета относят натуральные киллеры (NK), натуральные хелперы (NH) и iLT, которые дифференцируются в костном мозге. В1- и B-клетки маргинальной зоны дифференцируются в плевральной и брюшной полостях из собственных предшественников.

Условные обозначения: ОМП - общий миелоидный предшественник; ОЛП - общий лимфоидный предшественник; клетки-предшественники различных линий отмечены приставкой «пре»; при обозначении всех типов клеток опущено слово «клетка»; MZB - B-клетки маргинальной зоны; NK - естественный киллер; γδТ - T-клетки, несущие TCR γδ-типа; αβТ - T-клетки, несущие TCR αβ-типа, включая NKT-клетки; CD8αα - T-клетки, несущие корецептор CD8αα; CD8αβ CTL - цитотоксические T-лимфоциты, несущие корецептор CD8αβ; СD4Th - CD4⁺ T-хелперы; Treg - регуляторные T-клетки.

Представлено развитие лимфоидных клеток до начала формирования антигенраспознающих рецепторов. Указаны мембранные маркеры и дифференцировочные факторы, определяющие развитие основных рядов лимфоидных клеток. Хотя родоначальной клеткой всех лимфоцитов является общий лимфоидный предшественник - CLP (Common Lymphoid Progenitor), на схеме в качестве предшественника Т- и NK-клеток указан еще более ранний клеточный тип - ELP (Earliest Lymphoid Progenitor), поскольку именно эта клетка мигрирует в тимус, где дает начало лимфоидным клеткам.

Данные электронной микроскопии. Покоящийся лимфоцит (Т-, NK-или В-типы морфологически не разделяются) - малый лимфоцит с конденсированным ядром, слабо развитой цитоплазмой без ЭР. Лимфобласты (Т или В), образующиеся в ходе дифференцировки лимфоцитов, а также при активации покоящегося лимфоцита АГ, представляют собой большой лимфоцит с крупным ядром, содержащим диффузный хроматин и ядрышки. Эффекторный T-лимфоцит и плазматическая (антителообразующая) клетка имеют развитую цитоплазму с многочисленными митохондриями и шероховатым ретикулумом, который особенно развит в плазматических клетках, секретирующих антитела. Ядро содержит диффузный хроматин и ядрышки.

Красным цветом обозначены антиген- и HLA-распознающие рецепторы, а также другие молекулы, связанные с распознаванием и костимуляцией. Синим цветом - молекулы адгезии, черным - молекулы HLA, фиолетовым - Fc-рецепторы, розовым - хемокиновые рецепторы, зеленым - прочие молекулы.

Условные обозначения: CD (Clusters of Differentiation) - кластер дифференцировки; BCR (B-Cell Receptor) - B-клеточный рецептор; TCR (T cell Receptor) - T-клеточный рецептор; mIg (Membraneous Immunoglobulin) - мембранный иммуноглобулин; LFA (Lymphocyte Function-Associated antigen) - αL β2-интегрин; HLA (Human Leucocyte Antigen) - молекулы главного комплекса гистосовместимости человека; NKG (Natural Killer Gene) - лектины NK-клеток, распознающие молекулы HLA и их аналоги; CCR (CC-Chemokine Receptor) - рецептор для СС-хемокинов; CXCR (CXC Chemokine Receptor) - рецептор для СХС-хемокинов; CD25 - α-цепь рецептора к IL-2.

B-лимфоциты представляют одну из трех главных ветвей лимфоидных клеток. У человека большинство B-клеток (В2) развивается в костном мозге. Здесь происходит главное событие B-лимфопоэза - перестройка V-генов иммуноглобулинов и экспрессия на мембране антигенраспознающего рецептора BCR. После элиминации аутоспецифических клонов B-лимфоциты эмигрируют из костного мозга в периферические отделы иммунной системы. Гетерогенность B-лимфоцитов обусловлена не только различиями специфичности антигенных рецепторов BСR, но и другими свойствами B-клеток, выявляющими их принадлежность к трем субпопуляциям.

Выделяют три главные субпопуляции B-лимфоцитов - B1, B2 («обычные» B) и B-клетки маргинальной зоны. B1-клетки разделяют на подклассы B1a (CD5⁺) и B1b (CD5^-), сходные по своим свойствам. На схеме указаны дифференцировочные факторы, контролирующие развитие субпопуляций B-клеток; в таблице приведены их основные отличительные свойства. B1-клетки и B-клетки маргинальной зоны участвуют в первой линии иммунной защиты и фактически относятся к факторам врожденного иммунитета. B2-клетки относятся к подсистеме адаптивного иммунитета, являясь основными клетками гуморального - антительного иммунного ответа.

В основу разделения процесса дифференцировки B-клеток на этапы положена оценка состояния V-генов иммуноглобулинов и стадии экспрессии антигенраспознающего рецептора BCR. На схеме отражены также изменения наиболее важных ядерных и мембранных молекул в процессе созревания B-лимфоцитов, а также ростовые факторы, определяющие их пролиферацию. Данные получены при изучении B2-лимфоцитов, однако в основных чертах они справедливы также для B1- и MZB-клеток.

Условные обозначения. DHJH, VHDHJH - стадии перестройки V_H -гена BCR; VLJL - перестройка VL-гена BCR; TdT (Terminal desoxynucleotidyl Transferase) - терминальная дезоксинуклеотидилтрансфераза (фермент, ответственный за нематричный синтез олигонуклеотидов); RAG (Recombinase Activation Gene) - гены комбинационного комплекса, ответственного за включения процесса перестройки рецепторных генов; BAFF (B Cell Activating Factor Belonging to the TNF Family) - цитокин семейства фактора некроза опухоли, ответственный за выживаемость зрелых B-клеток; SCF (Stem Cell Factor) - фактор стволовых клеток.

Известно два механизма выбраковки аутореактивных B-клеток в костном мозге: индукция анергии (обычно в ответ на реакцию B-клеток с растворимыми аутоантигенами) и апоптоз (при распознавании тканевых аутоантигенов). Для анергичной B-клетки характерно более высокое соотношение мембранных иммуноглобулинов IgD/IgM, чем для реактивной B-клетки.

В результате спонтанной реаранжировки генов рецептора при созревании B-лимфоцитов в костном мозге постоянно возникают клетки, несущие рецептор к аутоантигенам. Как правило, они удаляются в процессе отрицательной селекции. Но в отдельных случаях предусматривается редактирование V-генов иммуноглобулинов. В результате обычно формируется новый ген, продукт которого лишен способности узнавать аутоантигены. Это достигается заменой легких цепей на молекуле рецептора. В этом случае клетка проходит повторную отрицательную селекцию. Изменившая специфичность своего рецептора клетка выживает, а в случае сохранения аутореактивности она подвергается апоптозу.

Формирование T-лимфоцитов в тимусе зависит от эпителиального микроокружения. В тимус мигрируют ранние лимфоидные предшественники с широкими дифференцировочными потенциалами, из которых внутри тимуса реализуется способность к дифференцировке в T-клетки. В тимусе происходит основное событие T-лимфопоэза - формирование TCR, а после его экспрессии - селекция клонов тимоцитов и их дифференцировка с формированием естественных (не зависящих от действия АГ) субпопуляций. T-клетки, созревшие и прошедшие положительную и отрицательную селекции в тимусе, эмигрируют в периферический отдел иммунной системы и рециркулируют через кровь и лимфу. T-клетки, недавно покинувшие тимус, сохраняют неиспользованные гены после реаранжировки в виде расположенных в цитоплазме экстизионных колец. Число таких клеток отражает функциональную активность тимуса, что используется в лабораторной практике. Закладка тимуса развивается из энтодермы третьего глоточного кармана и подлежащей мезенхимы нервного гребешка. Формирование T-лимфоцитов в тимусе зависит от эпителиального микроокружения. В тимус мигрируют ранние лимфоидные предшественники с широким дифференцировочным потенциалом, из которых внутри тимуса реализуется способность к дифференцировке в T-клетки. T-лимфоциты образуются из предшественников, возникающих в печени плода или костном мозге взрослого организма. Среда в тимусе обеспечивает генерацию стимулов, необходимых для пролиферации и созревания тимоцитов. В тимусе происходит основное событие T-лимфопоэза - формирование TCR, а после его экспрессии - селекция клонов тимоцитов и их дифференцировка с формированием естественных (не зависящих от действия АГ) субпопуляций. T-клетки, созревшие и прошедшие положительную и отрицательную селекции в тимусе, эмигрируют в периферический отдел иммунной системы и рециркулируют через кровь и лимфу.

Тимус - лимфоэпителиальный орган. Он рассматривается как центральный орган иммунитета, поскольку в нем происходит развитие T-лимфоцитов, но не осуществляются собственно иммунные (защитные) процессы. Тимус окружен капсулой, от которой внутрь органа отходят трабекулы, делящие его на дольки. Помимо обычной соединительнотканной стромы тимус имеет эпителиальный ретикулярный каркас, который заполняется лимфоидными предшественниками из костного мозга. Костномозговое происхождение имеют также ДК и МФ тимуса. В тимусе имеются корковый (кортикальный) и мозговой (медуллярный) слои; в корковом слое дополнительно выделяют субкапсулярный (наружный) слой и кортико-медуллярную связку. Последняя служит воротами тимуса, через которые входят афферентные и эфферентный кровеносные сосуды, а также нервы. Кортикальные и медуллярные тимоциты отличаются степенью зрелости и мембранным фенотипом. Эпителиальные клетки коры и мозгового слоя также отличаются свойствами и способностью секретировать цитокины и активные пептиды. В медуллярном эпителии присутствуют тельца Гассаля (структуры, похожие на срез луковицы, в которых происходит ороговение клеток; клетки секретируют ряд важных цитокинов и пептидных гормонов).

Гистогенетически тимус представляет собой «трехслойный орган». Он имеет: 1) соединительнотканную строму, формирующую трабекулы, сосудистую сеть и периваскулярное пространство; 2) эпителиальный рети-кулум, формирующий «эпителиальное пространство»; 3) заселяющие его лимфоидные клетки - тимоциты, а также другие клетки костномозгового происхождения (ДК, МФ, МФ, миоидные клетки).

Отражена дифференцировка кортикальных и медуллярных ТЭК с указанием их маркеров (в кружках, соответствующих клеткам) и дифференцировочных факторов (выше стволовой клетки и справа от линии, означающей дифференцировку), наиболее важным из которых является FOXN1 (его мутация ответственна за фенотип nude - голых бестимусных мышей). В правой части рисунка указаны основные события в процессе развития ТЭК с указанием сроков их реализации. Внизу справа схематически изображено взаимодействие между медуллярной ТЭК и одинарно положительным (SP - от Single Positive) тимоцитом, необходимое для самоорганизации медуллярного эпителия. Взаимодействие реализуется с участием мембранного лимфотоксина α2β (LTα2β1), локализующегося на поверхности тимоцита, и его рецептора (LTβR), расположенного на поверхности медуллярной ТЭК. Под формированием трехмерной структуры понимается образование ретикулоэпителиального каркаса, способного привлечь тимоциты и обеспечить их развитие; трехмерность служит условием экспрессии на ТЭК молекул HLA-II и принципиально важна для полноценной дифференци-ровки тимоцитов.

Условные обозначения: ТЭК - тимусная эпителиальная клетка; буква Е с цифрой - сутки эмбрионального развития мышей.

В процессе миграции костномозговых клеток-предшественников тимоцитов из кровотока в кору тимуса они должны преодолеть три барьера:

Эти барьеры в схематической форме отражены на рисунке. Условием успешного преодоления клетками названных барьеров является наличие на их поверхности рецепторов к ключевым мембранным молекулам эндотелиальных и эпителиальных клеток, а также МФ.

Условные обозначения: ПТ - клетка-предшественник тимоцитов; МФ - макрофаг; ТЦ - тимоцит; ТЭК - эпителиальная клетка тимуса.

До встречи с антигеном постоянно образуются лимфоциты, специфичные к большому числу антигенов, и как только антиген появляется, он отбирает, т.е. селекционирует, специфичные к нему клетки и активирует их. Эта фундаментальная концепция называется «теория клональной селекции». Она сформулирована будущим Нобелевским лауреатом сэром Фрэнком Макфарлейном Бёрнетом в 1957 г. в виде гипотезы, объясняющей, каким образом иммунная система проявляет готовность отвечать на многочисленные и разнообразные антигены. Установлено, что антигенспецифические Т- и B-лимфоциты формируются постоянно, независимо от воздействия антигена. «Клон» формируется из лимфоцитов одной специфичности и их потомства, отобранных и простимулированных антигеном. Возникает очень большое число лимфоцитарных клонов, благодаря чему создается возможность для распознавания и реагирования практически на любые антигены.

Перестройка генов антигенных рецепторов является ключевым событием в развитии Т- и B-лимфоцитов, ответственным за генерацию разнообразия их репертуара. Каждый клон В- или T-лимфоцитов экспрессирует рецепторы с антигенсвязывающей способностью. У любого индивида исходно формируется множество различных антигенспецифичных T- и B-лимфоцитов, каждый из которых после контакта с антигеном и активации формирует специфичный к данному антигену клон лимфоцитов в количестве 50-100 тыс. клеток. Способность любого индивида генерировать столь разнообразный репертуар лимфоцитов не требует такого же огромного числа различных генов антигенных рецепторов. Функциональные гены антигенных рецепторов образуются в В- и T-клетках в результате процесса перестройки генетических фрагментов примерно из 200 исходных вариантов. В любом развивающемся лимфоците один из десятков вариабельных генных сегментов случайным образом соединяется с константным и другими сегментами ДНК независимо от влияния антигенов. Иными словами, разнообразные антигенные рецепторы постоянно обновляются и экспрессируются на Т- и B-лимфоцитах до встречи организма с антигеном.

Схема дифференцировки T-лимфоцитов аналогична схеме развития B-лимфоцитов. В основу разделения развития T-лимфоцитов на этапы положено состояние рецепторных V-генов и экспрессии TCR, а также корецепторов и других мембранных молекул. Приведены ключевые характеристики фенотипа и ростовых факторов развивающихся T-клеток.

Принятые обозначения стадий развития T-клеток определяются экспрессией корецепторов: DN (Double Negative) - двойные отрицательные (CD4^- CD8^-), DP (Double Positive) - двойные положительные (CD4⁺ CD8⁺), SP (Single Positive) - одинарно положительные (CD4⁺ CD8^- и CD4^- CD8⁺). Деление DN-тимоцитов на стадии DN1, DN2, DN3 и DN4 основывается на характере экспрессии молекул CD44 и CD25.

Другие условные обозначения: SCF - Stem Cell Factor (фактор стволовых клеток); lo (в индексе) - low, т.е. низкий уровень экспрессии; high - высокий уровень эспрессии. Стадии реаранжировки: D-J - предварительный этап, соединение генетических сегментов D и J (только в генах β- и δ-цепей TCR; V-DJ - завершающий этап, соединение зародышевого V-гена с объединенным сегментом DJ.

В тимус мигрируют ранние лимфоидные предшественники (ELP) - клетки, находящиеся на более ранней стадии развития, чем общий лимфоидный предшественник CLP. Это, в частности, проявляется способностью ELP дифференцироваться как в лимфоидные, так и в миелоидные клетки. По мере развития тимоцитов в тимусе эта полипотентность сужается и затем утрачивается. Клетки последовательно теряют способность дифференцироваться в МФ, B-лимфоциты, ДК и естественные киллеры. Далее исчерпывается возможность превращения клеток-предшественников в γδT-клетки и сохраняется лишь способность дифференцироваться в αβT-лимфоциты. На схеме указаны стадии, на которых происходит утрата способности развиваться в различные клетки иммунной системы, а также дифференцировочные факторы, ответственные за различные направления дифференцировки ELC и их потомков, в частности за разные этапы развития αβT-клеток. Благодаря полипотентности костномозговых клеток-предшественников, заселяющих тимус, они способны обеспечить развитие не только самих T-лимфоцитов, но и клеток, участвующих в их дифференцировке и селекции, в частности ДК. Условные обозначения: МФ - макрофаги.

Показаны основные стадии развития тимоцитов, участки тимуса, в которых они реализуются (слева), процессы, с которыми связаны эти стадии (в средней части рисунка), и клетки микроокружения, ответственные за реализацию соответствующих этапов развития (справа).

Между эпителиальными и лимфоидными клетками тимуса существует двунаправленный обмен сигналами, важными для развития, структурной организации и поддержания жизнеспособности клеток обоих типов. Наиболее полно изучено влияние эпителиальных клеток на тимоциты, отраженное в правой части рисунка. На DN- и DP-тимоциты влияют кортикальные, на SP-тимоциты - медуллярные ТЭК. Кортикальные ТЭК служат источником контактных сигналов для DN- и DP-тимоцитов, в первую очередь через взаимодействие Notch-лиганд (Delta-like или Jagged) - Notch-рецептор. Кроме того, кортикальные ТЭК выделяют гуморальные факторы, которые поддерживают жизнеспособность, определяют направление миграции, вызывают пролиферацию и являются кофакторами дифференцировки тимоцитов. Для DN-клеток наиболее важным гуморальным продуктом ТЭК является IL-7, для DP-тимоцитов природа гуморальных факторов не установлена. После появления TCR (начиная со стадии DP-тимоцитов) наиболее важным фактором воздействия ТЭК на тимоциты становится презентация эндогенных пептидов на молекулах HLA, осуществляется ДК. Медуллярные ТЭК выделяют цитокины и гормоны, необходимые для поддержания выживаемости и активации SP-тимоцитов; продуцируемые ими пептидные гормоны влияют также на периферические T-лимфоциты. Воздействие тимоцитов на ТЭК (отражено в левой части рисунка) изучено значительно слабее. Тимоциты являются источником дифференцировочных и других морфогенетических факторов, которые играют роль в развитии ТЭК и структурной организации тимусного эпителия. Среди путей воздействия тимоцитов на ТЭК наиболее полно изучены эффекты фактора FOXN1, а также мембранного лимфопоэтина.

Основными источниками цитокинов в тимусе являются среди эпителиальных клеток - субкапсулярные и медуллярные ТЭК, среди лимфоидных клеток - SP-тимоциты фенотипа CD4⁺ CD8^-. Цитокины тимуса взаимодействуют между собой, образуя «малую цитокиновую сеть тимуса», относительно автономную от системной цитокиновой сети организма.

Условные обозначения: SP (Single Positive) - одинарно положительные (зрелые) тимоциты, т.е. несущие корецепторы CD4⁺ или CD8⁺ ; IL - интерлейкины; IFN - интерфероны; TNF (Tumor Necrosis Factor) - фактор некроза опухоли; TGF (Transforming Growth Factor) - трансформирующий фактор роста; CSF (Colony-Stimulating Factor) - колониестимулирующие факторы: GM - гранулоцитарно-макрофагальный, G - гранулоцитарный, M - моноцитарно-макрофагальный; FGF (Fibroblast Growth Factor) - фактор роста фибробластов; PDGF (Platelet-Derived Growth Factor) - фактор роста тромбоцитов; OSM (OncoStatin M) - онкостатин М; LIF (Leukemia-Inhibiting Factor) - ингибирующий лейкемию фактор; RANTES (Regulated upon Activation Normal T cell Expressed and Secreted) - хемокин для Т-клеток; FLT-3L - лиганд FLT3 (Fms-Like Tyrosine kinase 3); TARC (Thymus and Activation Regulated Chemokine) - хемокин CCL17; лимфотактин - хемо-кин XCL, действующий как хемоаттрактант для лимфоцитов.

Многие процессы, связанные с дифференцировкой T-клеток в тимусе, опосредуются цитокинами, хотя их роль, как правило, является вспомогательной (наибольшее значение придается контактным взаимодействиям клеток). Цитокины, особенно IL-7, важны для контроля выживаемости и пролиферации DN (CD4^- CD8^-)-тимоцитов; IL-7 служит также кофактором дифференцировки, ответственным за включение перестройки генов V (прежде всего Vγ). Альтернативную роль выполняют цитокины семейства IL-6 - LIF и онкостатин М, а также супрессорные цитокины IL-10 и TGFβ, которые оказывают на этом этапе ингибирующее действие. Роль цитокинов на стадии DP-клеток не выяснена. Допускается вероятность их участия в контроле баланса пролиферации и апоптоза тимоцитов в процессе селекции. Определенный вклад вносит ряд цитокинов на этапе разделения тимоцитов на субпопуляции.

Условные обозначения: см. предыдущие.

На левой части рисунка отражено созревание клеток в процессе их перехода внутри тимуса. Костномозговые клетки-предшественники проникают в тимус в кортико-медуллярной связке. Отсюда они перемещаются в направлении поверхности дольки (субкапсулярной зоны), проходя стадии развития от DN1 (CD44⁺ CD25^-) до DN3 (CD44^- CD25⁺). При этом в них происходит перестройка V-генов β-цепи (TRB). В субкапсулярной зоне завершаются изменения генов TCR, соответствующие стадии DN4 (СD44^- СD25^-). На возвратном пути от наружного слоя коры к кортико-медуллярной связке тимоциты проходят стадию DP (CD4⁺ CD8⁺), подвергаясь селекции и дифференцировке на субпопуляции. Зрелые SP (CD4⁺ CD8^- и СD4^- СD8⁺) тимоциты покидают тимус. Направление миграции тимоцитов определяется сменой хемокиновых рецепторов, которые реагируют на хемокины, вырабатываемые в разных отделах тимуса, и тем самым направляют миграцию клеток (правая часть рисунка). Хемокины обозначают буквами CCL и CXCL с номером; буква L означает лиганд, а СС или СХС - принадлежность соответственно к α- или β-хемокинам. На рисунке им соответствуют кружки разного цвета. Рецепторы для хемокинов обозначают буквами ССR или CXCR с номером; буква R означает рецептор, СХС и СС - типы хемокинов (α и β), которые распознаются рецептором, указанным в обозначении клетки.

Важнейшим источником дифференцировочных сигналов для тимоцитов служат Notch-рецепторы, подразделяемые на Notch1/2, Notch3 и Notch4. Все они экспрессируются на поверхности тимоцитов, являясь трансмембранными белками. Внеклеточная часть образуется повторами, гомологичными эпидермальному фактору роста (Epidermal Growth Factor, EGF), число которых варьирует в указанных вариантах Notch-рецепторов. Непосредственно к клеточной мембране примыкает участок, обозначаемый как LIN (гомолог соответствующего фактора Caenorabditis elegans). Цитоплазматическая часть рецептора содержит домены ANK (Ankyrin) и TAD (TransActivation Domain). Лиганды Notch-рецепторов локализуются на эпителиальных клетках (ТЭК). Различают два основных варианта Notch-лигандов - Jagged (1и2)и Delta-подобные (1, 3 и 4). Они также содержат EGF-повторы (разное число в разных вариантах молекул) во внеклеточной части. Снаружи к ним примыкает домен DSL (Delya-Serrate-Lag2). В Jagged-лиганде между EGF-повторами и мембраной локализуется домен CR (как и LIN - гомолог соответствующего фактора С. elegans). Цитоплазматическая часть Notch-лиганда короткая и лишена какой-либо функциональной активности. Взаимодействие лиганда с рецептором имеет гомотипический характер (т.е. подобное реагирует с подобным) и осуществляется с участием EGF-повторов. Связывание рецептора с лигандом активирует металлопротеиназы, которые обусловливают разрыв полипептидной цепи между участками LIN и ANK непосредственно под мембраной. Освобождающийся внутриклеточный фрагмент ANK-TAD присоединяет фактор Maml (Mastermind-Like Protein), и образующийся комплекс выступает в роли транскрипционного фактора: он мигрирует в ядро, где связывается с ДНК в промоторной части генов, которые вслед за этим экспрессируются.

На тимоцитах экспрессированы Notch-рецепторы, на ТЭК - Notch-лиганды, как Delta-подобные, так и Jagged (названия рецепторов и лигандов происходят от обозначений гомологичных генов дрозофилы). Через рецепторы поступают дифференцировочные сигналы, определяющие ранние этапы дифференцировки - последовательные переходы DN(CD4^- CD8^-)-клеток от 1 до 4 стадии. В частности, Notch-сигналы являются основными индукторами перестройки V-генов TCRαβ, которая осуществляется на этих стадиях. В то же время через Notch-рецепторы поступают сигналы, блокирующие альтернативные пути дифференцировки клеток-предшественников в В-, NK- и γδT-лимфоциты. Notch-рецепторы участвуют также в развитии CD4⁺ и CD8⁺ T-клеток.

Выбор пути дифференцировки тимоцитов в γδТ- или αβT-клетки зависит от рецептора, который передаст сигнал в клетку. Сигнализация через TCR γδ-типа определяет дальнейшее развитие по типу γδT-клетки, передача информации через преTCR (комплекс β-цепи и суррогатной α-цепи - pTα) служит сигналом к перестройке V-гена α-цепи и дальнейшее развитие в качестве αβT-клетки. Механизмы, определяющие первенство того или другого сигнала, до конца не выяснены.

Субпопуляция γδT-клеток в различных отделах иммунной системы представлена клетками, рецептор которых содержит различные продукты реаранжировки. Особенно четко это проявляется в семействах V-доменов γ-цепей. У человека в коже присутствуют T-клетки, содержащие в составе TCR продукт семейства Vγ3, в репродуктивном, респираторном трактах и языке - Vγ4, в кишечнике - Vγ 5, во вторичных лимфоидных органах - Vγ2 и Vγ5. У мыши наблюдается другое, но столь же четкое распределение γ δT-клеток по семействам их Vγ-домена. Выселение из тимуса Vγ3⁺- и Vγ4⁺-клеток происходит на относительно ранних этапах эмбриогенеза, дислокация Vγ2⁺- и Vγ5⁺-клеток - на его поздних стадиях. γδT-клетки в указанных регионах лимфоидной ткани самоподдерживаются.

В верхней части схемы представлены стадии дифференцировки DN-и DP-тимоцитов. Под дифференцировочным рядом схематически показаны этапы перестройки генов TCR: штриховая линия соответствует генам в зародышевой конфигурации (многочисленные сегменты); линия с петлей - процессу перестройки гена; непрерывная линия - перестроенному гену; верхняя линия - α-ген; нижняя - β-ген. На тех же схемах представлена экспрессия на клеточной мембране димеров - пре-TCR (предшественника TCR, содержащего «зрелую» β-цепь и «суррогатную» α-цепь) и зрелого TCR. После этапа экспрессии пре-TCR происходит β-селекция, назначение которой - контроль правильности сборки молекулы: неудачная перестройка Vβ-генa препятствует формированию и экспрессии молекулы пре-TCR, что приводит к апоптозу клетки, тимоциты с успешно реализованной перестройкой гена Vβ и нормальной экспрессией пре-TCR поддерживаются β-селекцией, что проявляется в сохранении жизнеспособности и продолжении перестройки V-генов и дифференцировки клетки (отражено на нижних схемах). После осуществления перестройки Vα-гена происходит экспрессия зрелого димера αβTCR, после чего сформированные клоны TCR подвергаются селекции.

DP(CD4⁺CD8⁺)-тимоциты с низкой экспрессией комплекса TCR+CD3 становятся объектом положительной селекции, направленной на отбор клеток, способных распознавать аутологичные молекулы HLA (вне зависимости от содержащихся в них пептидов). Фактором селекции являются кортикальные ТЭК, несущие молекулы HLA классов I и II. Признаком успешной положительной селекции является усиление экспрессии CD3 в TCR, а также CD69 и других молекул на поверхности T-клетки. На следующем этапе в тесной взаимосвязи происходят два события: дифференцировка тимоцитов на субпопуляции фенотипов CD4⁺ и CD8⁺ и их отрицательная селекция, т.е. выбраковка тимоцитов путем индукции апоптоза клонов, распознающих аутологичные комплексы «пептид + молекула HLA» и потому потенциально агрессивных в отношении собственных клеток. Факторами отрицательной селекции являются ДК и медуллярные ТЭК, экспрессирующие молекулы HLA и костимулирующие молекулы.

Условные обозначения: CD3^lo, CD3^hi - соответственно низкая (low) и высокая (high) экспрессия рецепторного комплекса; ТЭК - эпителиальные клетки тимуса.

Назначение селекции тимоцитов состоит в удалении ненужных и опасных клеток. Если T-клетки не способны распознавать комплекс пептидов с аутологичными молекулами HLA (т.е. несущие рецептор, не обладающий сродством к этому комплексу или имеющий слишком низкое сродство к нему), они не смогут исполнить свои функции. T-клетки, имеющие слишком высокое сродство к комплексам аутологичных пептидов с аутологичными молекулами HLA, потенциально опасны. Выбраковка ненужных T-клеток происходит на этапе положительной селекции: в связи с отсутствием распознавания комплекса аутопептид+HLA в тимоцит не поступает сигнал, предотвращающий развитие апоптоза. Выбраковка опасных T-клеток происходит на этапе отрицательной селекции, когда в результате распознавания тимоцитом аутологичного пептида в составе аутологичной молекулы HLA в клетке включается апоптотический сигнал. В результате двух этапов селекции сохраняются тимоциты, способные определять аутологичные пептиды в составе аутологичных молекул HLA с промежуточной аффинностью. На периферии эти клетки распознают чужеродный пептид в составе аутологичных молекул HLA и реализуют свои функции.

Показаны следствия наличия или отсутствия распознавания тимоцитами комплекса аутологичного пептида с молекулами HLA, экспрессированными на эпителиальных клетках коры тимуса (кортикальные ТЭК). Указан фенотип кортикальных ТЭК, осуществляющих положительную селекцию тимоцитов, а также изменения мембранного фенотипа тимоцитов, происходящие в ходе положительной селекции.

Представлено два уровня отрицательной селекции. На первом этапе в качестве объекта селекции выступают DP (СD4⁺ СD8⁺)-тимоциты, а контролирующим агентом служат медуллярные ТЭК, экспрессирующие рецептор к лектину Ulex europeus. Последствием избегания апоптоза является дифференцировка DP-тимоцитов в SP-клетки (CD4⁺ или CD8⁺). На втором уровне отбору подлежат SP-тимоциты, а фактором селекции являются ДК. В клетках, избежавших апоптоза, снижается экспрессия CD24. При обоих вариантах отрицательной селекции в тимоцитах, подвергающихся апоптозу, экспрессируется фактор NUR77.

Селекция развивающихся T-клеток зависит от распознавания антигена (комплексы пептид + HLA) в тимусе и ответственна за сохранение полезных клеток и элиминацию потенциально патогенных клеток. У каждого индивида T-клетки, распознающие собственные антигены с высокой авидностью, потенциально опасны, так как подобное распознавание может стимулировать развитие аутоиммунитета. Негативная селекция является процессом, посредством которого делетируются тимоциты, чьи TCR сильно связываются с собственными пептидными антигенами в ассоциации со своими же HLA-молекулами. Конечный результат этих процессов селекции состоит в том, что покидающие тимус T-клетки толерантны ко многим своим (ауто) антигенам. Антигенпрезентирующие клетки тимуса, опосредующие негативную селекцию, - это кортикальные эпителиальные клетки, они особенно эффективны в индукции негативной селекции. Дважды позитивные T-клетки (CD4⁺CD8⁺) переходят в мозговое вещество тимуса под влиянием хемокинов CCL21 и CCL19, специфичных к рецептору СCR7. Здесь эпителиальные клетки экспрессируют белок AIRE (аутоиммунный регулятор), индуцирующий в тимусе экспрессию ряда тканеспецифических антигенов. В обычных условиях эти гены экспрессированы только в соответствующих периферических органах, например поджелудочной и щитовидной железах. Их AIRE-зависимая экспрессия в тимусе делает многие тканеспецифические антигены доступными для презентации развивающимся T-клеткам, способствуя делеции (негативной селекции) этих клеток. Мутация гена, кодирующего AIRE, приводит к возникновению аутоиммунного полиэндокринного синдрома, что подчеркивает важность AIRE в поддержании центральной толерантности к своим тканеспецифическим антигенам. Механизм негативной селекции в тимусе состоит в индукции гибели клеток посредством апоптоза. Распознавание аутоантигенов в тимусе может привести к образованию популяции регуляторных T-клеток, предотвращающих аутоиммунные реакции. Естественные, т.е. возникшие в тимусе, регуляторные Т-клетки (Treg) сильно экспрессируют α-цепь рецептора для IL-2 (CD25). Кроме того, на их поверхности присутствуют ингибиторные молекулы CTLA-4 и PD-1 и представитель семейства TNFR - GITR (Glucocorticoid-Induced TNFR-Related). Treg экспрессируют более широкий спектр мембранных TLR, чем другие Т-клетки. Супрессорная активность CD4⁺ Treg связана с транскрипционным фактором FOXP3 (скурфин). Мутации гена FOXP3 сопровождаются утратой регуляторными T-клетками супрессорной активности, а трансдукция гена FOXP3 в CD4⁺ CD25^-T-клетки приводит к появлению у них супрессорной активности, усилению экспрессии CD25 и CTLA-4. В то же время FOXP3 в норме экспрессируется в некоторых CD4⁺ CD25^-Т-клеткaх, также проявляющих супрессорную активность.

Апоптоз (программированная гибель клеток) - важнейший механизм элиминации ненужных организму клеток и осуществления селекции в процессе развития лимфоцитов (в том числе тимоцитов). В зависимости от механизмов его запуска выделяют митохондриальный (эндогенный) и рецепторный (экзогенный) апоптоз. Запуск митохондриального апоптоза определяется балансом про- и противоапоптотических факторов семейства Вcl-2 в митохондриях. Сам Вcl-2, а также «длинная» форма фактора Bcl-X (Bcl-XL) являются противоапоптотическими факторами, a Bax, Bim, Bik, Bak и т.д. - проапоптотическими факторами. Развитие апоптоза или защита от него зависят от соотношения этих факторов в мембране митохондрий. Включение программы митохондриального апоптоза индуцируется определенными сигналами из цитоскелета, в результате чего мобилизуется фактор Bim, который димеризуется с молекулой Bcl-2 митохондриальной мембраны, нейтрализуя ее антиапоптотический потенциал. Фактор Bik формирует димер с молекулой Bcl-2, которая до того находилась в составе димера Bcl-2/Apaf-1, локализующегося в структуре мембраны митохондрий. Вытесненный фактор Apaf-1 поступает в цитозоль. Факторы Bik и Bak формируют димеры, образующие пору в митохондриальной мембране, через которую из митохондрии в цитозоль поступает цитохром С. Apaf-1 связывает цитохром С, и к этому комплексу подсоединяется димер прокаспазы-9. Формирующаяся надмолекулярная структура называется «апоптосома». В составе апоптосомы прокаспаза-9 превращается в активную каспазу-9 путем аутокаталитического отщепления N-концевого участка. Каспазы - это сериновые протеазы, разрывающие полипептидную связь после остатка Asp (отсюда их название). Выделяют инициаторные и эффекторные каспазы. Каспаза-9 относится к инициаторным каспазам. Она (как и другие инициаторные каспазы) отщепляет фрагменты эффекторных каспаз (чаще всего каспазы-3), переводя ее в активную форму.

Митохондриальная форма апоптоза играет основную роль в процессах морфогенеза. По этому механизму реализуется гибель лимфоцитов при дефиците ростовых факторов, а также других сигналов, поддерживающих жизнеспособность клеток, в том числе при положительной селекции T-лимфоцитов.

Аутофагия - механизм неспецифической деградации клеточных компонентов и использование полученных продуктов клеткой в качестве питательных компонентов. Аутофагия наблюдается у клеток всех эукариот и смысл ее заключается в том, что она представляет собой форму получения энергии. Работа системы аутофагии начинается с самосборки в цитоплазме бислойных мембран из белков и липидов. Изгибаясь, мембраны окружают часть цитоплазмы вместе с содержащимися в ней веществами или органеллами, например митохондрией, образуя аутофагосому. Последняя сливается с лизосомой. Содержащиеся в ней ферменты расщепляют материал, доставленный аутофагосомой, при этом фрагменты молекул, подлежащие повторному использованию, высвобождаются в цитоплазму. Аутофагосомы работают постоянно, независимо от того, голодает клетка или нет. Но дефицит питательных веществ, кислорода или факторов роста стимулирует процесс сборки аутофагосом.

Включение апоптоза под влиянием внешних факторов (рецепторный апоптоз) обеспечивают рецепторы DR (Death Receptor). Они относятся к семейству рецепторов фактора некроза опухоли (TNFR). Известно 6 разновидностей молекул группы DR: Fas (DR1), TNFRI (DR2), DR3-DR6. Их лигандами являются мембранные или растворимые молекулы семейства TNF - соответственно FasL, TNF, TRAIL (для DR4 и DR5) и TL1A (для DR3 и DR6). Рецепторы DR в цитоплазматической части содержат «домен смерти» DD (Death Domain), активация которого и запуск апоптотического сигнала происходят при условии тримеризации рецептора, вызываемой связыванием лигандов, что придает последним способность взаимодействовать с гомологичным внутриклеточным доменом FADD (Fas-Assocated Death Domain).

При взаимодействии TNF с TNFR рецептор активируется, и начинается передача сигнала в ядро клетки. Для этого с «доменом смерти» DD данного рецептора взаимодействует гомологичный домен TRADD (TNF-Related Death Domain), а затем - FADD. После этого комплекс приобретает сродство к гомологичному участку некоторых инициаторных прокаспаз, в типичном случае - прокаспазы-8, которая активируется и, в свою очередь, активирует каспазу-3 и другие эффекторные каспазы.

Рецепторная форма апоптоза свойственна зрелым лимфоцитам при их взаимодействии с разнообразными лигандами - прежде всего с лигандами апоптоза, локализующимися на активированных клетках, а также с АГ, цитокинами и другими функционально значимыми молекулами. Рецепторный апоптоз используется при отрицательной селекции тимоцитов и незрелых B-клеток.

Аутофагия может предотвратить апоптоз в случае захвата и уничтожения поврежденной митохондрии - индуктора апоптоза. Однако, при интенсификации процессов аутофагии клетки разрушаются с замещением соединительной тканью. Подобные нарушения являются одной из причин развития сердечной недостаточности. Нарушения в процессе аутофагии могут приводить к воспалительным процессам. Особенно большую роль нарушения аутофагии играют в развитии миопатий и нейродегенеративных болезней. Так, при болезни Альцгеймера в отростках нейронов пораженных участков мозга наблюдается накопление незрелых аутофагосом, которые не сливаются с лизосомами.

Инициаторные каспазы индуцируют активацию эффекторных каспаз, из которых наиболее важной является каспаза-3. Как и инициаторные каспазы, она является гомодимером. Ее активация сводится к отщеплению N-концевого фрагмента, блокирующего ее активность. Каспаза-3 и другие эффекторные каспазы имеют многочисленные молекулы-мишени, локализующиеся в ядре и цитоплазме. Расщепление этих мишеней определяет многообразные изменения морфологии и функции клетки, которые проявляются в процессе апоптоза. Основной мишенью эффекторных каспаз является Са²⁺Mg²⁺-зависимая эндонуклеаза - CAD (Caspase-Activated DNAse). Этот фермент обусловливает разрывы ДНК между нуклеосомами. Конечным результатом многообразных изменений в клетке является ее гибель, как полагают, наступающая в результате истощения энергетических ресурсов, которые тратятся на неэффективную репарацию разрывов ДНК. Гибель по механизму апоптоза проявляется в сморщивании клетки, конденсации хроматина, образовании отростков клеточной мембраны и, наконец, фрагментации ядра и всей клетки с образованием «апоптотических телец».

В результате реаранжировки V-генов TCR, основанной на случайных процессах, формируется первичный антигенраспознающий репертуар, характеризующийся очень высокой избыточностью и присутствием потенциально аутоагрессивных клонов. Положительная и отрицательная селекции устраняют эти недостатки путем индукции апоптоза тимоцитов, не способных различать молекулы HLA, а также аутореактивных тимоцитов. Таким образом, создается вторичный антигенраспознающий репертуар. Однако и он имеет существенный недостаток: не согласован с реальным спектром АГ, на которые предстоит реагировать иммунной системе организма. Поправка, устраняющая этот дефект, осуществляется путем формирования комплекса T-клеток памяти, который создается в первые годы жизни в результате поступления в организм «актуальных» АГ. Число клонов T-клеток памяти на несколько порядков ниже, чем число клонов наивных T-клеток, но численность клеток в каждом клоне существенно выше для клеток памяти, причем она тем выше, чем чаще происходило поступление соответствующего АГ в организм. Таким образом, только репертуар T-клеток памяти адекватен реальным потребностям организма.

Селекционная модель дифференцировки αβT-клеток на субпопуляции CD4⁺ или CD8⁺ клеток предполагает спонтанную или индуцированную утрату DP-тимоцитами экспрессии одного из корецепторов (CD4 или CD8) с последующим отбором клеток «на совместимость» корецептора и рецептора к антигену. TCR обладает специфичностью в отношении не только пептида, но и прилегающей части молекулы HLA класса I или II. Если рецептор распознает пептид и молекулу HLA-I, он совместим с корецептором CD8, также обладающим сродством к молекуле HLA-I. Если на тимоците, несущем такой TCR, сохраняется экспрессия CD8, клетка выживает, но если на ней остается корецептор CD4 (несовместимый по специфичности с HLA), то клетка погибает. Аналогично тимоцит, несущий TCR, который распознает пептид и часть молекулы HLA-II, сохраняется лишь в том случае, если на нем экспрессируется CD4, но не CD8. На рисунке «совместимые» рецептор и корецептор окрашены оттенками одного цвета - синего (в случае распознавания HLA-I) или розового (в случае распознавания HLA-II).

Преобладавшие ранее представления о преимущественно случайном, стохастическом характере дифференцировки CD4⁺ и CD8⁺ клеток сменились представлениями о детерминированности этого процесса. Выделяют 3 этапа, определяющих развитие T-клеток в направлении CD4⁺ или CD8⁺ клеток. Первый этап основан на интенсивности сигнала, поступающего в DP(CD4⁺CD8⁺)-тимоцит через TCR. Лигандами при этом служат комплексы «эндогенный пептид + HLA эпителиальных клеток». Второй этап (коммиттирование) связан с включением эндогенных дифференцировочных факторов Th-POK или Tox; на этом этапе проявляют свое действие сигналы, посылаемые через Notch-рецептор. На третьем этапе (прогрессия) действующими факторами являются транскрипционные факторы GATA-3 (для CD4⁺ клеток) и Runx 3 (для CD8⁺ клеток).

Схема дифференцировки T-лимфоцитов с несколькими уровнями бифуркации: γδТ/αβТ, далее для αβT-клеток - CD4⁺ /CD8⁺, для CD4⁺ - Th/Тreg, для CD8⁺ - CD8αβ/CD8αα. Показаны также дифференцировочные факторы, ответственные за все линии развития.

Экстизионные кольца T-клеточного рецептора (TREC) образуются в тимусе после выполнения генетических рекомбинаций. Они представляют собой циркулярные сегменты ДНК, образующиеся в процессе V(D) J-рекомбинаций при созревании T-лимфоцитов в тимусе. TREC формируются в DN4(DouЫe-Negative)-тимоцитaх на этапе рекомбинации гена α-цепи рецептора T-клеток TCR при рекомбинации δRec и ψJa элементов с последующим удалением локуса TCRδ. TREC определяются в тимоцитах и в наивных T-лимфоцитах, только что покинувших тимус, - RTE (Recent Thymic Emigrants). Этот неиспользованный генетический материал удаляется из генома и перемещается в цитоплазму в виде кольца. Аналогичен механизм формирования KREC в пре-B-лимфоцитах на этапе V(D)J рекомбинации генов легких цепей иммуноглобулинов (IGK и IGL). Оценка содержания TREC и KREC методом ПЦР позволяет получить ценную диагностическую и прогностическую информацию при многих заболеваниях, связанных с нарушением производства Т- и B-клеток, в т.ч. при лейкозах.

Представлены три наиболее изученных пептидных фактора, секретируемые субкапсулярными и медуллярными ТЭК, которые поступают в кровоток и функционируют в качестве гормонов. Указаны их первичная структура (для обозначения аминокислотных остатков использован одно-буквенный код), число остатков, молекулярная масса и примерный уровень их концентраций в сыворотке крови.

Многообразные связи тимулина с пептидными и стероидными гормонами свидетельствуют о принадлежности этого пептидного фактора к эндокринной системе. Как и в случае многих других гормонов, выработка тимулина регулируется по принципу отрицательной обратной связи.

Условные обозначения: прямые линии отражают усиливающее, штриховые - ингибирующее действие на выработку гормонов. АКТГ - адренокортикотропный гормон; ТТ - тиреотропный гормон; ГТ - гонадотропный гормон; ГТ-РФ - гонадотропного гормона рилизинг-фактор; Т3 - трийодтиронин; Т4 - тироксин; ИПФ-1 - инсулиноподобный фактор-1.

Хотя пептидные гормоны тимуса были описаны ранее других факторов, определяющих развитие T-лимфоцитов, конкретные сведения о мишенях и механизмах их действия минимальны. Существующие факты позволяют считать, что гормоны тимуса влияют на разные этапы развития T-клеток: дотимусный, внутритимусный и посттимусный. Полагают, что в тимусе они играют второстепенную роль, выполняя функцию кофакторов. Наиболее важным является действие гормонов тимуса на T-клетки, недавно эмигрировавшие из тимуса: гормоны тимуса являются агентами, ответственными за дозревание T-клеток на периферии.

Масса тимуса достигает наибольшей величины в возрасте 5-13 лет. Его атрофия начинается с периода полового созревания. Процесс раньше затрагивает кору, чем мозговое вещество. После 40 лет масса этих частей тимуса уменьшается примерно в 10 раз. Одновременно нарастает количество жира и соединительной ткани, что маскирует уменьшение размера и массы функциональной части органа (у человека, но не у мыши, у которой происходит истинная атрофия тимуса). Старение тимуса сопровождается ослаблением секреции тимулина и уменьшением числа T-клеток, эмигрирующих из тимуса на периферию.

Периферические отделы иммунной системы включают вторичные лимфоидные органы, иммунологически значимые компоненты барьерных тканей и пути рециркуляции лимфоцитов. Вторичные лимфоидные органы - лимфатические узлы, селезенка, пейеровы бляшки, миндалины и др. представляют собой инкапсулированные органы с упорядоченной структурой, содержащей участки, в которых избирательно локализуются Т- и B-лимфоциты и области со смешанным клеточным составом. Структура и клеточный состав лимфоидных органов определяются соединительнотканной стромой, в различных зонах которой временно локализуются рециркулирующие лимфоциты. Автономный отдел периферической иммунной системы образуют лимфоидные скопления и диффузные лимфоциты барьерных тканей, непосредственно контактирующих с АГ внешней среды. Несмотря на определенную автономию отдельных органов иммунной системы, она функционально едина, что в значительной степени обусловлено непрерывной рециркуляцией лимфоцитов.

Клетки иммунной системы дифференцируются в центральных (первичных) лимфоидных органах, к которым относят тимус и костный мозг. Все клетки иммунной системы, кроме T-лимфоцитов, развиваются в костном мозге, поскольку T-лимфоциты нуждаются в микроокружении тимуса в связи с наличием в нем эпителиальной составляющей. Предшественники T-лимфоцитов мигрируют из костного мозга в тимус, в котором осуществляется их развитие. После завершения созревания иммуноцитов они покидают центральные лимфоидные органы и перемещаются (с кровотоком) в периферический отдел иммунной системы. Этот отдел образован вторичными (периферическими) лимфоидными органами, лимфоидными клетками и структурами барьерных тканей, а также кровеносными и лимфатическими путями, которые объединяют эти органы и ткани. В периферическом отделе иммунной системы реализуются функции иммуноцитов. Для деятельности миелоидных клеток структурная организация в виде специализированных тканей и органов не является обязательной. Лимфоидные клетки, наоборот, осуществляют свою функцию в составе организованных структур, поэтому органы периферического отдела иммунной системы являются по преимуществу лимфоидными. К ним относятся регионарные лимфатические узлы, которые дренируют определенные сегменты тела, фильтруя лимфу из барьерных тканей (кожа и слизистые оболочки). Другой лимфоидный орган - селезенка контролирует гематогенные пути. Лимфоидная ткань богато представлена в структурах, через которые фильтруется большая часть чужеродных агентов и субстанций. В коже преобладают диффузно распределенные иммуноциты, тогда как в слизистых оболочках наряду с ними имеются упорядоченные скопления лимфоидной ткани - одиночные лимфоидные фолликулы, в верхних дыхательных и пищеварительных путях - также миндалины, а в тонком кишечнике - пейеровы бляшки, аналогичные по строению лимфатическим узлам. Определенное количество лимфоцитов присутствует в солидных органах, в особенности в печени (не отражено на схеме). Пути циркуляции клеток иммунной системы делятся на кровеносные и лимфатические. По лимфатическим путям клетки поступают из барьеров в лимфатические узлы, из них - в кровоток, а из крови - в лимфатические узлы и ткани. По кровеносным и лимфатическим сообщениям происходит рециркуляция лимфоцитов - выход клеток из органов в лимфу, переход с ней в кровоток и возвращение через высокий эндотелий посткапиллярных венул в органы.

Условные обозначения: М - миелоидные клетки; NK - естественные киллеры (NK-клетки); В - B-лимфоциты; Т - T-лимфоциты; NKT - натуральные T-киллеры; ДК - дендритная клетка. Цифрами указана длительность пребывания рециркулирующих лимфоцитов в селезенке, в лимфатических узлах и в периферической крови.

Лимфатический узел содержит кору и мозговое вещество. В коре выделяют зоны с избирательной локализацией B-лимфоцитов (первичные фолликулы) и T-лимфоцитов (паракортикальная зона). NK-клетки практически отсутствуют в лимфатических узлах. Во время иммунного ответа в фолликулах формируются зародышевые центры, в которых наряду с B-клетками присутствуют T-клетки (фолликул становится вторичным). В медуллярных шнурах при этом накапливаются плазматические клетки. Афферентные лимфатические сосуды входят в узел со стороны коры, эфферентные выходят из ворот, т.е. мозговой части узла. Соответственно имеется два типа синусов - краевой и мозговой. И артерии, и вены локализуются в воротной части лимфатического узла.

Белая пульпа селезенки является эквивалентом лимфатического узла, вкраплена в виде зерен в более обширную красную пульпу. В-зона белой пульпы - первичный фолликул, который при иммунном ответе превращается во вторичный фолликул, содержащий зародышевый центр. T-клетки сосредоточены в параартериальных лимфоидных муфтах (ПАЛМ). Белую пульпу окружает маргинальная (краевая) зона, в которой присутствует особая субпопуляция B-клеток - MZB-клетки. Лимфоциты поступают в ткань белой пульпы вместе с кровью, изливающейся в краевой (маргинальный) синус. Эфферентный отток осуществляется венами, формирующимися из венозных синусов. Лимфатические сосуды в селезенке отсутствуют.

Условные обозначения: ПАЛМ - параартериальная лимфоидная муфта; MZB - B-клетки маргинальной зоны.

Иммунная система слизистых оболочек (мукозальная) представлена диффузной и структурированной составляющими. Диффузные клетки распределены в различных слоях барьерных тканей. Упорядоченная ткань представлена лимфоидными фолликулами, соединенными с региональными лимфатическими узлами лимфатическими сосудами. Наличие подобных комплексов позволяет говорить о мукозоассоциированной лимфоидной ткани - MALT (Mucosa-Associated Lymphoid Tissue), которая имеется в кишечнике - GALT (Gut-Associated Lymphoid Tissue), носоглотке - NALT (Nasopharinx-Associated Lymphoid Tissue), фаллопиевых трубах - FALT (Fallopian Tube-Associated Lymphoid Tissue), и может локализоваться (в зависимости от бактериальной нагрузки в онтогенезе) в бронхах - BALT (Bronchus-Associated Lymphoid Tissue). Наиболее обильно структурированная лимфоидная ткань присутствует в слизистой оболочке кишечника, тогда как в слизистых оболочках дыхательного и репродуктивного трактов она присутствует непостоянно.

Миндалины представляют собой неинкапсулированные скопления лимфоидной ткани под слизистой оболочкой вокруг крипт в верхних отделах пищеварительного и дыхательного трактов. У человека выделяют язычную, нёбную, глоточную и трубную миндалины. Нёбные и трубные миндалины - парные. Язычная и нёбные миндалины образуют ротоглоточный, а глоточная и трубные миндалины - носоглоточный отдел кольца Вальдейера-Пирогова. Основной формой организации лимфоидной ткани в миндалинах служат фолликулы, заселенные B-лимфоцитами. В межфолликулярном пространстве Т- и B-клетки соседствуют друг с другом.

Среди барьерных тканей кишечник, особенно тонкая кишка, содержит наибольшее количество лимфоцитов как в составе структурированной ткани, так и распределенных диффузно. В lamina propria содержатся единичные фолликулы. Свободные лимфоциты пронизывают подслизистый слой, lamina propria, а также слизистую оболочку. В последней содержатся в основном T-лимфоциты и ДК, тогда как в более глубоких слоях присутствуют все типы иммуноцитов в соотношении, сходном с таковым в периферической крови. В подслизистом слое тонкой и толстой кишки локализуются пейеровы бляшки.

Регионарная иммунная система различных органов сходна по своей общей анатомической организации: это внешний эпителиальный барьер, препятствующий инвазии микробов, располагающаяся под ним соединительная ткань, содержащая диффузно распределенные клетки различных типов, участвующие в местном врожденном и адаптивном ответе на микробы, и более отдаленно расположенные дренирующие лимфоузлы, где инициируется и развивается адаптивный иммунный ответ на проникшие микробы. Эпителиальный барьер кишечника состоит из одиночного слоя, покоящегося на базальной мембране. Подлежащая соединительная ткань - базальная мембрана в кишечнике - содержит многочисленные рассеянные лимфоциты, дендритные клетки (ДК), макрофаги и тучные клетки, опосредующие врожденный иммунный ответ и эффекторную ветвь адаптивного иммунного ответа. Слизистые ткани также содержат неинкапсулированную, но организованную вторичную лимфоидную ткань непосредственно под эпителиальным барьером, содержащую В- и T-лимфоциты, ДК и макрофаги. Эти скопления иммунных клеток, часто называемые лимфоидной тканью слизистых оболочек (MALT), служат местом инициации адаптивного иммунного ответа, специализированного для данного отдела слизистой оболочки. Захватывающие антигены ДК простирают свои дендритные отростки между эпителиальными клетками кишечника в просвет кишки, захватывая антигены и мигрируя в мезентериальные лимфоузлы, где они инициируют активацию и дифференцировку провоспалительных эффекторных T-клеток. Эти ДК экспрессируют цепь интегрина CD11b и рецептор хемокинов CX3CR1. Другие ДК присутствуют в собственной пластинке, они экспрессируют интегрин CD103, презентируют антигены наивным T-клеткам и индуцируют дифференцировку регуляторных T-клеток, частично за счет секреции TGFβ и ретиноевой кислоты. Регуляторная функция этих ДК зависит от факторов, секретируемых эпителиальными клетками кишечника.

В таблице представлено распределение лимфоцитов между зонами, ответственными за иммунный ответ. Например, вдоль желудочно-кишечного тракта расположено порядка 50 млрд лимфоцитов.

М-клетки - специализированные эпителиальные клетки, выстилающие участок слизистой оболочки над лимфоидными образованиями (единичными фолликулами, пейеровыми бляшками). Эти клетки предназначены для перемещения чужеродного антигенного материала, молекул или целых микроорганизмов из просвета кишечника во внутреннюю среду макроорганизма.

Условные обозначения: ЭК - эпителиальная клетка; Т - T-лимфоцит; В - B-лимфоцит; ДК - дендритная клетка; МФ - макрофаг.

Эпителиальная выстилка тонкого и толстого кишечника представляет собой интегральную часть врожденной иммунной системы желудочно-кишечного тракта, ответственную за реакцию на патогены, толерантность к микробам-комменсалам и захват антигенов для представления адаптивной иммунной системе кишечника. Существует несколько разных типов эпителиальных клеток кишечника, имеющих общего предшественника. К ним относятся: секретирующие слизь бокаловидные клетки на верхушке ворсинок кишечника; секретирующие цитокины; захватывающие антиген М-клетки, присутствующие в специализированных куполообразных структурах над лимфоидной тканью, и секретирующие антибактериальные пептиды клетки Панета, находящиеся на дне крипт. Клетки всех этих типов по-разному способствуют барьерной функции слизистой оболочки.

Общая площадь кишечника составляет 200-400 м². В кишечнике человека насчитывают несколько тысяч видов микроорганизмов. М-клетки представляют собой специализированные клетки эпителия тонкого кишечника, покрывающего пейеровы бляшки. В отличие от соседних эпителиальных клеток, окаймленных высокими микроворсинками с абсорбтивной функцией, М-клетки имеют более короткие ворсинки и участвуют в транспорте микробов через слизистый барьер в лимфоидную ткань, ассоциированную со слизистыми оболочками, где они передают все захваченные микробы или молекулы ДК, которые процессируют этот материал и направляются в регионарный лимфоузел, где презентуют антигенный материал и формируют оптимальный тип ответа.

Пейеровы бляшки являются неинкапсулированными лимфоидными образованиями в слизистой оболочке тонкой кишки. Их количество составляет несколько десятков длиной до 2 см. Они представлены несколькими фолликулами размерами по 0,5-3 мм, по преимуществу вторичными, содержащими зародышевый центр. По своей структуре пейеровы бляшки напоминают лимфатические узлы. В них также есть Т- и В-зоны. Особенность пейеровых бляшек состоит в наличии купола - пространства, примыкающего к эпителию, который над бляшкой представлен специализированными М-клетками. В куполе присутствуют Т- и B-лимфоциты, а несколько глубже - ДК и МФ. В целом, в пейеровых бляшках B-лимфоциты преобладают над T-лимфоцитами, а среди последних - CD4⁺ клетки над CD8⁺ клетками. Именно сюда в первую очередь поступают АГ из просвета кишечника.

Клеточный состав популяции иммуноцитов в эпителиальном и субэпителиальном слоях барьерных тканей (кожи, слизистых оболочек) различен. Сами эпителиоциты в условиях внедрения патогенов приобретают некоторые черты МФ: фагоцитарную активность, секрецию цитокинов и даже способность представлять АГ. Наряду с эпителиальными клетками, эпителиальный пласт содержит ДК и несколько разновидностей T-лимфоцитов. Содержание γδT-клеток здесь существенно выше, чем в периферической крови и вторичных лимфоидных органах, а αβT-клетки представлены в основном CD8⁺T-лимфоцитами. Часть этих клеток содержит гомодимерную форму CD8(CD8αα⁺T-клетки). Субэпителиальный слой (дерма в коже, lamina propria и подслизистый слой в слизистых оболочках) содержит более разнообразный спектр иммуноцитов, близкий к таковому периферической крови, из которой эти клетки мигрируют. Обращают внимание значительное содержание ТК и своеобразие спектра B-лимфоцитов - высокий процент В1-клеток, а среди В2-клеток - преобладание лимфоцитов, несущих IgA-рецептор. NK-клетки присутствуют в субэпителиальном, а NKT-клетки - преимущественно в эпителиальном слое.

Условные обозначения: ДК - дендритные клетки; МФ - макрофаг; в обозначениях лимфоцитов опущено слово «клетка».

Стромальные клетки в закладке вторичных лимфоидных органов (прежде всего лимфатических узлов) экспрессируют рецептор LTβR для мембранного лимфотоксина αβ2 и продуцируют хемокин CXCL13 (BLC). Последнее обстоятельство обусловливает миграцию в закладки клеток-индукторов лимфоидной ткани - LTIC (Lymphoid Tissue Inductor Cells), которые экспрессируют мембранный лимфотоксин и имеют мембранный фенотип CD45⁺CD4⁺CD3^-CD19^-. Взаимодействие лимфотоксина LTα/β2 с рецептором LTβR порождает сигналы, которые вызывают экспрессию генов IL-7 и хемокинов, привлекающих Т- и B-клетки, что служит условием заселения органа лимфоцитами указанных типов. В последующем эта способность стромальных клеток поддерживается благодаря их взаимодействию с лимфоцитами (преимущественно с B-лимфоцитами), передающими в стромальную клетку сигналы, которые обеспечивают способность продуцировать хемокины и гомеостатические цитокины - факторы выживания Т- и B-клеток.

Условные обозначения: LTIC - клетка-индуктор лимфоидной ткани; ЛФ - лимфоцит; LT - лимфотоксин; CXCR, CCR7 - рецепторы для хемокинов; CCL9, CCL21, CXCL13 - хемокины.

Пребывание лимфоцитов в органах и структурах иммунной системы временно, поскольку они находятся в процессе непрерывной рециркуляции. Важным этапом рециркуляции является возвращение клеток из кровотока в лимфоидные органы, регулирующее динамическое постоянство их состава. Этот процесс, называемый хомингом, обеспечивается молекулами адгезии, которые позволяют клеткам преодолеть тканевые барьеры, а также хемокиновыми рецепторами, индуцирующими реакцию на сигналы хемокинов, дифференцированно секретируемых клетками стромы различных отделов лимфоидных органов и, таким образом, направляющих движение лимфоцитов.

Миграция лимфоцитов из сосудистой сети в ткани подчиняется в принципе тем же закономерностям, что и миграция в воспаленную ткань фагоцитов. Разница состоит в том, что условием миграции миелоидных клеток-фагоцитов является предварительное действие провоспалительных цитокинов на эндотелий сосудов, индуцирующее экспрессию молекул адгезии, в то время как лимфоциты мигрируют через высокий эндотелий посткапиллярных венул вторичных лимфоидных органов, на клетках которого молекулы адгезии экспрессированы конститутивно. Условием эмиграции лимфоцитов является экспрессия ими селектина L (CD62L), называемого «рецептором хоминга лимфоцитов», а также интегрина LFA-1 (CD11a/ CD18). Селектин L взаимодействует с лигандами - молекулами CD34 и GLyCAM-1, которые называют «адрессинами эндотелиальной клетки». Слабое взаимодействие между этими молекулами обеспечивает качение (роллинг) лимфоцитов вдоль сосудистой стенки. Последующая взаимосвязь молекул LFA-1 лимфоцита с его рецептором ICAM-1 (CD54) на эндотелии обеспечивает прочную адгезию. Трансмиграция между эндотелиальными клетками обусловлена реакцией лимфоцитов, несущих рецептор CCR7, на выделяемый эндотелиальными клетками хемокин CCL19 (ELC). До этого момента Т- и B-лимфоциты мигрируют в ответ на одни и те же сигналы. Проникнув в ткани, эти клетки проникают в различные отделы лимфоидного органа, что определяется хемокинами, секретируемыми стромальными клетками этих отделов, поскольку Т- и B-лимфоциты несут соответствующие хемокиновые рецепторы.

Условные обозначения: LFA (Lymphocyte Function-Associated antigen) - интегрин αLββ (CD11a/CD18); ICAM (InterCellular Adhesion Molecule 1) - рецептор молекулы LFA-1.

Проникновение лимфоцитов из кровотока во вторичные лимфоидные органы (в типичном случае - в лимфатические узлы) определяется взаимодействием адгезивных молекул лимфоцитов и их лигандов на поверхности эндотелиальных клеток: CD62L - CD34, CD15 или GlyCAM и LFA-1 - ICAM-1. Перемещение лимфоцитов разных классов в соответствующие зоны лимфоидного органа происходит посредством выделения стромальными клетками этих зон хемокинов и наличием на поверхности лимфоцитов соответствующих рецепторов. Стромальные клетки фолликулов выделяют хемокины CXCL12 (SDF-1) и CXCL13 (BLC), которые распознаются хемокиновыми рецепторами B-клеток CXCR4 и CXCR5 соответственно. ДК, локализующиеся в строме паракортикальной зоны, секретируют хемокины CCL19 (ELC) и CCL21 (SLC), различаемые рецептором T-клеток CCR7. Это определяет направление миграции и локализацию Т- и B-лимфоцитов после их поступления в ткань лимфатического узла или пейеровой бляшки.

Условные обозначения: SDF-1 - Stroma-Derived Factor 1; BLC - B Lymphocyte Chemokine; ELC - EBI-1-Ligand Chemokine; SLC - Secondary Lymphoid-tissue Chemokine; GlyCAM - Glycosilated Cell Adhesion Molecule.

ДК характеризуются набором экспрессируемых хемокиновых рецепторов, которые определяют их локализацию. Незрелые клетки несут хемокиновые рецепторы, которые определяют их миграцию из кровотока в барьерные ткани. Их дифференцировка в зрелые ДК сопровождается сменой хемокиновых рецепторов. При этом ДК покидают барьерные ткани и перемещаются во вторичные лимфоидные органы, где закрепляются в Т-зависимых зонах, клетки которых секретируют хемокины, распознаваемые их рецепторами. Эти миграции соответствуют изменению функциональных задач, выполняемых дендритными клетками на указанных стадиях развития: незрелые клетки поглощают и обрабатывают АГ, поступающие в организм через барьеры, а зрелые ДК представляют фрагменты этих АГ T-клеткам во вторичных лимфоидных органах.

На поверхности T-клеток в процессе активации и дифференцировки в эффекторные клетки и клетки памяти происходит смена хемокиновых рецепторов и молекул адгезии, но в противоположном направлении по сравнению с дендритными клетками. Наивные T-клетки имеют молекулы адгезии и хемокиновые рецепторы, обеспечивающие их миграцию в Т-зоны вторичных лимфоидных органов. Под влиянием активации, а также в процессе дифференцировки клеток памяти происходит смена рецепторов, определяющих направление миграции T-клеток. Утрата рецептора хоминга во вторичные лимфоидные органы CD62L и хемокинового рецептора CCR7 приводит к потере способности поступать в процессе рециркуляции в Т-зоны лимфатических узлов и других органов периферического звена иммунной системы. Приобретение нового набора интегринов и хемокиновых рецепторов обеспечивает их миграцию в различные барьерные ткани и очаги воспаления. При этом имеются особенности в преимущественных направлениях миграции Th1- и Th2-клеток. C другой стороны, миграция в различные отделы барьерных тканей требует экспрессии на поверхности T-клеток различных молекул адгезии и хемокиновых рецепторов.

Разновидность T-клеток памяти - центральные клетки памяти - по миграционным характеристикам совпадает с наивными T-клетками, т.е. направляются в Т-зависимую зону, тогда как эффекторные T-клетки памяти мигрируют аналогично эффекторным T-лимфоцитам и направляются в ткани.

Условные обозначения: CXCR - рецепторы α CXC-хемокинов, CCR - рецепторы β CC-хемокинов; обозначения CC или CXC определяются взаиморасположением остатков цистеина ©: они соседствуют друг с другом (вариант CC) или разделены любым другим остатком (CXC); CLA (Cutaneous Lymphocyte Antigen) - антиген лимфоцитов, мигрирующих в кожу.

Набор молекул адгезии - рецепторов хоминга на поверхности лимфоцитов - определяет направление их миграции в различные отделы иммунной системы. Мембранный селектин-L, экспрессируемый наивными T-клетками, обеспечивает их миграцию в Т-зоны вторичных лимфоидных органов, поскольку высокий эндотелий посткапиллярных венул этих органов экспрессирует адрессины CD34 и GlyCAM, распознаваемые L-селектином. Экспрессия β2-интегрина LFA-1, участвующего в трансмиграции любых лимфоцитов, важна для миграции эффекторных T-клеток и T-клеток памяти в барьерные ткани, особенно при наличии в них воспаления, когда эндотелиальные клетки, активированные цитокинами, экс-прессируют молекулу ICAM-1, служащую рецептором молекулы LFA-1. Для миграции в слизистую оболочку кишечника, но не других барьерных тканей, важна экспрессия на T-клетках α4β7-интегрина, распознающего молекулу MadCAM на эндотелии сосудов кишечника. Рецептором хоминга эффекторных T-клеток и T-клеток памяти в кожу является селектин CLA (Cutaneous Lymphocyte Antigen), различающий Е-селектин кератиноцитов.

Условные обозначения: GlyCAM - Glycosilated Cell-Adhesion Molecule; MadCAM - Mucosa-associated Cell Adhesion Molecule.

Хемокиновые рецепторы, семикратно пронизывающие мембрану, связаны с белком G. Изменение конформации белка G приводит к его диссоциации на цепь α и димер βγ. α-Цепь участвует в активации аденилатциклазы, что способствует накоплению cAMP. Димер βγ участвует в запуске процессов, приводящих к полимеризации актина и к другим изменениям цитоскелета, а также к усилению экспрессии молекул адгезии, что обеспечивает хемотаксис, а также активацию клеток. Условные обозначения: cAMP - циклический аденозинмонофосфат; PLCβ2 - фосфолипаза C, изоформа β2; IP3 - инозитол-3-фосфат; DAG - диацилглицерин; PKC - протеинкиназа C; Ca²⁺ - повышение уровня внутриклеточных ионов Ca²⁺ ; Ca²⁺ -кaнaлы - кальциевые каналы.

Различия путей миграции наивных и активированных/эффекторных лимфоцитов определили существование нескольких кругов их рециркуляции. Представления о путях рециркуляции разработаны преимущественно для T-лимфоцитов, составляющих основную массу рециркулирующих клеток. Автономность кругов рециркуляции относительна: они пересекаются в брыжеечных лимфатических узлах, в которые могут поступать и наивные, и эффекторные T-клетки. Учитывая существование особых требований к рецепторному аппарату клеток для их поступления в слизистую оболочку кишечника, иногда выделяют отдельный путь повторной циркуляции T-клеток через кишечник.

Под гомеостазом понимают постоянство тех или иных показателей и функций живых организмов. Численность клеток иммунной системы подвержена гомеостатическому контролю. Он особенно важен для таких динамических клеточных популяций, как популяции лимфоцитов, которые диффузно распределены в организме и непрерывно перемещаются.

В норме лимфоцитарные ниши полностью заняты клетками. В случае недостаточного заполнения пространств включается механизм гомеостатической пролиферации, в результате которого достигается наполнение ниши клетками. В случае переполнения (например, при введении клеток извне или их чрезмерной пролиферации), когда клеткам не хватает ресурсов, необходимых для выживания, происходит гибель клеток по механизму апоптоза.

Выживаемость наивных лимфоцитов зависит от сигналов двух типов - от антигенных рецепторов и цитокинов. Рецептор наивных В-лимфоцитов генерирует сигналы выживания даже в отсутствие антигена, а наивные Т-лимфоциты распознают различные аутоантигены относительно «слабо», чтобы генерировать сигналы выживания. Цитокины также служат существенным фактором выживания наивных лимфоцитов, экспрессируют рецепторы этих цитокинов. Это интерлейкин-7 (IL-7), способствующий выживаемости наивных Т-клеток, и активирующий В-клетки фактор (BAFF), необходимый для выживания наивных В-клеток. Пул наивных лимфоцитов в состоянии покоя поддерживается на довольно постоянном уровне благодаря балансу между числом спонтанно погибающих клеток и новых лимфоцитов, образующихся в генеративных лимфоидных органах. Любая утрата лимфоцитов приводит к компенсаторной пролиферации оставшихся клеток и повышению их выхода из генеративных органов.

Лимфоцитарная ниша - это объем участков в лимфоидных органах, способных привлекать и обеспечивать выживаемость лимфоцитов того или иного типа. Привлечение лимфоцитов в лимфоцитарную нишу и обеспечение их выживаемости достигаются прежде всего секрецией стромальными клетками, формирующими микроокружение лимфоцитов в данных участках, соответствующих факторов. В качестве привлекающих факторов выступают хемокины (возможно, и другие хемоаттрактанты), для которых на поверхности лимфоцитов данного типа имеются рецепторы. Кроме этого, для проникновения клеток в нишу требуется экспрессия ими молекул адгезии, которые позволяют клетке преодолеть барьер в виде сосудистой стенки и фиксироваться в нише за счет адгезии на клетках стромы. Выживаемость обеспечивается наличием необходимых ресусрсов. Помимо питательных веществ и других жизненно необходимых материалов, которые поставляются с кровью, они включают специфические факторы (обычно цитокины), которые обеспечивают выживаемость клеток. Выживаемость T-лимфоцитов обеспечивается не только гуморальными факторами, но и HLA-зависимыми контактными взаимодействиями с дендритной клеткой, представляющей T-лимфоциту аутологичный пептид. В свою очередь, способность стромальных клеток секретировать хемокины и обеспечивать мигрирующие клетки факторами выживания, индуцируется и затем поддерживается в результате их взаимодействия с лимфоидными клетками.

Условные обозначения: ДК - дендритная клетка; TCR (T Cell Receptor) - антигенраспознающий рецептор T-клеток; HLA + пептид - комплекс молекулы HLA и презентируемого пептида.

Контроль численности клеток в популяциях лимфоцитов осуществляется независимо для наивных клеток и клеток памяти, имеющих практически не перекрывающиеся ниши. Эффекторные клетки не подвержены гомеостатическому контролю: они должны погибнуть после завершения генетически определенного срока их жизни, поскольку они нужны организму только в период осуществления иммунного ответа. В то же время в иммунной системе функционируют механизмы, ограничивающие продолжительность и интенсивность иммунного ответа.

Cобственные ниши имеют и, следовательно, подчиняются автономному гомеостатическому контролю следующие популяции лимфоцитов: B-клетки, γδT-клетки, наивные αβT-клетки, αβT-клетки памяти, NK-клетки. CD4⁺ и CD8⁺ субпопуляции αβT-клеток обладают относительно автономным гомеостатическим контролем: некоторые факторы гомеостаза являются общими для обеих субпопуляций, другие - специфичны для каждой из них. Особенности гомеостатической регуляции других субпопуляций αβT-лимфоцитов, а также субпопуляций B-клеток пока не выяснены.

Выживаемость и гомеостатический контроль различных типов лимфоцитов определяются разными факторами. Наиболее сложный комплекс факторов вовлечен в наблюдение за гомеостазом наивных T-лимфоцитов. Он включает гуморальный фактор - IL-7 и контактное взаимодействие: распознавание аутологичного пептида в составе молекул HLA. Для поддержания жизнеспособности B-клеток требуется воздействие гуморального фактора - цитокина BAFF и связывание BCR с неизвестным лигандом.

В случае T-клеток памяти для сохранения жизнеспособности требуются только гуморальные факторы - цитокины IL-15 и IL-7. Последний служит гомеостатическим фактором также для NK-клеток. Лимфоциты получают все перечисленные стимулы, необходимые для выживания, периодически - в период пребывания в своих нишах.

Условные обозначения: указаны рецепторы (обозначены буквой R) для гомеостатических цитокинов.

Жизнеспособность T-клеток поддерживается благодаря получению клетками двух сигналов. Один из них возникает при взаимодействии IL-7 с рецептором (IL-7R) на поверхности T-клетки. Второй сигнал имеет контактную природу. Он генерируется в результате распознавания TCR пептидов в составе молекул HLA классов I (в случае CD8⁺ T-клеток) или II (в случае CD4⁺ T-клеток). T-лимфоциты получают сигналы, поддерживающие их жизнеспособность, во время прохождения Т-зон вторичных лимфоидных органов в процессе рециркуляции. Отсутствие одного из сигналов приводит к апоптозу клеток. При дефиците IL-7 гибель T-клеток происходит быстро, при дефиците контактных сигналов - в течение нескольких недель (для CD4⁺ T-клеток - до месяца).

Гомеостаз численности наивных T-клеток обеспечивается с участием IL-7, который секретируют стромальные клетки. Уровень его секреции регулируется по принципу обратной связи. При чрезмерном накоплении T-клеток они индуцируют синтез стромальными клетками TGFβ, который подавляет секрецию теми же клетками IL-7. Это приводит к гибели части T-лимфоцитов. При снижении их численности стимул к усилению выработки TGFβ устраняется и секреция IL-7 растормаживается. Миграция наивных и эффекторных Т-лимфоцитов. Наивные Т-лимфоциты хомируют в лимфатические узлы как результат связывания L-селектина с его лигандом - хемокинами CCL19 и CCL21, экспонированными на поверхности HEV. Активированные Т-лимфоциты, включая эффекторные клетки, хомируют в очаги инфекции, локализованные в периферических тканях, и эта миграция опосредована Е- и Р-селектинами, интегринами и хемокинами, которые образуются в очаге инфекции. В миграции Т-эффекторов и Т-клеток памяти участвуют дополнительные хемокины и рецепторы к ним.

При снижении численности наивных T-клеток (опустошение ниши) включается механизм гомеостатической пролиферации, направленный на восстановление числа клеток. Гомеостатическая пролиферация запускается под влиянием тех же стимулов, которые обусловливают выживаемость наивных T-клеток при их нормальном содержании, - связывания IL-7 с IL-7R и взаимодействия комплекса «HLA + пептид» с TCR; не исключено участие дополнительного фактора, индуцируемого лимфопенией (на рисунке - фактор X). В процессе гомеостатической пролиферации происходит смена мембранного фенотипа клеток: наивные T-клетки приобретают фенотип эффекторных T-клеток памяти: изменяется спектр молекул адгезии, хемокиновых рецепторов, изотип молекулы CD45R (вместо CD54RA экспрессируется молекула CD45R0). В отличие от клоноспецифической индукции T-клеток памяти при иммунном ответе, при гомеостатической пролиферации индукция фенотипа клеток памяти осуществляется поликлонально.

Условные обозначения: HLA + пептид - комплекс молекулы главного комплекса гистосовместимости человека и пептида.

Показаны сроки проявления ряда ключевых событий в развитии иммунной системы в эмбриональном периоде у человека. Все эти события укладываются в период между 5 и 30 (большая часть - между 5 и 15) неделями развития.

Вне зависимости от основного типа иммунного ответа, его традиционно разделяют на индуктивную и эффекторную (продуктивную) фазы. В конце индуктивной фазы передача информации об антигене от клеток врожденного иммунитета (антигенпрезентирующих клеток) передается инициаторам и эффекторам адаптивного иммунитета - T-клеткам.

Врожденный иммунитет - это основа иммунного ответа. При внедрении патогенов они распознаются рецепторами врожденного иммунитета характерные молекулярные комплексы - PAMP, которые активируют фагоцитоз, воспаление и другие реакции, направленные на элиминацию микроорганизмов. Врожденный ответ усиливается при одновременном распознавании «сигналов опасности» - DAMP, как правило, поступающих от собственных тканей, подвергшихся патогенному воздействию. Алгоритм иммунного ответа зависит от эффективности врожденных реакций: при удалении патогена ответ завершается, а при его сохранении вовлекается более специфичный - адаптивный - ответ. Основной тип ответа продиктован локализацией патогена: клеточный - при внутриклеточном его расположении, а гуморальный - при внеклеточном. Затем выбирается путь дальнейшего развития иммунного ответа по клеточному или гуморальному пути - через индукцию дифференцировки разновидностей T-хелперов (Th1, Th2, Th17 и т.д.). Наконец, при участии этих T-хелперов происходит дифференцировка эффекторных иммуноцитов, в том числе T-киллеров и параллельно - клеток памяти. Эффекторная фаза иммунного ответа состоит в реализации функции эффекторных клеток в форме клеточной или гуморальной иммунной защиты организма. Затем, благодаря включению регуляторных механизмов, иммунные реакции ограничиваются и прекращаются. Активация клеток памяти осуществляется при последующей встрече с тем же АГ - при вторичном иммунном ответе, который протекает в принципе так же, как первичный, но развертывается быстрее, сильнее и специфичнее.

Представлена временная динамика иммунного ответа в различных проявлениях. Индуктивная фаза ответа реализуется в первую неделю после поступления в организм АГ. Начиная с 3-5 суток, формируется эффекторная фаза ответа, которая продолжается около 2 нед. Образовавшиеся в этот период антитела и эффекторные клетки присутствуют в организме в количестве, достаточном для осуществления защиты и завершения эффекторной стадии. Этот период соответствует фазе протективного иммунитета, который представляет собой не столько процесс, сколько состояние: благодаря наличию эффекторных факторов, выработанных ранее, организм устойчив к инфицированию данным патогеном. Cтaновление иммунологической памяти завершается в эти же сроки (через 15-20 сут после поступления АГ) благодаря дифференцировке Т- и B-клеток памяти. Наличие иммунологической памяти означает готовность к более эффективному ответу на повторное поступление патогена в течение от нескольких месяцев до нескольких лет.

Различают три основных типа локализации патогена - внеклеточная и два варианта внутриклеточной: в цитозоле (цитоплазматическая) и в гранулах (эндосомальная). Расположение патогена определяет три типа иммунного ответа, направленных на формирование эффекторных механизмов, способных обеспечить защиту от агентов указанной локализации. Внеклеточные патогены могут быть инактивированы и подготовлены антителами для опсонофагоцитоза, действием комплемента и т.д.; адекватной формой иммунного ответа против таких патогенов является гуморальный иммунный ответ. Патогены, обитающие в эндосомах (вследствие неэффективного фагоцитоза), могут быть убиты при условии активизации фагоцитировавших клеток, что достигается их стимуляцией цитокинами, продуцируемыми T-клетками - IFNγ, TNF и др. Наконец, патогены, локализующиеся в цитозоле, могут быть уничтожены лишь вместе с инфицированной клеткой; адекватной формой ответа против этих патогенов является цитотоксический клеточный ответ.

Представлена кинетика врожденного и адаптивного иммунного ответа на вирусную инфекцию. Механизмы, посредством которых врожденный иммунитет предотвращает развитие вирусной инфекции, опосредованы интерферонами типа I и NK-клетками, элиминирующими инфицированные клетки. Механизмы индукции интерферонов типа I вирусами реализуются в следующей последовательности. Вирусные нуклеиновые кислоты и белки распознаются врожденными клеточными рецепторами различных семейств (TLR, цитозольных RIG-подобных рецепторов, или RLR, включающих MDA-5, RIG-I, DAI и др.), которые активируют факторы транскрипции (белки IRF), стимулирующие продукцию интерферонов типа I: IFNα и IFNβ. Интерфероны типа I повышают цитотоксичность NK-клеток и CD8⁺ CTL и способствуют дифференцировке наивных T-клеток в хелперные T-клетки субпопуляции Th1. Эти эффекты усиливают врожденный и адаптивный иммунитет против внутриклеточных инфекций, вызываемых вирусами.

Адаптивный иммунитет опосредован нейтрализующими антителами, которые блокируют инфекцию, и T-киллерами, убивающими инфицированные клетки.

При инфекциях, вызванных внутриклеточными микробами, киллинг посредством CTL играет существенную роль в ликвидации резервуара инфекции. Опосредованный CTL-киллинг включает специфическое распознавание клеток-мишеней и секрецию белков, индуцирующих клеточную гибель.

а) Вирус проникает в эпителиальную клетку, провирусная ДНК встраивается в хромосому.

б) Cинтезируются компоненты вируса, из которых процессируются пептидные антигены. Они экспрессируются на поверхности клетки в комплексе с молекулами HLA-I. Так проявляется «запрос» клетки к T-киллеру: «Убей меня!»

в) Киллер активируется при распознавании клетки-мишени, используя антигенный рецептор, связавшийся с комплексом «HLA-I + вирусный пептид», корецептор CD8 и молекулы адгезии.

г) CTL убивают клетки-мишени двумя основными механизмами.

Молекулы HLA-I построены из формирующей пептидсвязывающую полость полиморфной α-цепи, и нековалентно связанной с неполиморфным β2-микроглобулином (β₂ m). Вирусные белковые антигены, поступающие в цитозоль, процессируются протеасомой, и пептиды длиной порядка 10 аминокислотных остатков транспортируются в эндоплазматический ретикулум, где они связываются с молекулами HLA-I. Эти структуры перемещаются через комплекс Гольджи и транспортируются на клеточную поверхность экзоцитными везикулами. Как только эти комплексы начинают экспрессироваться на поверхности клеток, их могут распознавать специфичные для пептидного антигена CD8⁺T-клетки.

Открытие фундаментальной роли МНС в том числе системы лейкоцитарных антигенов человека HLA (Human Leukocyte Antigens) при распознавании встроенных в них антигенов CD4⁺ и CD8⁺ T-клетками, произвело революцию в области иммунологии и во многом содействовало пониманию процессов активации и функционирования лимфоцитов. HLA-гены классов I и II представляют собой наиболее полиморфные гены, присутствующие в геноме. У человека гены HLA расположены на коротком плече хромосомы 6 и занимают крупный сегмент ДНК протяженностью около 3500 пар оснований (kb).

Три локуса генов HLA-II носят названия HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR. Каждая молекула HLA-II представляет собой гетеродимер, состоящий из α-и β-полипептидов, а локусы DP, DQ и DR содержат отдельные гены, обозначенные А или B, кодирующие α- и β-цепи соответственно. Молекулы HLA-I конститутивно экспрессируют практически все ядросодержащие клетки, тогда как молекулы HLA-II экспрессированы только дендритными клетками, B-лимфоцитами, макрофагами и клетками немногих других типов. Такой характер экспрессии обусловлен функциями рестриктированных по классу I и классу II T-клеток. Эффекторные функции рестриктированных по классу I CD8⁺T-клеток - это распознавание и уничтожение клеток, инфицированных внутриклеточными микробами, а также клеток опухолей. Экспрессия молекул HLA-I обеспечивает систему представления вирусных и опухолевых антигенов. В отличие от этого рестриктированные по классу II хелперные CD4⁺ T-лимфоциты обладают рядом функций, требующих распознавания антигенов, представляемых антигенпрезентирующими клетками.

Молекулы HLA-I конститутивно представлены на всех ядросодержащих клетках. Cуществует три гена класса I - HLA-A, HLA-B и HLA-C, кодирующие три HLA-молекулы класса I с теми же наименованиями. Наследуются эти гены кодоминантно, в связи с чем на клетках каждого человека экспрессированы по 6 молекул HLA-I - по 3 от каждого из родителей. Экспрессия молекул HLA-I обеспечивает систему представления вирусных и опухолевых антигенов.

Исходным событием, включающим иммунный ответ, является представление (презентация) антигенных эпитопов клетками врожденного иммунитета (антигенпрезентирующими клетками) Т-лимфоцитам, обеспечивающим адаптивный ответ. В этом акте отражается первичность реакции врожденного иммунитета и ее обязательность для включения адаптивного, более специфичного, иммунного ответа.

Cуществует три типа «профессиональных» антигенпрезентирующих клеток - ДК, активированные МФ и B-лимфоциты. Они отличаются способами поглощения АГ (фагоцитоз или пиноцитоз, в том числе осуществляющийся с участием антигенраспознающих рецепторов), особенностями экспрессии молекул HLA-II и костимулирующих молекул, а также способностью активировать наивные T-лимфоциты (присуща только ДК), T-хелперы 2 типа и фолликулярные T-хелперы.

Взаимодействуя с патогенами АГ в барьерных тканях, дендритные клетки поглощают их (с помощью эндоцитоза) и под влиянием провоспалительных цитокинов перемещаются в тканевую жидкость, а затем - в лимфу, в которой они приобретают характерную форму вуалевых клеток. Одновременно изменяется мембранный фенотип этих клеток: усиливается экспрессия молекул HLA-II, костимулирующих молекул, появляются β1-интегрины и хемокиновый рецептор CCR7. В это время осуществляются процессинг АГ и экспрессия его пептидных и других антигенов на поверхности клетки в составе молекул HLA и CD1. Попав с лимфой в лимфатические узлы, зрелые ДК поступают в Т-зоны, стромальные клетки которых вырабатывают хемокины CCL19 и CCL21, распознаваемые рецептором ДК CCR7. Проникновению в лимфатический узел способствуют также вырабатываемые здесь воспалительные хемокины CCL2, 7, 8; МCР1, 2, 3. В Т-зоне лимфатических узлов созревшие ДК (признак созревания - экспрессия молекул CD83) сами начинают синтезировать CCL19- и CCL21-хемокины, распознаваемые CCR7-рецептором T-клеток. Это служит предпосылкой сближения ДК с T-лимфоцитами, обязательного для формирования иммунного синапса, который, в свою очередь, является условием осуществления представления АГ с участием молекул межклеточных взаимодействий.

Условные обозначения: VLA-4 (Very Late Antigen 4) - α4β1-интегрин; TNF (Tumor Necrosis Factor) - фактор некроза опухоли; HLA-II (Human Leukocyte Antigen II) - молекулы главного комплекса гистосовместимости человека класса II; CCL2, CCL7, CCL8, CCL19, CCL21 - β-хемокины; CCR7 - рецептор для CCL19 и CCL21; CLA (Cutaneous Lymphocyte Antigen) - антиген кожи T-лимфоцитов; CD1a - молекула, презентирующая гликолипидный антиген.

Миграция ДК и T-лимфоцитов определяется наличием на их поверхности рецепторов, распознающих хемокины, продуцируемые в определенных участках иммунной системы. При созревании происходит смена этих рецепторов, имеющая для указанных типов клеток противоположную направленность. Так, ДК, локализующиеся в барьерных тканях, экспрессируют рецептор CCR7 для хемокинов CCL19 (ELC) и CCR21 (SLC). Хемокин CCL21 вырабатывается клетками высокого эндотелия посткапиллярных венул вторичных лимфоидных органов (прежде всего - лимфатических узлов). Оба хемокина продуцируются стромальными клетками Т-зон лимфоидных органов. Оказавшись в Т-зоне лимфоидных органов, ДК превращаются в зрелые интердигитальные клетки, которые не экспрессируют рецептор CCR7, но сами вырабатывают хемокины CCL21 и CCL19. Помимо незрелых ДК, указанные хемокины привлекают наивные T-лимфоциты, которые также экспрессируют CCR7. Это определяет их способность заселять Т-зоны лимфоидных органов и возвращение в них в процессе рециркуляции. После представления АГ дендритными клетками T-лимфоцитам, они активируются и дифференцируются в эффекторные клетки или T-клетки памяти. Эти процессы сопровождаются сменой спектра хемокиновых рецепторов и утратой T-клетками способности мигрировать в Т-зоны лимфатических узлов и других вторичных лимфоидных органов.

Условием формирования иммунного ответа является специфичность T-лимфоцитов по отношению к АГ. Накопление T-клеток в региональном лимфатическом узле осуществляется с помощью специального механизма. Из венозной крови в лимфатический узел попадают лимфоциты, несущие TCR, специфичные к разным антигенным пептидам. В Т-зонах лимфатических узлов T-лимфоциты вступают в адгезивные взаимодействия с дендритными клетками. Однако устойчивый комплекс (иммунный синапс) формируется лишь при том условии, что T-клетка распознает антигенные пептиды, которые экспрессирует дендритная клетка в составе молекул HLA. Эти T-клетки задерживаются в лимфатическом узле. Этот процесс называется улавливанием (рекрутированием) антигенспецифических T-лимфоцитов. Эти клетки, получив многочисленные сигналы от ДК, клонируют в Т-зависимой зоне лимфатического узла, а затем поступают в циркуляцию.

C момента взаимодействия T-лимфоцитов с дендритными клетками иммунные процессы приобретают клональный характер: с этого события начинается адаптивный иммунный ответ. Cреди многочисленных клонов T-лимфоцитов в реакцию вовлекается ограниченное их число (на рисунке - один), клетки которого распознают антиген, презентируемый дендритными клетками, активируются и подвергаются пролиферативной экспансии.

а. В молекуле чужеродного белка, поступившего в антигенпрезентирующую клетку (АПК), имеются линейные эпитопы размером 10-20 аминокислотных остатков, которые могут распознаваться T-клетками.

б. Белок разрушается в эндосомах или в протеасомах, и из него вырезается множество пептидов.

в. В эндоплазматическом ретикулуме происходит встраивание определенного пептида в молекулу HLA I или II класса с последующей экспрессией комплекса HLA + эпитоп на поверхности АПК.

г. Рецептор T-клетки распознает одновременно презентируемые эпитоп и HLA, взаимодействует с АПК, активируется и клонирует.

Дендритная клетка (ДК) захватила чужеродный материал в эпителиальном барьере. C током лимфы она попала в регионарный лимфоузел, где под влиянием хемокинов и рецепторов к ним расположилась в Т-зависимой зоне На поверхности ее отростков экспрессируются 500 тыс. комплексов HLA + эпитоп. Рецептор T-клетки распознает одновременно презентируемые эпитоп и HLA, взаимодействует с АПК, активируется и клонирует. Через несколько суток численность клона достигает 50-100 тыс. дифференцированных T-клеток.

Покоящиеся лимфоциты неспособны эффективно отреагировать на чужеродные антигенные субстанции. Для индукции активации и последующей дифференцировки в эффекторные клетки им требуются предварительная обработка АГ и дополнительные стимулы (костимуляция). То и другое обеспечивают АПК, как правило, относящиеся к клеткам врожденного иммунитета. При первом контакте с АГ роль АПК могут выполнять только наиболее эффективные из них - ДК. Инструментом презентации пептидов служат молекулы HLA, в состав которых включается фрагмент АГ (Т-эпитоп). Костимуляция осуществляется путем взаимодействия специализированных (костимулирующих) молекул поверхности АПК и Т-клетки. В процессе презентации пептидов в составе молекул HLA распознавание антигенсвязывающим рецептором Т-клеток происходит одновременно HLA и АГ, что получило название «двойное распознавание».

Rolf Zinkernagel и Peter Doherty получили в 1996 г. Нобелевскую премию по физиологии или медицине «За открытия, касающиеся специфичности клеточноопосредованной иммунной защиты». Авторы убедительно продемонстрировали, что антигенсвязывающие рецепторы Т-клеток должны одновременно распознавать чужеродную молекулу, например, молекулу вируса, встроенную в молекулу МНС (в том числе HLA) собственного организма, презентируемых другими клетками. Такое взаимодействие получило название «двойное распознавание».

АПК содержит в составе молекул HLA I и II классов пептидный фрагмент АГ (окрашен красным цветом). Пептид вместе с прилежащим участком молекул HLA распознается TCR с участием корецептора CD4 в случае представления T-хелперам антигенного пептида в составе молекул HLA-II или с участием корецептора CD8 при представлении АГ в составе молекул HLA-I T-киллерам. Затем происходит взаимодействие костимулирующих молекул - CD28 со стороны T-клетки и В7 (CD80 или CD86) со стороны АПК. Комплекс костимулирующих молекул делает действенным распознавание T-клеткой АГ: в его отсутствие T-клетка вместо активации и дифференцировки в эффекторную клетку переходит в состояние анергии. В другом варианте T-клетка взаимодействует с В7 через другую молекулу CTLA-4, обладающую ингибиторным действием на T-клетку.

Открыты любопытные механизмы «общения» между дендритными клетками. Оказалось, что одни клетки могут «отобрать» себе молекулы, расположенные на мембранах других, и «переодеться» в них. Одна ДК2, которая еще не фагоцитировала и не перерабатывала чужеродный материал, может «откусить» подготовленный для презентации комплекс HLA + антиген на ДК1. Он отбирается вместе с фрагментом плазматической мембраны и выставляется на мембране ДК2. Это явление назвали трогоцитозом, от греческого слова «трого», означающего откусывание.

Впервые трогоцитоз визуализировали in vitro. На рисунке показано, как дендритные клетки захватывают фрагменты плазматической мембраны и встраивают их в собственные мембраны. Дендритные клетки, прокрашенные двумя разными флюоресцентными красителями - зеленым и красным, инкубировали совместно. На 216-й минуте хорошо видны вверху пары соединенных зеленых с красными клеток, причем в зеленых ДК хорошо видны красные фрагменты - вкрапления от чужой мембраны. Примечательно, что клетки, лишившиеся части своей мембраны, не погибали и не утрачивали своих функций. Они продолжали активно двигаться и взаимодействовать с новыми клетками.

Условием успешного представления АГ является формирование иммунологического синапса - специализированной формы межклеточного взаимодействия, в котором участвуют молекулы адгезии, антигенраспознающие рецепторы, костимулирующие и другие молекулы. На рисунке прослежены фазы формирования синапса с использованием мечения молекул β2-интегрина LFA-1 (на рисунке окрашен синим) и T-клеточного рецепторного комплекса TCR + CD3 (на рисунке - красный). Исходное диффузное распределение молекул на поверхности T-клетки при контакте с АПК сменяется формированием скопления названных молекул в виде пятна, в центре которого вначале локализуется LFA-1, а на периферии - TCR + CD3. В случае наличия сродства TCR к АГ происходит «созревание» синапса, что выражается в перемещении комплексов TCR + CD3 в его центр, а LFA-1 - на его периферию. На основе визуального подобия такое состояние обозначается как «бычий глаз». Иммунный синапс обозначается так же, как надмолекулярный активационный комплекс (SMAC - SupraMolecular Activation Complex), с выделением его центрального (cSMAC) и периферического (pSMAC) отделов.

Помимо указанных на предыдущем рисунке, в формировании иммунологического синапса (SMAC) участвует большое число мембранных молекул T-лимфоцитов и антигенпрезентирующих клеток. Начальные фазы формирования синапса происходят с участием молекул адгезии, взаимодействующих попарно: LFA-1 - ICAM и ICAM - LFA-1, а также CD2 - CD58 (первой в каждой паре указана молекула T-клетки, второй - антигенпрезентирующей клетки). Молекулы интегринов и их рецепторов по длине превосходят остальные молекулы, участвующие в формировании синапса, поэтому их перемещение на периферию синапса создает условия для обеспечения контакта между остальными парами молекул. В центре синапса находятся основные распознающие молекулы - пары соединившихся молекулярных комплексов TCR + CD3 и HLA + пептид. Эти молекулы мигрируют в данный участок мембраны со всей клеточной поверхности. В распознавание комплекса пептид + HLA вовлекаются также корецепторы (в случае T-хелперов - CD4), контактирующие с соответствующим типом молекул HLA. Наконец, в центральной части синапса оказываются также пары костимулирующих молекул: CD28 - CD80/CD86, а также CD154 - CD40 (последние на схеме не показаны). В цитоплазме в синапс мобилизуются несколько ферментов, участвующих в запуске процесса активации. Прежде всего это тирозинкиназа Lck и изоформа θ серин/треониновой протеинкиназы C. Миграция последней в синапс рассматривается как признак его созревания.

Условные обозначения: SMAC - SupraMolecular Activation Complex; PKCθ - протеинкиназа C, изоформа θ; Lck - тирозинкиназа, связанная с корецепторами CD4 и CD8; ICAM-1 (Intercellular Adhesion Molecule 1), DC-SIGN (Dendritic Cell-Specific ICAM-3 Grabbing Nonintegrin) - молекулы адгезии.

Показаны события основных этапов формирования иммунного синапса, а также их продолжительность.

Условные обозначения: ICOS (Inducible Costimulatory Molecule), PD-1 (Programmed Death Receptor 1), CTLA-4 (Cytotoxic T Lymphocyte Antigen 4) - ингибирующие молекулы.

Конвенциональные ДК, называемые ранее миелоидными, впервые были идентифицированы по их морфологии и способности стимулировать сильный Т-клеточный ответ; в лимфоидных органах они представляют собой наиболее многочисленную субпопуляцию ДК. Эти клетки образуются из костномозговых предшественников, их можно культивировать, используя клетки костного мозга или крови, включая моноциты крови, и они составляют резидентную популяцию тканевых ДК. При активации под влиянием микробов или цитокинов ДК в эпителии и тканях созревают и мигрируют в дренирующие лимфатические узлы, где инициируют Т-клеточный ответ.

В объемном формате демонстрируется, как к отростку презентирующей антиген ДК присоединился T-лимфоцит и между ними сформировался иммунный синапс, обеспечивающий эффективное взаимодействие (показано желтым цветом).

Имея длинные цитоплазматические выросты, ДК занимают до 25% площади эпидермиса, при численности менее 1% клеточной популяции. ДК кишечного эпителия направляют свои отростки через эпителий в просвет кишечника, где они захватывают микробы, процессируют их и направляются в регионарные лимфатические узлы, определяя тип иммунного ответа.

Особенности строения, локализации и функций костимулирующих и ингибирующих молекул лимфоцитов, т.е. молекул, которые воспринимают сигнал от соответствующих лигандов и способствуют реализации активационного или ингибирующего сигнала. Они экспрессируются на покоящихся (CD28, PD-1, BTLA) или активированных (CTLA-4, ICOS) лимфоцитах и, в зависимости от природы вовлекаемых в сигнальный путь ферментов (киназы или фосфатазы), подразделяются на активирующие (CD28, ICOS) и ингибирующие (CTLA-4, PD-1, BTLA). Эти особенности определяют их роль на разных этапах клеточной дифференцировки.

Условные обозначения: BTLA (B and T Lymphocyte Attenuator) - аналог костимулирующих молекул с ингибирующей активностью; SHP1, SHP2 (SH1,2-Domain-Containing Protein Tyrosine Phosphatase) - фосфатазы, связанные с регулирующими молекулами; PI3K (Phosphatidyl Inisitol 3-Kinase), РР2А (Protein Phosphatase 2A) - киназы, связанные с костимулирующими молекулами; ITIM (Immunoreceptor Tyrosin-Based Inhibitory Motif) - ингиби-торный мотив, связанный с иммунорецепторами и содержащий тирозин; Treg - регуляторные T-клетки; Taкт - активированные T-клетки. Буква L в сокращениях означает «лиганд».

Экспрессия на АПК костимулирующих молекул, являющихся лигандами для костимулирующих и ингибирующих молекул лимфоцитов. Указаны попарные взаимодействия лигандов и рецепторов. Для лигандов B7-H3 и В7-Н4 рецепторы не установлены.

Два костимулирующих лиганда АПК (CD80 и CD86) взаимодействуют с двумя молекулами T-клеток (CD28 и CTLA-4) с разной степенью сродства (отражено толщиной линий, соединяющих обозначения молекул). Передача сигнала через рецепцию CD28 играет ключевую роль в запуске активации T-клеток, тогда как передача сигнала через рецепцию CTLA-4 (CD152) подавляет активацию и сдерживает иммунные процессы.

Под активацией лимфоцитов понимается их переход из состояния покоя в клеточный цикл (что служит условием клональной экспансии, обязательной предпосылки их дальнейшей дифференцировки в эффекторные клетки). Антигенный эпитоп, представляемый молекулой HLA, а также костимулирующие сигналы воспринимаются мембранными структурами Т-лимфоцита (TCR и корецептором), что порождает активирующую сигнализацию. Она реализуется в виде сигнальной каскадной активации ферментов (киназ) с участием адапторных белков. Обычно в клетке включается несколько сигнальных путей, каждый из которых завершается формированием транскрипционного фактора. Связывание адекватного комплекса транскрипционных факторов с промоторным участком генов обусловливает их экспрессию, синтез и секрецию эффекторных молекул, что и является проявлением активации клетки.

Cпособность мембранных молекул передавать активационные или ингибирующие сигналы в значительной степени зависит от присутствия в их цитоплазматической части специальных тирозинсодержащих мотивов. При фосфорилировании остатков тирозина эти мотивы приобретают способность привлекать (рекрутировать) ферменты сигнальных путей. ITAM использует тирозинкиназы, что обусловливает включение активационных сигналов, а ITIM привлекает фосфатазы, и это обеспечивает включение ингибирующих сигналов.

Условные обозначения: ITAM и ITIM - соответственно активирующий и ингибирующий мотивы, связанные с иммунорецепторами и содержащие тирозин; KIR - (Killer Cell Immunoglogulin-Like Receptor) - группа рецепторов NK-клеток; FcR - рецептор для Fc-части молекул иммуноглобулинов; ZAP-70 (ζ-Associated Protein p70) - тирозинкиназа семейства Syk.

Начальный этап деградации молекул сигнального каскада и других цитозольных и ядерных белков состоит из ковалентного присоединения остатков убиквитина к этим белкам. Убиквитин представляет собой протеин, состоящий из 76 аминокислот. Убиквитинирование приводит к разрушению в протеасомах 80-90% ставших ненужными внутриклеточных белков. Реакция присоединения убиквитина к белковым молекулам катализируется ферментами убиквитинлигазами. Протеасомы - это субклеточные органеллы, которые можно обнаружить в цитозоле, ядре, эндоплазматической сети и лизосомах клеток эукариот. Они состоят из ферментного комплекса, содержащего протеолитические камеры, через которые проводится соединение убиквитина с белком. В результате белок нарезается на короткие пептиды, а убиквитин высвобождается.

ζ-цепь CD3 рецепторного комплекса TCR имеет три участка ITAM. Они обязательно должны быть фосфорилированы в той или иной степени, в противном случае клетка подвергается апоптозу. Под влиянием IL-7 и распознавания многих комплексов «пептид + молекула HLA», т.е. при реализации нормальных гомеостатических процессов, в ζ-цепи происходит фосфорилирование одного мотива ITAM. При распознавании чужеродного пептида в составе аутологичной молекулы при запуске иммунного ответа происходит фосфорилирование всех трех мотивов ITAM с последующей активацией T-клетки. Таким образом, степень фосфорилирования молекул ITAM в ζ-цепи служит отражением различных уровней активации T-клеток, обязательной для поддержания их жизнеспособности и выполнения функций.

Условные обозначения: черные полоски на изображениях цитоплазматической части ζ-цепей - ITAM, красные кружки около них означают наличие фосфатной группы.

Src-киназы являются основными посредниками между иммунорецепторами и компонентами внутриклеточных сигнальных путей. Ферментативная активность связана с доменами типа SH1. Благодаря наличию доменов двух других типов, ответственных за взаимодействие с белками, - SH2 и SH3, Src-киназы выполняют роль не только ферментов, но и адапторных белков. Особенно велика в этом роль домена SH2, использующего в межмолекулярных связях фосфотирозин. Cпектр Src-киназ, воспринимающих и передающих сигнал от различных рецепторов, неодинаков, хотя и включает некоторые общие компоненты.

Условные обозначения: SH (Src-Homology) 1, 2, 3 - домены Src-киназ; Tyr - остаток тирозина; РХХР - фосфорилированные аминокислотные остатки.

Src-киназа Lck, связанная с корецепторами и участвующая в фосфорилировании полипептидных цепей рецепторного комплекса, может находиться в активной и неактивной формах в зависимости от особенностей фосфорилирования их тирозиновых остатков. Фосфорилирование C-концевого остатка тирозина (Y-505) домена SH1 катализируется тирозинкиназой Sck. Оно блокирует активность фермента в связи с образованием фосфатного мостика между остатком Y-505 и SH2-доменом, который препятствует функционированию домена. Именно такое состояние молекулы Lck свойственно покоящимся T-лимфоцитам: обычно в покоящихся лимфоцитах киназа Lck фосфорилирована по Y-505 и неактивна. Дефосфорилирование Y-505, осуществляемое фосфатазой CD45, сопровождается трансфосфорилированием остатка тирозина в домене SH2 (Y-394), что возвращает молекулу в функционально активное состояние.

Условные обозначения: Р - участки фосфорилирования; в скобках - название ферментов, катализирующих фосфорилирование и дефосфорилирование Src-киназ.

В основе активации клеток иммунной системы лежит трансформация сигналов, индуцированных связыванием мембранных рецепторов с экзогенными лигандами, во внутриклеточные сигналы, в конечном счете приводящие к экспрессии комплекса генов, обсуловливающей активацию клетки. При соединении лиганда с рецептором изменяется конформация последнего, что вызывает активацию киназ, связанных с рецептором. От киназ информация передается при участии адапторных белков на несколько сигнальных путей, функционирующих по каскадному принципу (каждый очередной компонент каскада активирует следующий). Как правило, сигнал, идущий от основного рецептора, кооперируется с дополнительным, поступающим от костимулирующей молекулы, что придает действенность результирующему сигналу. Конечным результатом активации этих путей является формирование транскрипционных факторов путем индукции синтеза, функциональной активации молекулы или снятия блокады. Транскрипционные факторы поступают в ядро и, связываясь с промотором гена, участвуют в индукции его экспрессии. Индукция комплекса генов является основой процессов активации и дифференцировки клеток.

Активационный сигнал включается при связывании TCR с лигандом (комплексом «молекула HLA + пептид») при участии корецептора (CD4 или CD8) и костимулирующей молекулы CD28. Это приводит к активации рецепторных киназ Fyn и Lck. Красным цветом отмечены участки ITAM в цитоплазматических частях полипептидных цепей CD3. Отражена роль связанных с рецептором Src-киназ в фосфорилировании белков: как рецепторных, так и сигнальных. Обращает на себя внимание чрезвычайно широкий спектр эффектов киназы Lck, связанной с корецепторами; роль киназы Fyn установлена с меньшей определенностью (отражено в прерывистом характере линий). Ключевую роль в посредничестве между рецепторными киназами и адапторными молекулами и ферментами играет тирозинкина-за ZAP-70. Она активирует (через фосфорилирование) молекулы SLP-76 и LAT, а последняя передает активационный сигнал адапторным белкам GADD, GRB и активирует γ-изоформу фосфолипазы C (PLCγ).

До этого этапа в передачу сигнала вовлекаются исключительно факторы, связанные с клеточной мембраной. Важный вклад во включение сигнальных путей вносит костимулирующая молекула CD28, которая реализует свое действие через связанную с ней липидную киназу PI3K (Phosphatidyl Inositol 3 kinase). Основной мишенью киназы PI3K служит фактор Vav, связанный с цитоскелетом.

Условные обозначения: ZAP-70 ( ζ-Assocated Proteinkinase, mol. weight 70 kD) - протеинкиназа р70, связанная с ζ-цепью; PLC(Phospholipase Cγ)</i>- фосфолипаза C, изоформа γ; PI3K (Phosphatidyl Inositol 3 Kinase) - фосфатидилинозитол-3-киназа; Lck, Fyn - рецепторные тирозинкиназы; LAT, Grb SLP, GADD, Vav - адапторные белки.

В результате формирования сигнала и передачи его от рецептора T-клетки к ядру образуются три транскрипционных фактора - NFAT (Nuclear Factor of Activated T cells), AP-1 (Activator Protein 1) и NF-κB (Nuclear Factor κ-light-chain-enhancer of activated B cells), индуцирующих экспрессию генов, контролирующих процесс активации T-лимфоцитов. К образованию NFAT приводит сигнальный путь, независимый от костимуляции, который включается благодаря активации фосфолипазы C и реализуется с участием ионов Ca²⁺. Этот путь вызывает активацию кальциневрина, который, обладая активностью фосфатазы, дефосфорилирует цитозольный фактор NFAT-Р, благодаря чему он приобретает способность мигрировать в ядро и связываться с промоторами активационных генов. Фактор АР-1 формируется как гетеродимер из белков с-Fos и с-Jun, образование которых индуцируется благодаря активации соответствующих генов под влиянием факторов, образующихся в результате реализации трех компонентов МАР-каскада. Эти пути включаются при участии коротких GTP-связывающих белков Ras и Rac. В реализацию этих сообщений вносят значительный вклад сигналы, зависящие от костимуляции через молекулу CD28. Третий транскрипционный фактор, NF-κB, известен как основной транскрипционный фактор клеток врожденного иммунитета. Он активируется в результате расщепления блокирующей субъединицы IκB киназой IKK, которая в T-клетках активируется в ходе передачи сигнала, зависимого от изоформы θ протеинкиназы C (PKC-θ).

Основной вклад во включение этого сигнального пути вносят костимулирующие сигналы от CD28. Cформировaвшиеся транскрипционные факторы, связавшись с промоторными участками генов, индуцируют их экспрессию. Для начальных этапов реакции T-клеток на стимуляцию особенно важна экспрессия генов IL2 и IL2R, что обусловливает выработку ростового фактора T-клеток IL-2 и экспрессию его высокоаффинного рецептора на T-лимфоцитах. В результате IL-2 выступает как аутокринный ростовой фактор, обусловливающий пролиферативную экспансию T-клеток клонов, вовлеченных в реакцию на антиген. CD4 и CD8 представляют собой Т-клеточные корецепторы, которые связываются с неполиморфными участками молекул HLA и способствуют сигнализации во время Т-клеточной активации. Зрелые αβ-Т-клетки экспрессируют либо CD4 либо CD8, которые взаимодействуют с HLA-молекулами класса I или II соответственно.

Перекрестное сшивание ВCR АГ приводит к активации Src-киназ, связанных с рецептором. В B-клетках это тирозинкиназы Lyn, Blk и Lck, которые фосфорилируют цитоплазматические части полипептидных цепей рецептора и тирозинкиназу Syk. Этот фермент играет роль посредника между рецепторным аппаратом и внутриклеточными сигнальными факторами подобно тому, как это делает тирозинкиназа ZAP-70 (относящаяся к семейству Syk) в T-клетках. Cреди многочисленных структур, активируемых (через фосфорилировнаие) Syk-киназой, главная роль принадлежит адапторному белку GEF и γ-изоформе фосфолипазы C (PLC-γ), связанным с мембраной. Эти факторы запускают дальнейшую передачу сигнала по различным путям.

Запуск активационного сигнала в B-клетку при распознавании АГ обусловлен несколькими, реализуемыми на уровне мембран, молекулами. Первое обусловлено конформационными изменениями, которые возникают в мембранном иммуноглобулине в результате связывания АГ и передаются на димер Igα/Igβ, а через него - на рецепторные киназы. Второй фактор реализуется с участием системы комплемента. Образование комплекса АГ с мембранными рецепторами-антителами приводит к активации комплемента по классическому пути и расщеплению фактора C3 сначала до C3b, затем - до C3d. Входящая в состав рецепторного комплекса B-клеток молекула CD21 представляет собой рецептор для комплемента (CR2), способный связывать фрагмент C3d. В результате изменения конформации молекулы CD21, вызванного этим взаимодействием, возникает сигнал, который передается молекуле CD19, связанной с рецепторными тирозинкиназами, активируя их. За счет этих двух источников генерируется первый сигнал, ответственный за вовлечение в иммунный ответ конкретного клона B-клеток.

Внутриклеточная сигнализация при активации B-клеток аналогична процессам в T-клетках. Тем не менее ясно, что принцип реализации внутриклеточного сигналинга в обоих случаях аналогичен. В активации B-клеток участвуют практически те же сигнальные пути, приводящие к образованию тех же трех транскрипционных факторов. Основные различия касаются начальных этапов, связанных с рецепторами и рецепторными киназами, а также промежуточного этапа, реализуемого с участием адапторных белков. В качестве источника костимулирующих сигналов в случае B-клеток выступает молекула CD40. При связывании с ней CD40-лиганда (CD154) возникает костимулирующий сигнал, основную роль в проведении которого играют молекулы TRAF 1 и 2, в меньшей степени TRAF6. От этой информации в наибольшей степени зависит полноценность формирования Rac-зависимых ветвей МАР-каскада, приводящих к активации киназ JNK и р38, необходимых для экспрессии белка c-Jun, участвующего в образовании транскрипционного фактора АР-1. CD40/TRAF-зaвисимый путь необходим также для активации фосфатазы IKK, обеспечивающей фосфорилирование ингибиторной субъединицы IκB, что служит условием ее расщепления и активации транскрипционного фактора NF-κB. Подобно тому, как это имеет место при активации T-клеток, наименее зависимым от костимуляции при активации B-клеток является Ca²⁺-зaвисимый путь, приводящий к формированию транскрипционного фактора NFAT.

Под влиянием фосфолипазы C компонент клеточной мембраны фосфатидилинозитол-4,5-фосфат (PIP2) расщепляется на диацилглицерин (DAG) и инозитол-3-фосфат (PI3). DAG и PI3 причастны к запуску двух ветвей сигнальных путей, зависимых от протеинкиназы C и ионов Ca²⁺, которые принимают участие в активации лимфоцитов.

Инозитолтрифосфат индуцирует мобилизацию ионов Ca²⁺ из эндоплазматических депо, что, в свою очередь, способствует поступлению ионов Ca²⁺ извне (на схеме не показано). Ионы Ca²⁺ активируют фосфатазу кальциневрин, которая дефосфорилирует фактор NFAT-P, что позволяет ему мигрировать в ядро и связываться с промотором активационных генов. Принцип действия иммунодепрессанта циклоспорина А сводится к формированию комплекса с иммунофиллином, который связывается с кальциневрином и блокирует его активность. Образующийся комплекс также блокирует действие активированного кальциневрина на фактор транскрипции NFAT-P. Таким образом, действие циклоспорина А распространяется только на процесс активации T-клеток и не затрагивает покоящиеся лимфоциты.

Условные обозначения: CyA - циклоспорин А; NFAT (Nuclear Factor of Activated T cells) - транскрипционный фактор; NFAT-P - фосфорилиро-ванная форма NFAT; IP3 (Inositol trisPhosphate) - инозитолтрисфосфат.

В левой части рисунка представлена схема реализации костимулирующего сигнала, обусловленного связыванием костимулирующих лигандов В7 (CD80/CD86) с костимулирующим рецептором CD28. Костимуляция осуществляется вследствие активации фермента PI3K, связанного с молекулой CD28. Дальнейшее прохождение сигнала зависит от активации ряда факторов, которые усиливают основные сигнальные пути, инициируемые в результате соединения комплекса «пептид + молекула HLA» T-клеточным рецептором.

В правой части рисунка отражены последствия ингибирующей сигнализации через молекулу CTLA-4 (CD152). Этот блокирующий сигнальный путь включается при связывании тех же лигандов В7. Сигнал передается с участием фосфатаз (на данном рисунке - фосфатаза РР2А); основная ветвь этого пути направлена на ослабление костимулирующего эффекта связывания CD28.

Условные обозначения: АПК - антигенпрезентирующая клетка; CTLA-4 (Cytotoxic T Lymphocyte Antigen 4) - ингибирующий рецептор, гомолог костимулирующей молекулы CD28; В7 - костимулирующие молекулы CD80 и CD86 - лиганды молекул CD28 и CTLA-4; PI3K (Phosphatidyl Inositol 3 Kinase) и PP2A (Protein Phosphatase A2) - ферменты, связанные с молекулами CD28 и CTLA-4 соответственно. Остальные сокращения - компоненты сигнальных путей.

Под влиянием активации происходит экспрессия молекул, обозначаемых как маркеры активации, или активационные молекулы. Некоторые из них участвуют в передаче активационных сигналов и экспрессируются очень быстро, через несколько минут (продукты генов с-fos и c-myc). Другие являются результатом активации клетки (выработка некоторых из них, например IL-2, является одной из главных «целей» процесса активации) и экспрессируются в ходе стимуляции или сразу после ее завершения - через 1,5-5 ч (цитокины, их рецепторы, CD69). Наконец, ряд молекул (поздние и очень поздние активационные молекулы) экспрессируется через 1-8 сут после действия активирующего агента (некоторые цитокины и хемокины, молекулы HLA-II, рецептор трансферрина, β1-интегрины). Цитофлуометрическое определение активационных молекул используют для оценки активации лимфоцитов.

Условные обозначения: NFAT и NF-κB - транскрипционные факторы; TGFβ (Transforming Growth Factor β), GM-CSF (Granulocyte-Macrophage Coloniestimulating Factor), интерлейкины (IL) - цитокины; RANTES (Regulated Upon Activation Normal T Cell Expressed and Secreted) - хемокин CCL5; TfR - рецептор трансферрина; VLA (Very Late Antigen 1, 4) - β1-интегрины.

Цитокины - антигеннеспецифические белковые медиаторы межклеточных взаимодействий при иммунном ответе и многих других процессах, реализуемых не только в иммунной системе, но и за ее пределами. Цитокины опосредуют многие реакции в рамках врожденного и адаптивного иммунитета. Частично они уже рассмотрены выше (в главе 1). Далее будет отражена роль цитокинов в адаптивном иммунитете и акцентирована интегральность их функционирования в составе цитокиновой сети.

Одним из наиболее ранних ответов врожденной иммунной системы на инфекцию и тканевое повреждение является секреция цитокинов. Наибольшее значение имеют три провоспалительных цитокина врожденной иммунной системы - TNF, IL-1 и IL-6. Источником этих цитокинов служат тканевые макрофаги и тучные клетки, включая эндотелиальные, эпителиальные и др.

Традиционная классификация отражает историю открытия различных групп цитокинов и их функциональные свойства. Cтруктурнaя классификация основана на гомологии первичной структуры и (в большей степени) сходстве вторичной и третичной структур. Cуществует также классификация, построенная на доменной структуре цитокиновых рецепторов (см. также классификацию цитокинов в главе 1).

Условные обозначения: IL (InterLeukin) - интерлейкин; IFN (Interferon) - интерферон; TNF (Tumor Necrosis Factor) - фактор некроза опухолей; LT (Lymphotoxin) - лимфотоксин; CSF (Colony-Stimulating Factor) - коло-ниестимулирующий фактор: GM (Granulocyte-Macrophage) - гранулоцитарно-макрофагальный; G (Granulocyte) - гранулоцитарный; M (Monocyte-Macrophage) - моноцитарно-макрофагальный; TGF (Transforming Growth Factor) - трансформирующий фактор роста; raIL-1 (receptor antagonist of IL-1); CCL, CXCL, CL, CX3L - разновидности хемокинов (L-лиганд) с различным взаимоположением N-концевых остатков цистеина © и расположенных между ними любых остатков (Х).

Приведены трехмерные модели IL-4, TNF и IL-8 (CXCL8), отражающие особенности строения цитокинов, отличающихся по относительному вкладу в их структуру α-спирализованных участков и β-слоев.

Cтимулом для синтеза и секреции цитокинов является связывание лигандов с рецепторами иммуноцитов, распознающими чужеродные агенты. В случае клеток врожденного иммунитета (в данном примере - макрофаг) это связывание патогенов с TLR или другими рецепторами, различающими «чужое». В случае клеток адаптивного иммунитета (в данном примере - T-лимфоцит) - это соединение АГ c антигенраспознающим рецептором лимфоцита. Для B-клеток это может быть растворимая или связанная с клеткой чужеродная молекула, для T-лимфоцита - пептидный или липидный фрагмент АГ, связанный с молекулой HLA или CD1. Вместе с тем стимулом может явиться контакт клетки с цитокинами.

В основу классификации цитокиновых рецепторов положены структурные признаки: строение внеклеточной части доменов, число и локализация отдельных аминокислотных остатков (прежде всего цистеиновых), а также взаимоотношение молекулы рецептора с мембраной (одноили многократное пронизывание мембраны).

Условные обозначения: аминокислотные остатки: C - цистеин, W - триптофан, S - серин, Х - любой остаток.

Рецепторы для IL-2 (они рассматриваются в качестве типичного примера цитокиновых рецепторов) отличаются по субъединичному составу: в них могут быть представлены лишь некоторые или все три вида полипептидных цепей, что определяет сродство к IL-2, способность интернализироваться после связывания с цитокином и проявлять функциональную активность. Функционирующим рецептором на T-клетках является тример αβγ, на NK-клетках - димер βγ.

Условные обозначения: Kd - константа диссоциации, мера сродства IL-2 к рецепторам.

Продукцию TNF макрофагами стимулируют PAMP и DAMP. TLR, NLR и RLR индуцируют экспрессию TNF- и IL-1-генов путем активации транскрипционного фактора NF-κB. Основной источник IL-1 и TNF - это активированные мононуклеарные фагоциты. IL-1 продуцируют также разные клетки. TNF стимулирует продукцию IL-1 фагоцитами и другими клетками. Это служит примером каскада цитокинов, обладающих сходной биологической активностью. Этих цитокинов образуется большое количество в течение инфекций, вызываемых грамотрицательными и грамположительными бактериями, высвобождающими TLR-лиганды из клеточной стенки бактерий: LPS и липотейхоевую кислоту соответственно. Септический шок - опасное для жизни состояние, возникающее при попадании бактерий в кровоток, в значительной степени обусловлено этими ключевыми цитокинами воспаления.

Ряд цитокиновых рецепторов имеет общие полипептидные цепи. На рисунке представлен ряд рецепторов с общей β- или γ-цепью. IL-2R и IL-15R характеризуются наличием не только общей γ-цепи, но и общей β-цепи. Другим примером могут служить α-цепь, общая для IL-7R и рецептора фактора TSLP (Thymic Stromal LymphoPoietin) (на рисунке не показаны).

Цитокины функционируют не изолированно, а в столь тесной взаимосвязи между собой, что вычленить индивидуальный вклад конкретного цитокина в реализацию того или иного эффекта in vivo бывает затруднительно. При введении экзогенного цитокина в организм доминирующим может быть эффект, опосредованный не введенным, а иным цитокином, выработка которого была индуцирована экзогенным цитокином. Это обусловило создание понятия «цитокиновая сеть», отражающего функциональное единство и тесные взаимосвязи между цитокинами.

Под избыточностью понимается опосредование одного и того же эффекта несколькими цитокинами; в результате удаление одного из них не влияет на реализацию эффекта. Плейотропность - это множественность эффектов цитокинов, в частности их воздействие на разные клетки-мишени. Для понятий синергизма и антагонизма может быть использована общепринятая трактовка.

Гены практически всех цитокинов относятся к разряду индуцибельных. То же относится к генам цитокиновых рецепторов или их отдельных (лимитирующих) компонентов, например, к генам α-цепи IL-2R. И цитокины, и их рецепторы относятся к активационным молекулам, причем индукторными факторами для них служат естественные лиганды рецепторов, распознающие чужеродные молекулы - TLR в случае клеток врожденного иммунитета и антигенраспознающих рецепторов для клеток адаптивного иммунитета, а также сами цитокины. Обычно функцию таких лигандов выполняют патогены. В конечном итоге патогены или иные молекулы, активируя иммуноциты, индуцируют как выработку цитокинов, так и экспрессию их рецепторов, причем оба эффекта реализуются в ограниченном объеме - в местах попадания патогена (для клеток врожденного иммунитета) или во вторичных лимфоидных органах (для клеток адаптивного иммунитета). Этот параллелизм экспрессии цитокинов и их рецепторов функционально обоснован: именно в месте попадания патогена требуется наработка цитокинов и появление мишеней для их действия. Результатом является локальность действия цитокинов: в большинстве случаев отсутствует необходимость их системного распределения в организме, но необходимо создание локальной концентрации, достаточной для проявления функции. Этим цитокины отличаются от гормонов, с которыми их часто сравнивают. Cистемное накопление цитокинов, например IL-1 и TNF, как правило, приводит к тяжелой патологии.

В рассматриваемом примере провоспалительных цитокинов и хемокинов показано существование двусторонних взаимосвязей практически между всеми компонентами этой сети. Явно преобладают усиливающие эффекты. Лишь IL-6, сочетающий в себе свойства про- и противовоспалительного цитокина, подавляет выработку некоторых цитокинов, секретируемых миелоидными клетками.

Как правило, связывание цитокина с рецептором приводит к его диили тримеризации. Это вызывает конформационные изменения, передаваемые связанным с полипептидными цепями рецептора тирозинкиназам семейства Jak, что вызывает их фосфорилирование и активацию. Jak-киназы способствуют фосфорилированию цепей рецептора и транскрипционного фактора STAT, который присутствует в цитоплазме в функционально неактивной мономерной форме. Фосфорилирование STAT обусловливает его димеризацию. Димер STAT перемещается в ядро и связывается с промоторным участком генов-мишеней цитокинов, вызывая их экспрессию.

Условные обозначения: Jak (Janus kinase) - сигнальная тирозинкиназа; STAT (Signal Transduction and Activation Transcription) - транскрипционный фактор; SH2 (Src-Homology Domain 2) - домен, ответственный за взаимодействие фосфорилированных молекул; Р - фосфатные группы.

Представлены данные для киназ Jak и семи факторов STAT. Cвязь одних и тех же Jak-киназ с рецепторами для большой группы цитокинов объясняется общностью γ-цепи этих рецепторов, с которой связаны названные киназы.

Условные обозначения: LIF (Leukemia-Inhibiting Factor) - фактор, ингибирующий развитие лейкоза; OSM (Oncostatin М) - онкостатин М.

Передача сигналов от рецептора для IFNγ, как и при действии других цитокинов, идет по нескольким параллельным путям. Это обусловливает образование нескольких транскрипционных факторов, необходимых для экспрессии генов-мишеней. На данном рисунке конкретизированы Jak-киназы и факторы STAT, вовлеченные в сигнализацию при действии IFNγ. Второй сигнальный путь представляет собой Ras-зависимый фрагмент МАР-каскада. Его конечным результатом является формирование фактора NFAT. Третий сигнальный путь включается с участием киназы PI3K и приводит к образованию транскрипционного фактора P70S6K. Справа представлен список наиболее важных генов, индуцируемых при действии IFNγ.

Представлены схемы промоторов генов трех T-клеточных цитокинов с указанием участков связывания различных транскрипционных факторов. Обращает на себя внимание множественность сайтов связывания NFAT, AP-1, GATA-3 и ряда других факторов.

Условные обозначения: GATA-3 - член семейства транскрипционных факторов, связывающихся с последовательностью GATA; MAF - онкоген из Musculoaponeurotic Fibrosarcoma Virus; ATF (Activating Transcription Factor); CD28RE (CD28-Responsive Element); Oct (Octomer) - транскрипционные факторы.

В процессе гемопоэза цитокины выступают в качестве факторов выживания и дифференцировки клеток-предшественников. Один и тот же цитокин может действовать на разных уровнях и в разных рядах дифференцировки. В миелоидном ряду проявляется правило, согласно которому влияние цитокинов (например, IL-3, GM-CSF), действующих на ранних этапах развития клеток, сохраняется на поздних этапах развития, когда к «ранним» цитокинам присоединяются более специализированные факторы (такие, как G-CSF, M-CSF). В лимфоидном ряду первоначальное преоблание эффекта SCF постепенно замещается универсальным действием IL-7, а на поздних этапах доминирующими, наряду с IL-7, становятся линейно-специфические факторы. Цитокины, контролирующие развитие гемопоэтических клеток, показаны около стрелок, показывающих направление дифференцировки клеток-предшественников.

Условные обозначения: Бф - базофил; ЭО - эозинофил; Нф - нейтрофил; МН - моноцит; МФ - макрофаг; ТК - тучная клетка; ДК - дендритная клетка; ЛАК - лимфокин-активированный киллер; Пре - предшественник; GM-предшественник - предшественник нейтрофильных гранулоцитов и МН; пре-Г - предшественник нейтрофильных гранулоцитов; пре-М - предшественник моноцитов/макрофагов; L-предшественник - предшественник лимфоцитов.

В левой части представлена сеть провоспалительных цитокинов. По центру помещены цитокины, вызывающие иммунное воспаление (IL-12 и IFNγ). В правой части расположены противовоспалительные цитокины, регулирующие воспаление через действие на IL-12 и IFNγ (правая верхняя часть рисунка) и действующие непосредственно на компоненты провоспалительной цитокиновой сети (правая нижняя часть рисунка). Cплошными линиями помечены усиливающие, прерывистыми - ингбирующие влияния.

Условные обозначения: TNFRII - рецептор фактора некроза опухоли (TNF) 2 типа; IL-1RII - рецептор интерлейкина 1 (IL-1) 2 типа; raIL-1 (receptor antagonist of IL-1) - рецепторный антагонист интерлейкина 1.

Терапевтические агенты, направленные на ослабление действия цитокинов, могут реализовать свое действие на разных уровнях: подавлять синтез или секрецию цитокина, связывать секретированный цитокин, конкурировать с ним за взаимодействие с рецептором на клетке-мишени и блокировать передачу сигнала с цитокинового рецептора в клетку-мишень.

Молекулярно-таргетная («молекулярно-прицельная») терапия является одним из важных направлений медикаментозного лечения. Основные категории таргетных препаратов в настоящее время основаны на двух типах веществ: малые молекулы (низкомолекулярные биологически активные вещества) и моноклональные антитела (МАТ). Например, многие малые молекулы представляют собой ингибиторы тирозинкиназы и протеасом, препаратом, вызывающим апоптоз. МАТ способны точечно воздействовать на молекулы, участвующие в патологических процессах. МАТ нашли применение в лечении заболеваний с иммуновоспалительным компонентом в патогенезе, такими как псориаз, ревматоидный артрит, рассеянный склероз и др. Областью применения лекарств на основе МАТ стала онкология. В 2018 г. Нобелевская премия по физиологии или медицине была вручена за открытие принципов работы ингибиторов «контрольных точек» иммунного ответа молекул CTL4, а также PD1,2 и лигандов к ним.

В клинической практике используют терапевтические подходы, направленные на нейтрализацию действия двух воспалительных цитокинов - IL-1β и TNF. В первом случае используют рекомбинантные формы рецепторного антагониста raIL-1, во втором - рекомбинантые растворимые рецепторы TNFRII и гуманизированные моноклональные антитела к TNF.

Т-хелперы являются теми клетками, которые воспринимают сигнал о поступлении в организм чужеродных агентов от клеток врожденного иммунитета. Они активируются и определяют пути дальнейшего вовлечения в иммунный ответ различных субпопуляций лимфоидных клеток и направление развития иммунного ответа. Это происходит с участием нескольких субпопуляций адаптивных Т-хелперов (Тh1, Тh2, Тh17 и др.), а также Тreg, которые вовлекают в иммунный ответ другие клетки, регулируют его и обеспечивают защиту от патогенов, отличающихся по локализации в клетках и вне клеток.

Cекреция интерлейкина 2 (IL-2) и экспрессия высокоаффинного рецептора IL-2R являются основными результатами активации T-клеток через TCR и костимулирующую молекулу CD28. IL-2 является основным фактором роста T-лимфоцитов. Он действует в значительной степени аутокринно, т.е. цитокин, выделяемый клеткой, воздействует на рецепторы, локализованные на той же клетке, а также на других клетках той же популяции. Результатом является пролиферация T-лимфоцитов, принадлежащих к клону, «отобранному» АГ для реализации иммунного ответа. Этот процесс имеет особое значение, поскольку исходная численность антиген-связывающих клеток в каждом конкретном клоне невелика (в селезенке мышей - около 2-3 клеток) и для того, чтобы иммунный ответ оказался результативным, эта численность должна существенно возрасти до 50-100 тыс. в клоне, направленном на конкретную антигенную детерминанту. В связи с этим IL-2-индуцированная пролиферация CD4⁺ T-клеток специфических клонов является следующим этапным событием после презентации АГ этим клеткам. Т-хелперы содействуют разным типам иммунного ответа. Th1 - клеточно-воспалительному; Th2 - антительному; Th17 - воспалительному.

Условные обозначения: АПК - антигенпрезентирующая клетка.

После завершения IL-2-зависимой пролиферации, индуцированной в процессе презентации антигена, Th0-клетки подвергаются дифференцировке на несколько субпопуляций: Th1-, Th2-, Th17-клетки и др. Cелекция лимфоцитов осуществляется на основе взаимодействия антигенсвязывающих рецепторов наивных T-клеток с соответствующим презентируемым ДК антигенным пептидом. Дальнейшая дифференцировка T-лимфоцитов направляется цитокинами, продуцируемыми ДК в период презентации антигена. Главное различие Th-клеток состоит в спектрах секретируемых ими цитокинов, которые определяют, с одной стороны, защитные функции T-хелперов, с другой стороны - варианты патологии, развивающейся при несбалансированном преобладании клеток одного из этих типов.

При инфицировании микобактериями проказы M. leprae, под их влиянием дифференцировка T-хелперов может пойти по Th2-пути. Микобактерии являются внутриклеточными патогенами, локализующимися в фагосомах, поэтому оптимальным для организма фактором иммунной защиты от них является клеточный иммунный ответ, реализуемый МФ, активируемыми IFNy, который вырабатывают Th1-клетки. Cледовaтельно, адекватной формой дифференцировки T-хелперов при проказе является формирование Th1-клеток. Такое направление иммунного ответа обусловливает более благоприятное течение заболевания по туберкулоидному типу. IL-4, вырабатываемый Th2-клетками, подавляет синтез IFNγ, поэтому Th2-зависимый иммунный ответ при проказе не является адекватным; клинически это проявляется в развитии тяжелой лепроматозной формы проказы.

Cубпопуляции Th1- и Th2-клеток находятся в конкурентных взаимоотношениях. Некоторые из выделяемых ими цитокинов ингибируют развитие клеток оппозитного типа.

Т-клеточная пролиферация в ответ на распознавание антигена в первую очередь опосредована комбинацией сигналов от антигенного рецептора, костимуляторов и аутокринных факторов роста, главным образом IL-2. Результатом является клональная экспансия, генерирующая большое число клеток, элиминирующих антиген, из небольшого пула наивных антигенспецифических лимфоцитов. До воздействия антигена содержание наивных Т-клеток, специфичных к любому антигену, составляет 1 на 10⁵-10⁶ лимфоцитов. После воздействия антигена число антигенспецифичных Т-клеток увеличивается более чем в 50 000 раз, причем число CD8⁺T - становилось в 100 раз больше, чем CD4⁺Т-клеток. При некоторых острых вирусных инфекциях (Эпштейна-Барр и ВИЧ) такая экспансия происходит всего за неделю от начала инфекции. После затухания иммунного ответа остаются выжившие клетки памяти, специфичные к антигену, и их число составляет до 1 на 10⁴.

Основными маркерами, позволяющими дифференцировать Th1-и Тh2-клетки, являются продуцируемые ими цитокины. Cреди мембранных молекул в качестве маркерных могут служить рецепторы для цитокинов (некоторые из них могут быть неполными, т.е. не иметь одной из цепей) на одной из разновидностей T-хелперов. Различные спектры хемокиновых рецепторов определяют особенности путей миграции этих клеток. Имеется также ряд мембранных маркеров иной природы, функция которых не всегда выяснена.

Условные обозначения: T-bet - T-box expressed in T cells. В скобки заключены обозначения тех молекул, маркерную роль которых нельзя считать абсолютной или она недостаточно строго доказана.

Существует 5 основных субпопуляций CD4⁺ Т-клеток, называемых Th1, Th2 и Th17, Tfh и Treg, которые функционируют как факторы защиты против различных типов патогенов, а при иммунологических заболеваниях вызывают повреждения тканей. Наивные CD4⁺ Т-клетки могут дифференцироваться в субпопуляции эффекторных клеток в ответ на антиген, костимуляторы и цитокины. Многие эффекторные CD4⁺ T-клетки продуцируют различные комбинации цитокинов, в том числе некоторые из цитокинов, характерные для данной субпопуляции, и поэтому их нелегко классифицировать. Дифференцированные Т-клетки могут переходить из одной субпопуляции в другую при изменении условий активации.

Главным источником цитокинов для поддержания дифференцировки Th1- и Th2-клеток служат ДК. При развившемся иммунном ответе цитокины выделяются самими Th1- и Тh2-клетками. При запуске дифференцировки в начале иммунного ответа источником цитокинов-индукторов могут быть NKT-клетки, а при дифференцировке Th2-клеток - также ТК, ЭО и NK-клетки.

Решающую роль в определении пути дифференцировки T-хелперов играют ДК, которые служат источником сигналов, опосредованных межклеточными контактами и цитокинами, которые они вырабатывают. Caми ДК дифференцируются на две разновидности: ДК1 и ДК2 под влиянием микробных стимулов и цитокинов, источником которых могут быть они сами, а также МФ, ТК и зрелые T-хелперы (Th1 или Th2).

Условные обозначения: ДК - дендритная клетка; TSLР (Thymic Stromal LymphoPoietin) - лимфопоэтин из стромы тимуса, производится также эпителиальными клетками верхних дыхательных путей.

Цитокины, запускающие развитие субпопуляций CD4⁺ Т-клеток, секретируются антигенпрезентирующими клетками (ДК и МФ) на ранних этапах иммунного ответа на микробы, индуцируют дифференцировку наивных CD4⁺ Т-клеток в Th1-, Th2- и Th17-, Tfh и Treg-клетки в результате активации факторов транскрипции, которые стимулируют продукцию цитокинов. Прогрессирующая активация приводит к стабильным изменениям экспрессированных генов (коммитирование), цитокины стимулируют развитие каждой популяции (амплификация) или супрессируют развитие других субпопуляций.

Показаны основные цитокины, участвующие в индукции дифференцировки Th1-клеток, сигналы, поступающие от рецепторов этих цитокинов, и их влияние на формирование транскрипционных факторов, необходимых для экспрессии гена IFNG. Важную роль в дифференцировке Th1-клеток играют транскрипционные факторы STAT4 и STAT1, индуцируемые соответственно IL-12 и IFN γ.

Однако основным и наиболее специфичным внутриклеточным фактором в рассматриваемом процессе является T-bet, который индуцируется под влиянием сигналов, поступающих от TCR, а также от рецептора для IFNγ.

Указанные процессы усиливаются цито-кинами, продуцируемыми дендритными клетками - IL-18, IL-23, IL-27, IFNα/β. Индукция экспрессии гена IFNG усиливается эффектом обратной связи - фактор T-bet индуцирует экспрессию гена IFNG, продукт этого гена IFNγ через посредство свего рецептора и фактора STAT1 усиливает экспрессию T-bet.

Cпектр цитокинов, индуцирующих процесс дифференцировки Th2-клеток, включает IL-4, IL-13, а также в качестве вспомогательного фактора - IL-2. Их источником могут служить несколько типов клеток. Основными транскрипционными факторами, определяющими дифференцировку Th2-клеток, являются STAT6 и GATA-3 (последнему принадлежит ведущая роль). GATA-3 регулирует активность генов Th2-цитокинов IL-4, IL-5, IL-13 (IL4, IL5, IL13), связываясь с их промотором. Кроме того, GATA-3 блокирует экспрессию β2-цепи рецептора для IL-12, что делает невозможным получение сигналов от IL-12 к передифференцировке в Th1-клетки.

В условиях нормы дифференцировка Th1- и Th2-клеток определяется функциональными запросами, так как антигены, индуцирующие иммунный ответ, обеспечивают его развитие в направлении формирования тех типов эффекторных клеток, которые (сами по себе или через посредство гуморальных продуктов) участвуют в протективном эффекте. Несбалансированное преобладание эффектов Th1-клеток означает гиперпродукцию IFNγ и других цитокинов, способствующих развитию иммунного воспаления, а также T-киллеров, которые являются основой клеточной аутоиммунной патологии - органоспецифических и некоторых системных аутоиммунных процессов. Преобладание влияния Th2-клеток приводит к гиперпродукции IL-4, IL-5, IL-13 и других цитокинов, способствующих развитию аллергии немедленного типа через влияние на выработку IgE-антител, дифференцировку ТК и ЭО, а также синтезу аутоантител.

Подходы к коррекции дисбалансов клеток Th1/Th2 основаны на воздействиях, оппозитных преобладающему типу цитокинов: при избыточном количестве продуктов Th1-клеток необходимо воздействовать цитокинами, продуцируемыми Th2-клетками, или антителами к Th1-цитокинам или их рецепторам. Преобладание Th2-цитокинов требует противоположных воздействий. Пунктиром показано сбалансированное соотношение Th1/Th2, на достижение которого должна быть направлена корригирующая терапия.

Cубпопуляция Th17-клеток развивается независимо от Th1- и Th2-клеток при участии других цитокинов (IL-6, TGFβ, IL-23). Цитокины, секретируемые Th1- и Th2-клеткaми, подавляют равитие Th17-клеток (нижний ряд обозначений цитокинов, со знаком «минус»). В овалах внутри изображения Th17-клетки - ключевые факторы сигнализации от рецепторов цитокинов. RORγt - основной дифференцировочный фактор, ответственный за развитие клеток Th17. Cпрaвa - перечень цитокинов, секретируемых этими клетками.

Условные обозначения: Smad (комбинация сокращений SMA и MAD - факторов соответственно C. elegans и D. melanogaster) - транскрипционный фактор, опосредующий сигнализацию, запускаемую TGFβ; RORγt (Retiniod Orphan Receptor) - транскрипционный фактор, ответственный за реализацию генетической программы Th17-клеток.

Подобно другим типам хелперных T-лимфоцитов Th17-клетки в силу особенностей их физиологической активности могут участвовать в реализации как иммунной защиты от патогенов, так и в формировании иммунопатологии. То и другое опосредовано по преимуществу цитокинами, секретируемыми этими клетками, особенно IL-17A и IL-22. Так, способность привлекать и активировать НФ, обусловленная стимуляцией выработки G-CSF под влиянием секретируемого Th17-клеткaми цитоки-на IL-22, имеет прямое отношение как к защите от грамотрицательных микроорганизмов, так и к развитию повреждения тканей при хроническом воспалении. Причастность Th17-клеток к развитию аутоиммунной патологии свидетельствует о наличии в нем аутоспецифических клонов. Для реализации этой потенции требуется присущая Th17-клеткaм провоспалительная активность, которая проявляется в поддержании хронического, но не острого воспаления. Например, с этим связана двойственность влияния Th17-клеток на некоторые типы патологии: они подавляют развитие острого колита, но способствуют развитию хронического аутоиммунного колита.

Рисунок суммирует современные представления о субпопуляциях адаптивных CD4⁺T-клеток, т.е. субпопуляций, формирующихся при иммунном ответе, а не в ходе естественного развития клеток. Наряду с надежно обоснованными и хорошо охарактеризованными субпопуляциями Th1-, Th2-, а также Th17-клеток, на схеме представлены адаптивные регуляторные T-клетки Th3, Tr1, а также FOXP3⁺ Тreg, образующиеся в ходе иммунного ответа фолликулярные T-хелперы (T_FH). Для всех разновидностей T-клеток представлены цитокины-индукторы, транскрипционные факторы, хемокиновые рецепторы, направляющие миграцию, и продуцируемые цитокины (в прямоугольниках, на которые направлены стрелки, отходящие от кружков).

Расширение семейства адаптивных субпопуляций CD4⁺ T-клеток потребовало решения вопроса о природе клеток, с которыми взаимодействуют эти субпопуляции (кому они оказывают «помощь» в соответствии со своей функцией хелперов). Эти представления отражены на рисунке. Здесь же представлен уточненный взгляд на функции этих субпопуляций (участие в защите от определенных групп патогенов), а также о патологических последствиях несбалансированного усиления активности этих клеток.

Отражен характер взаимоотношений между субпопуляциями T-хелперов: обычно взаимно ингибирующее действие. Представлены цитокины, секретируемые клетками (в прямоугольниках) и опосредующие взаимные влияния субпопуляций (около стрелок).

Патогены могут локализоваться в межклеточном пространстве, в цитозоле или гранулах клеток и т.д. Универсальный эффекторный механизм, который обеспечил бы защиту от патогенов вне зависимости от их локализации, отсутствует. Возможность формирования эффекторных факторов и механизмов, которые обеспечили бы защиту от патогенов в соответствии с их локализацией, осуществляется путем формирования различных типов иммунного ответа: гуморального - направленного на удаление внеклеточных патогенов, и клеточного - обеспечивающего элиминацию внутриклеточных патогенов. Клеточный иммунный ответ существует в двух основных вариантах, направленных на устранение патогенов, локализующихся в цитозоле или цитоплазматических гранулах. В первом случае задача сводится к формированию специфических киллеров, убивающих клетку вместе с патогеном, во втором - к активации бактерицидной активности клетки, фагоцитировавшей, но не убившей патоген.

Представлены три основных типа адаптивного иммунного ответа, назначение которых состоит в формировании таких эффекторных факторов, для которых были бы доступны патогены или несущие их клетки. Так, антитела могут связаться с внеклеточными патогенами, а также с внутриклеточными патогенами, проходящими внеклеточную стадию развития. В условиях воспалительного ответа Th1-клетки и продуцируемые ими цитокины (прежде всего IFNγ) способны активировать МФ, что обеспечивает гибель находящихся в их гранулах патогенов, аналогично хронический воспалительный процесс развивается под влиянием IL-17, продуцируемым Th17-клеткaми. Цитотоксические T-лимфоциты уничтожают внутриклеточные патогены путем киллинга содержащих их клеток.

Условные обозначения: АТ - антитела; МФ - макрофаги; CTL (Cytotoxic T Lymphocyte) - цитотоксические T-лимфоциты; B - B-клетки; CD4⁺Th1 - CD4⁺Тh1-клетки; CD4⁺Th2 - CD4⁺Th2-клетки; CD8⁺ - CD8⁺T-клетки.

Обобщены представления об эффекторных механизмах защиты от патогенов трех основных групп в зависимости от их локализации относительно клеток организма.

Патогены, локализованные в цитозоле или инкорпорированные в геном, вызывают по преимуществу цитотоксический иммунный ответ; элиминация возбудителя достигается путем уничтожения инфицированной клетки. Патогены, локализованные в гранулах клеток, индуцируют воспалительный иммунный ответ; возбудитель уничтожается вследствие активации бактерицидной активности инфицированных фагоцитарных клеток. Внеклеточные патогены вызывают преимущественно гуморальный иммунный ответ; образующиеся антитела непосредственно взаимодействуют с патогенами и их продуктами, нейтрализуя и блокируя их или привлекая дополнительные факторы иммунной защиты - комплемент, фагоциты, которые осуществляют эффекторную реакцию.

Из перечня эффекторных механизмов иммунной защиты следует, что при реализации адаптивного иммунитета используются также механизмы врожденного иммунитета (фагоцитоз, контактный киллинг, комплемент-зависимый цитолиз и т.д.), модифицированные в сторону придания им большей целенаправленности и эффективности (усиление бактерицидно-сти и т.д.).

Представлена способность γδT-клеток распознавать чужеродные и стрессорные молекулы. Они сочетают эту способность с клетками врожденного иммунитета (распознавание патоген-ассоциированных молекул через TLR), NK-клеток (устанавливать различия стрессорных молекул серии MIC с помощью рецепторов NKG2D NKG2/CD94) и лимфоцитов системы врожденного иммунитета. В отличие от αβT-клеток они различают не комплекс пептидов с молекулой HLA, а, подобно B-клеткам, эпитопы свободных АГ (в том числе аутоантигенов). Этому способствуют некоторые особенности строения антигенсвязывающего центра (протяженность участка CDR3 в ТCR γδ-типа больше, чем в TCR αβ-типа, и сходна с таковой в иммуноглобулинах). Условные обозначения: НМВ-РР (4-Hydroxy-3-Methyl-But-2-enyl Pyrophosphate) - лиганд γδTCR; TLR (Toll-Like Receptors) - рецепторы врожденного иммунитета для распознавания PAMP (Pathogen-Associated Patterns) - молекулярных структур, характерных для микроорганизмов, в том числе патогенных; MIC (MHC class I-related Chain).

γ δT-клетки относят к факторам первой линии иммунной защиты, проявляющим провоспалительную и цитотоксическую активность против клеток-мишеней в эпителиальных оболочках и способным представлять антиген αβT-клеткам в лимфоидных органах.

γδT-клетки могут оказывать супрессорное действие на эффекторы и регулировать активность кератиноцитов в коже.

Условные обозначения: V γ2-Vγ5 - семейства Vγ-доменов.

Действие всех четырех четко идентифицированных типов эффекторных T-клеток - цитотоксических T-лимфоцитов (CTL), T-хелперов 1-го (Th1), 2-го (Th2) и 17 (Th17) типов основано преимущественно на комбинации контактных взаимодействий и секретируемых цитокинов. Партнером T-клеток при контактных взаимодействиях может быть инфицированная и опухолевая клетка, клетка-мишень (для CTL), макрофаг (для Th1), B-клетка (для Th2, T_FH). Роль гуморальной составляющей (цитокинов) в реализации функции минимальна для CTL и максимальна для Th17-клеток.

Эта форма иммунного ответа эффективна при защите от внутриклеточных патогенов, локализующихся в цитоплазматических гранулах (обычно макрофагов, вследствие неэффективного фагоцитоза). Ответ реализуется в три этапа.

Активирующий сигнал передается T-хелпером МФ двумя путями: контактным (через взаимодействие молекул CD154-CD40) и гуморально опосредованным (через IFNγ).

В результате активации изменяется рецепторный аппарат мембраны МФ: повышается экспрессия молекул HLA классов I и II, костимулирующих молекул, усиливается выработка цитокинов (в частности TNF, аутокринно стимулирующего макрофаг), активируются кислородный и NO-зависимый механизмы бактерицидности. В результате патогены, пребывавшие в жизнеспособном состоянии в гранулах фагоцитов, лизируются.

Условные обозначения: TNFR1 - рецептор для фактора некроза опухоли (TNF); IFNγR - рецептор для IFNγ.

Взаимодействие миелоидных клеток (МФ и ДК) с Т-лифмоцитами основано на обоюдной стимуляции клеток. Она реализуется путем обмена сигналами, часть из которых опосредована цитокинами: IL-12, вырабатываемый миелоидными клетками, стимулирует T-хелперы (Th1-клетки), а секретируемый ими IFNγ стимулирует миелоидные клетки. Основные транскрипционные факторы и гены, в экспрессии которых они участвуют, показаны внутри клеток.

Условные обозначения: РАМР (Pathogen-Associated Molecular Pattern) - молекулярные образы, связанные с патогенами; TLR (Toll-Like Receptor) - Толл-подобный рецептор.

До начала иммунного ответа IFN γ секретируется в основном NK- и NKT-клетками. IFNγ участвует в индукции дифференцировки Тh1-клеток и является их основным гуморальным продуктом. Ему принадлежит ключевая роль в реализации функций Th1-клеток: активирует ДК, которые, продуцируя IL-12, способствуют дифференцировке Th1; индуцирует дифференцировку Th1-клеток (наряду с IL-12); подавляет развитие и проявление активности Th2-клеток, а также Th17-клеток (не показано на схеме); активирует МФ, в частности индукцию NO-синтазы. Последний эффект особенно важен в реализации защиты от внутриклеточных патогенов, например, микобактерий, некоторых паразитов и т.д. Условные обозначения: ДК - дендритная клетка; МФ - макрофаг; Th0, Th1, Th2 - T-хелперы типов 0, 1, 2.

Cреди клеток-продуцентов IFN γ только NK- и NKT-клетки не требуют обязательной предварительной активации, хотя и их способность вырабатывать IFNγ усиливается под влиянием стимулирующих агентов. Cинтезируют IFNγ и другие клетки. Несмотря на множество клеток, на которые действует IFNγ, его основной мишенью являются МФ, что обусловливает ключевую роль этого цитокина в развитии воспалительной формы клеточного иммунного ответа. Условные обозначения: ДК - дендритная клетка; MФ - макрофаг; NK - естественные киллеры; В - B-клетки; Th1, Th2 - T-хелперы типов 1 и 2; CTL - цитотоксические T-лимфоциты; HLA-I и HLA-II - главный комплекс гистосовместимости человека, классы I и II.

Гранулема формируется в случае невозможности радикального удаления патогена. Ее образование обеспечивает изоляцию патогена и частичный контроль за его активностью. Патоген находится преимущественно внутри гигантских и эпителиоидных клеток (незавершенный фагоцитоз). Оба этих клеточных типа являются производными МФ (гигантские многоядерные клетки - слившиеся МФ). В периферийной части гранулемы расположены активированные МФ и T-лимфоциты (преимущественно Th1-клетки), формирующие наружный клеточный вал. T-клетки в составе гранулемы постоянно перемещаются. Они производят цитокины, активирующие макрофаги с захваченными бактериями, IFNγ, IL-1, TNF.

Бактерии, в частности микобактерии, оставаясь живыми, не способны размножаться. Гранулема может просуществовать в организме десятки лет. При ослаблении «поддержки» макрофага со стороны T-клеток микобактерии размножаются, разрушают гранулему и обостряют инфекционный процесс. В это время они выходят из организма в окружающую среду и способны заражать новые организмы.

В основе формирования цитотоксических T-лимфоцитов (CTL) лежит активация CD8⁺ клетки, индуцированная в результате презентации дендритной клеткой АГ в составе молекулы HLA-I. Активированная CD8⁺T-клетка сама секретирует IL-2, которого может быть достаточно для обеспечения пролиферативной экспансии клона. Однако часто возникает необходимость в дополнительном количестве IL-2, источником которого служит CD4⁺ Th1, стимулированная в том же микрокомпартменте обычно (но не обязательно) тем же АГ. Кроме того, секретируемый T-хелпером (CD4⁺ клеткой) IFNγ усиливает экспрессию дендритной клеткой молекул HLA и тем самым повышает эффективность стимуляции CTL. В ходе 7-8 циклов пролиферации происходит созревание функционально активной CTL.

Цитотоксический иммунный ответ складывается из 4 этапов:

I - презентация дендритными клетками АГ CD8⁺ T-клеткам, приводящая к их активации;

II - IL-2-зависимая пролиферация CD8⁺ T-клеток, индуцируемая CD4⁺ лимфоцитами;

III - дифференцировка CD8⁺ T-клеток в цитотоксические T-лимфоциты (CTL), сопутствующая пролиферации, формирование антигенсвязывающего клона;

IV - реализация цитолиза клеток-мишеней.

Полная активация наивных СD8⁺ Т-клеток и их дифференцировка в функциональные CTL и клетки памяти требует участия хелперных СD4⁺ Тh1-клеток. Дифференцировка СD8⁺ Т-клеток в эффекторные CTL с образованием цитоплазматических гранул, содержащих перфорин и гранзимы. Хелперные Т-клетки способствуют активации CD8⁺ T-клеток несколькими механизмами. Они секретируют цитокины (IFNγ), стимулирующие дифференцировку CD8⁺ T-клеток, экспрессируют также лиганд CD40L, который связывается с CD40 на APC и активирует APC, делая их более эффективными стимуляторами дифференцировки CD8⁺ T-лимфоцитов.

Как на этапе индукции цитотоксических T-лимфоцитов (CTL), так и при реализации их цитотоксического действия CD8⁺ T-лимфоциты (в первом случае - наивные, во втором - дифференцировавшиеся в CTL) распознают антигенный пептид (один и тот же) в составе молекулы HLA-I. В первом случае пептид презентируется дендритной клеткой, во втором - определяется на клетке-мишени. Принципиальное различие этих двух вариантов распознавания состоит в том, что при презентации АГ дендритной клеткой обязательным условием достижения эффекта (активация CD8⁺ T-клетки и индукция дифференцировки CTL) является костимуляция с участием молекул CD80/86 (со стороны дендритной клетки) и CD28 (со стороны CD8⁺ T-клетки). В случае взаимодействия с клеткой-мишенью костимуляция не требуется.

Цитотоксическое действие T-лимфоцитов на клетки-мишени (иммунный цитолиз) осуществляется в шесть этапов и подобно цитолитическому действию NK-клеток. Основное отличие состоит в способе распознавания, клональном характере ответа CTL (в ответ вовлекаются только те клетки, которые распознают антиген, присутствующий на поверхности клетки-мишени) и в том, что CTL образуются в результате иммунного ответа, индуцируемого ДК, несущей антиген, тогда как NK-клетки дифференцируются вне зависимости от «запроса». Этапы распознавания, установления контакта и поляризации клеток являются частным случаем формирования иммунного синапса. Реализация фаз 4 и 5 при цитолизе, опосредованном CTL и NK-клетками, отличается лишь относительным вкладом перфоринового и Fas-зависимого механизмов в индукцию гибели клеток-мишеней (Fas-зависимый механизм более характерен для цитолиза, осуществляемого CTL). Рециклинг, т.е. разрушение новых клеток-мишеней (фаза 6), имеет место при осуществлении реакции обоими типами цитотоксических клеток.

Условные обозначения: CTL - цитотоксические T-лимфоциты.

При взаимодействии цитотоксического T-лимфоцита (вверху) и клетки-мишени (внизу) образуется синапс - микрополость, в которую эндоци-тируются молекулы перфорина и гранзима В, содержащиеся в эндосомах CTL. Перфорин внедряется в мембрану мишени и полимеризуется (в присутствии ионов Ca²⁺), формируя поры в мембране клетки-мишени. Сквозь них проникает гранзим В, который активирует каспазы, в том числе эндонуклеазу, которая разрушает ДНК в ядре клетки, приводящие к апоптозу, что обусловливает включение апоптоза клетки-мишени.

Цитолитическое действие CD8⁺ T-лимфоцитов, а также CD4⁺ клеток на клетки-мишени наряду с перфориновым механизмом включает механизм рецепторного апоптоза. При этом в качестве лигандов выступают молекулы семейства TNF - мембранный Fas-лиганд и мембранный или растворимый TNF, в качестве рецепторов - Fas-рецептор (CD95) и TNFRI соответственно. Результатом взаимодействия лигандов с рецепторами является активация каспазы-8, а затем - эффекторной каспазы-3 в клетке-мишени, развитие апоптоза и гибель клетки с поглощением фагоцитами апоптотических телец. Эта форма цитолиза реализуется при условии экспрессии на клетках-мишенях указанных рецепторов.

Условные обозначения: Fas - Fas-рецептор; FasL - Fas-лиганд; TNF (Tumor Necrosis Factor) - фактор некроза опухоли; TNFRI (TNF Receptor I) - рецептор TNF, тип I; FADD (Fas-Associated Death domain) - домен смерти, связанный с Fas-рецептором; TRADD (TNF-Receptor Assocated Death Domain) - домен смерти, связанный с TNF-рецептором.

Компонент комплемента C9 и перфорин являются гомологами и формируют поры на основе сходных физико-химических процессов. Пора, образуемая перфорином, несколько шире, но короче, чем пора на основе компонентов комплемента.

Гуморальный адаптивный иммунный ответ обеспечивает организм защитой от внеклеточных патогенов, реализуемой через антитела. Основными участниками ответа являются B-лимфоциты, которые при участии хелперных Т-клеток (Th2, T_FH) дифференцируются в антителопродуцирующие плазматические клетки. Гуморальный ответ включает такие важные этапы, как переключение иммуноглобулиновых изотипов и «созревание» аффинности, означающей повышение специфичности рецептора В-клеток к АГ. Защитное действие антител лишь в небольшой степени реализуется самостоятельно путем блокады патогенов. Более существенным является подключение к реакции на патоген клеточных (МФ) и гуморальных (комплемент) эффекторных факторов, которое осуществляется с участием неспецифичной к антигену Fc-части молекулы антитела. В гуморальный ответ вовлекаются довольно многочисленные клоны В-клеток, что определяет гетерогенность антител. При необходимости можно создать условия для вычленения единичного клона антителопродуцентов, который будет синтезировать гомогенные моноклональные антитела.

Поскольку В1-клетки продуцируют естественные антитела вне зависимости от антигенной стимуляции извне, их относят к факторам врожденного иммунитета, к первой линии защиты. В то же время В1-клетки взаимодействуют c патогеном через рецепторы, активируются и через 48 часов производят антитела класса IgM. Проникающие в организм патогены встречают в нем специфические IgM-антитела, которые связываются с его мембранными молекулами. Это обусловливает подключение эффекторных механизмов врожденного иммунитета в виде комплемента и фагоцитоза. IgM-антитела проявляют опсонизирующее действие через связанный с бактерией компонент комплемента C3b, распознаваемый рецепторами для комплемента CR фагоцитов. Cвязывaние комплемента включает также литический каскад и может вызвать комплемент-зависимый цитолиз (например, в отношении нейссерий). Захват опсонизированной IgM бактерии осуществляется также через Fcα/μ-рецептор.

Условные обозначения: C3b - продукт расщепления компонента комплемента C3; Fcα/μR - Fc-рецептор к IgA и IgM.

Реализация гуморального иммунного ответа осуществляется поэтапно.

B-клетка распознает АГ, активируется, пролиферирует и синтезирует АТ IgM-класса. Если АГ не элиминирован, он связывается с рецептором BCR B-клетки, поглощается, расщепляется, его пептидный фрагмент встраивается в молекулу HLA-II и презентируется Тh2-клетке; при этом B-клетка получает активирующие сигналы от Th2-клетки.

Активированная B-клетка получает дополнительные стимулы через цитокины, продуцируемые преимущественно Th2-клеткaми, и проделывает 7-8 митозов.

Тогда в B-клетках происходят гиперсоматические мутации. Затем с помощью фолликулярных ДК происходит отбор высокоспецифичных к АГ B-лимфоцитов, которые взаимодействуют с Tfh - фолликулярными T-хелперами. Под их влиянием B-клетки переключаются на синтез антител других классов - IgG, IgA или IgE. Вслед за этим происходит дифференцировка коротко- и долгоживущих плазматических клеток и B-клеток памяти (CD27⁺).

Плазматическая клетка секретирует антитела, которые связываются с АГ и опосредуют осуществление эффекторных реакций.

Включение процесса активации B-клеток складывается из цепи событий, при реализации которых порождаются активационные сигналы.

Для гуморального ответа на белковые антигены необходимо специфическое распознавание антигена, его интернализация В-клетками и презентация пептидного фрагмента этого белка хелперным CD4⁺ T-лимфоцитам, которые затем активируют эти В-клетки. Активация В-клеток инициируется специфическим распознаванием антигенов поверхностными Ig-рецепторами клеток. Антиген и другие стимулы, включая хелперные T-клетки, стимулируют пролиферацию и дифференцировку специфического В-клеточного клона. Клетки клона продуцируют IgM или Ig других изотипов (например IgG). Может происходить созревание аффинности, и/или клетки персистируют как клетки памяти. Хелперные T-клетки специализированного типа, называемые фолликулярными хелперными T-клетками (Tfh), ускоряют развитие герминативных центров, специализированных структур лимфоидных органов, образующихся в течение T-зависимого гуморального иммунного ответа. Образование антител в ответ на мультивалентные небелковые антигены с повторяющимися детерминантами, такие, как полисахариды, некоторые липиды и нуклеиновые кислоты, не требует участия антигенспецифических хелперных T-лимфоцитов.

IgM⁺/IgD⁺ наивные B-клетки, вовлеченные в процесс активации при участии T-клеток, под влиянием ряда цитокинов (преимущественно секретируемых Th2-клеткaми) вступают в пролиферацию и проделывают 7-8 митотических циклов. В процессе деления они начинают дифференцироваться в плазматические клетки, секретирующие IgM. Параллельно процессу деления происходит переключение изотипов Ig, реализуемое под влиянием сигналов, возникающих при контактном взаимодействии с Th2-клеткaми (через CD40), и определенных цитокинов. Формированию плазматических клеток, секретирующих Ig разных изотипов, предшествует переключение изотипов мембранных Ig B-лимфоцитов.

Условные обозначения: буква m при символе Ig означает мембранный иммуноглобулин.

В В-центробластах, делящихся в зародышевых центрах, резко (на 4 порядка) повышается частота соматических мутаций. Это повышение неравномерно распространяется на разные участки генов IG: оно затрагивает лишь нуклеотиды, локализованные в IGV -гене, причем главным образом в области VDJ-соединения.

Условные обозначения: VDJ - участок соединения зародышевого V-гена тяжелых цепей с D- и J-сегментами в перестроенном V_H-гене.

Переключение изотипа тяжелых цепей и созревание аффинности обычно происходят при зависимом от T-хелперов гуморальном иммунном ответе на белковые антигены. Переключение изотипов возникает главным образом вследствие стимуляции В-клеток хелперными T-клетками. Лиганд CD40 (CD40L) на поверхности активированных T-хелперов и цитокины, секретируемые этими T-клетками, служат основными молекулярными стимуляторами, индуцирующими процесс переключения в В-клетках. Созревание аффинности зависит также от активации В-клеток T-клетками с последующим отбором В-клеток с высокой аффинностью для исходного антигена. В некоторых случаях переключение изотипа совершается вне лимфоидных фолликулов.

В процессе дифференцировки на большей части B-лимфоцитов экспрессируется хемокиновый рецептор CXCR5, распознающий α-хемокин CCL13 (BLC), ответственный за привлечение B-клеток в В-зоны вторичных лимфоидных органов. CXCR5^- B-клетки, неспособные мигрировать в первичные фолликулы, оказываются в межфолликулярном пространстве. Взаимодействие с АГ приводит к дифференцировке IgM-антителообразующих клеток при минимальном участии T-лимфоцитов. Эти клетки отличаются коротким сроком жизни (3-5 сут) и локализацией в мозговых шнурах. В них не происходит ни созревания аффинитета, ни переключения изотипов. CXCR5⁺ B-клетки, способные мигрировать в первичные фолликулы, реагируя на антиген, проходят обычный путь Т-зависимой дифференцировки в зародышевом центре с участием фолликулярных ДК и T-лимфоцитов (CD4⁺T_FH-клеток). В них происходят переключение изотипов и «созревание» аффинитета. Они дифференцируются в долгоживущие (3-8 мес) антитело-образующие клетки.

Представлены микрофотография и схема строения вторичного фолликула с зародышевым центром. На схеме отражен клеточный состав основных зон зародышевых центров. Наиболее специфическим клеточным элементом в них являются фолликулярные ДК. На них фиксированы ИК, служащие источником АГ, который распознается B-лимфоцитами при их селекции на максимальную аффинность антигенсвязывающих рецепторов (BCR).

Условные обозначения: ЗЦ - зародышевый центр; М - мантия.

Различные субпопуляции В-клеток опосредуют разные типы гуморального иммунного ответа. Фолликулярные В-клетки представляют собой рециркулирующие клетки, которые получают помощь от T-клеток, когда они отвечают на белковые антигены и тем самым инициируют T-зависимый гуморальный ответ. Этот ответ приводит к формированию герминативных центров, где происходят переключение изотипа и соматическая мутация генов антител, приводя к продукции высокоаффинных антител. T-независимый ответ на мультивалентные антигены, такие как липиды, полисахариды и нуклеиновые кислоты, опосредован главным образом В-клетками маргинальной зоны в селезенке и В-1-клетками в слизистых оболочках. Эти функциональные различия между субпопуляциями не являются абсолютными.

Пространственная организация процессов, лежащих в основе этого важного этапа гуморального иммунного ответа, приурочена к перемещению клеток В-ряда от темной базальной до апикальной зоны зародышевого центра (на рисунке - снизу вверх). Cрaзу после миграции в темную базальную зону B-лимфоциты, связавшие антиген и получившие дополнительные сигналы от T-клеток в перифолликулярном пространстве, трансформируются в бласты (центробласты) и интенсивно делятся. В делящихся центробластах резко повышается частота мутаций в V-генах иммуноглобулинов. Одновременно ослабляется экспрессия антиапоптотического фактора Bcl-2, что повышает риск развития апоптоза. Переход в светлую базальную зону совпадает с прекращением делений и усиленного мутагенеза. Здесь В-центроциты подвергаются селекции на высокое сродство их рецепторов (BCR) к антигену. Это достигается путем конкуренции B-клеток за связывание АГ, фиксированного на поверхности фолликулярных ДК. Только клетки, связавшие и оторвавшие АГ от фолликулярных дендритных клеток, получают сигнал, который приводит к усилению экспрессии фактора Bcl-2 и тем самым предотвращает развитие апоптоза. Другими словами, в процессе иммунного ответа, когда не удается быстро элиминировать АГ, в B-лимфоцитах происходят спонтанные гиперсоматические мутации в вариабельных областях генов легких (V_L) и тяжелых (V_H) цепей.

В результате возникают клоны B-клеток с высоким и низким сродством (аффинностью) рецепторов к данному АГ. На следующем этапе происходит отбор высокоаффинных B-клеток. Для этого на отростках фолликулярных ДК концентрируются АГ в виде иммунных комплексов АТ+FcR, которые захватываются только высокоаффинными B-лимфоцитами. В-центроциты, не связавшие антиген в силу более низкого сродства к нему их рецепторов, подвергаются апоптозу и фагоцитируются МФ. Выживанию B-клеток и дальнейшей дифференцировке способствует взаимодействие с фолликулярными T-хелперами - Tfh, присутствующими в зародышевых центрах. При переходе в апикальную зону B-клетки вновь делятся и дифференцируются в двух направлениях - в плазматические (антителообразующие) клетки и B-клетки памяти. Те и другие покидают зародышевый центр. Антителообразующие клетки заселяют мозговые шнуры лимфатических узлов, краевую зону и красную пульпу селезенки, костный мозг и барьерные ткани. B-клетки памяти мигрируют преимущественно в костный мозг и барьерные ткани.

Условные обозначения: АГ - антиген; В - B-клетки; Цб - центро-бласты; Цц - центроциты; МФ - макрофаги; ФДК - фолликулярные дендритные клетки; T_FH - фолликулярные T-хелперы; Впам - B-клетки памяти; ПК-АТОК - плазматические антителообразующие клетки.

Конкуренция B-клеток за антиген, фокусированный на фолликулярных дендритных клетках (ФДК) зародышевых центров, обеспечивает выживание и дальнейшее развитие тех лимфоцитов, которые обладают максимальным сродством к АГ (на рисунке сродство отражено в пространственном соответствии символов АГ и рецептора). Cвязывaние АГ является источником сигнала к выживанию. Дополнительные сигналы, поддерживающие жизнеспособность B-клеток, возникают при контакте с T_FH в процессе его презентации. Активируют B-клетки взаимодействие молекул CD154 и CD40 и продукция определенных цитокинов - IFNγ, IL-4, TGFβ и др. B-клетки, не получившие поддерживающих сигналов вследствие недостаточно высокого сродства к АГ, подвергаются апоптозу, что отражено на рисунке в виде перечеркнутой клетки.

Для получения моноклональных антител ( МАТ) в достаточных количествах создаются гибридомы. Принцип получения гибридом основан на слиянии антителопродуцирующих и опухолевых клеток, которые придают гибридным клеткам главные свойства исходных клеток, соответственно нужную специфичность продуцируемых антител и бессмертие. Источником антителопродуцирующих клеток служит селезенка мышей, иммунизированных тем АГ, к эпитопу которого необходимо получить моноклональные антитела. В качестве опухолевой клетки используют клетки линий мышиной миеломы, утратившие способность секретировать собственные иммуноглобулины и мутантные по гену HGPRT (отбираются по чувствительности к 8-азагуанину).

После слияния осуществляют отбор гибридов-продуцентов антител. Это достигается путем элиминации миеломных клеток культивированием на специальных средах (среды НАТ), содержащих яды, которые отключают путь синтеза ДНК, являющийся единственным в данной линии опухолевых клеток. В этих условиях выживают только гибридные клетки, секретирующие антитела. Эти клетки отбирают с помощью тестирования (иммуноферментным методом или с помощью проточной цитометрии) и последующего клонирования. Отбирают клоны с максимально выраженной пролиферативной и антителопродуцирующей активностью. Их продукты - моноклональные антитела, которые гомогенны по химическим и функциональным параметрам.

Пояснения к тексту: HGPRT (Hypoxantine Guanine PhosphoRibosyl Transferase) - ключевой фермент запасного пути синтеза ДНК; НАТ - селективная среда, содержащая гипоксантин (Н - Hypoxantin), амино-птерин (A - Aminopterin) и тимидин (T - Thymidin), яд аминоптерин отключает основной путь синтеза ДНК, а гипоксантин и тимидин служат молекулами-предшественниками для альтернативного пути синтеза ДНК; МАТ - моноклональные антитела.

Проявлением эффекторной функции антител является удаление АГ, включая нейтрализацию токсинов и предотвращение распространения патогенов путем нарушения их подвижности и адгезивности. Защитные эффекты антител достигаются за счет привлечения дополнительных клеток (фагоциты, естественные киллеры) или молекул (комплемент). Cвязывaние антител с поверхностью патогена создает эффект опсонизации - облегчения фагоцитарной реакции благодаря распознаванию связавшихся антител Fc-рецепторами фагоцитов. Фиксация антител на поверхности опухолевых или инфицированных вирусом клеток унифицирует их распознавание естественными киллерами с осуществлением антителозависимого цитолиза. Cвязывaние и активация комплемента по классическому пути имеет защитное действие с помощью двух механизмов: отложение на поверхности микробов C3b оказывает опсонизирующее действие, поскольку фагоциты несут на своей поверхности рецепторы для комплемента (CR); кроме того, активация каскада комплемента обеспечивает осуществление литического действия при комплемент-зависимом цитолизе.

К моменту рождения успевает сформироваться только механизм синтеза IgM-антител; полностью он стабилизируется к концу первого года постнатального развития. Образование IgG- и IgA-антител фактически начинает формироваться после рождения и достигает полного развития соответственно к 6-7 и 12-15 годам. Гуморальная защита плода и новорожденного обеспечивается преимущественно IgG-антителами матери, переносимыми неактивным Fc-рецептором (FcRn) через плацентарный барьер, а также IgA-антителами, поступающими с материнским молоком. Период между 3 мес и годом жизни обозначают как период физиологического дефицита иммуноглобулинов, поскольку в этот промежуток исчерпывается источник материнских антител и не успевает сформироваться механизм полномасштабного синтеза собственных.

Динамика циркуляции материнского IgG учитывается при проведении вакцинаций, поскольку они могут нейтрализовать вводимые АГ.

Особое положение слизистых оболочек состоит в том, что это барьерная эпителиальная ткань, содержащая значительную часть иммунной системы организма, поскольку антигенная нагрузка на нее особенно велика. В слизистых оболочках функционируют практически все типы клеток системы иммунитета. Здесь осуществляется выбор между реагированием на чужеродные субстанции или формированием анергии. В первом случае ДК, захватившие антиген, доставляют его во вторичные лимфоидные органы, в которых осуществляется иммунный ответ на АГ. Сформированные эфекторные клетки и клетки памяти расселяются по организму, проявляя тропность к участкам барьерных тканей, откуда осуществлялась доставка дендритными клетками АГ. Эти клетки составляют основную популяцию диффузных лимфоцитов, пронизывающих эпителиальный слой и подслизистые образования. Другую часть этой популяции образуют лимфоидные клетки, занимающие пограничное положение между системами врожденного и адаптивного иммунитета. Они реализуют свою защитную и регуляторную функции местно. Клетки памяти также способны активироваться местно, в результате презентации им антигена не только дендритными, но и другими антигенпрезентирующими клетками.

Условием полноценного функционирования иммунной системы является миграция клеток. Наивные лимфоциты мигрируют из мест образования в соответствующие зоны вторичных лимфоидных органов, а затем непрерывно рециркулируют. Эффекторные лимфоциты, развившиеся в ходе иммунного ответа во вторичных лимфоидных органах, перемещаются в те участки организма, в которых они выполняют свои функции, прежде всего в барьерные ткани и очаги воспалительных реакций. На рисунке над изображением лимфоцитов представлены молекулы адгезии, под ними - хемокиновые рецепторы, которые определяют хоминг лимфоцитов. Стрелками показаны направления миграции наивных T-клеток (во вторичные лимфоидные органы - верхняя часть рисунка) и эффекторных T-клеток памяти (в барьерные ткани - нижняя часть рисунка).

Основные этапы развития иммунного ответа в слизистых оболочках

Условные обозначения: ДК - дендритная клетка; Т0 - наивная (нулевая) T-клетка; Тэ - эффекторная T-клетка.

В эпителиальном слое преобладают клетки Т-ряда; наиболее многочисленны CD8⁺αβТ- и γδT-клетки. В lamina propria и в подслизистом слое соседствуют Т-, В- и NK-клетки; численно преобладают IgA⁺ B-клетки и плазмоциты. Лимфоидные клетки врожденного иммунитета (ILC) и натуральные хелперы (NH) производят провоспалительные и регуляторные цитокины, аналогичные T-клеткам.

Преобладание IgA⁺ лимфоцитов и плазматических клеток, продуцирующих IgA, среди клеток В-ряда в слизистых оболочках объясняется двумя причинами: избирательной дифференцировкой активированных IgM⁺ B-лимфоцитов в IgA⁺ клетки, реализуемой местно, и избирательной миграцией IgA⁺ клеток, дифференцировавшихся во вторичных лимфоидных органах или других участках лимфоидной ткани, в lamina propria и подслизистый слой. Местная дифференцировка обусловлена присутствием в слизистых оболочках факторов микроокружения, благоприятствующих переключению иммуноглобулиновых изотипов на IgA (TGFβ), а также способствующих пролиферации IgA⁺ B-клеток (IL-5). Помимо цитокинов таким фактором является микробиом. Избирательная миграция в слизистые оболочки IgA⁺ B-клеток обусловлена экспрессией ими хемокинового рецептора CCR10 (вместо CXCR5, присутствующего на наивных B-клетках), который обусловливает хемотаксис в направлении хемокина CCL28, продуцируемого в слизистых оболочках.

Условные обозначения: CXCP5, CCR10 - хемокиновые рецепторы; CCL28 - хемокин.

Условием активации и переключения изотипов иммуноглобулина при действии АГ является получение активированными B-клетками сигналов от T-хелперов, передаваемых через костимулирующую молекулу CD40. Активированная IgM⁺ B-клетка, оказавшись в слизистых оболочках, испытывает действие факторов микроокружения, среди которых решающую роль в переключении изотипа на IgA играет TGFβ. Концентрация TGFβ в слизистых оболочках достаточно велика: он секретируется эпителиальными клетками (спонтанно), а также Th3-лимфоцитaми. На этапе плазматической клетки пролиферация IgA-продуцирующих клеток поддерживается IL-5 и IL-6, которые секретируются Th2-клеткaми.

IgA-димер захватывается poly-Ig-рецептором, расположенным на базальной поверхности эпителиальной клетки, переносится через нее на апикальную поверхность и секретируется в просвет кишечника. Для этого комплекс подвергается эндоцитозу. В составе эндосомы он транспортируется от базального к апикальному полюсу клетки. Poly-Ig-рецептор подвергается протеолитическому расщеплению. Большая часть рецептора остается связанной с IgA. Молекула, содержащая, кроме димера IgA, фрагмент рецептора, обозначаемый как секреторный компонент (SC), называется секреторным IgA, или sIgA. Содержимое эндосомы эвакуируется из клетки, и sIgA оказывается в просвете тракта (кишечного и др.). SC-цепь защищает IgA от протеолиза пищеварительными ферментами. sIgA, связываясь с патогенами, предотвращает их адгезию на эпителиальных клетках и, следовательно, проникновение через слизистый барьер.

Антигенный сигнал может быть полноценно воспринят теми участками слизистых оболочек, которые содержат лимфоидные структуры - фолликулы, миндалины, пейеровы бляшки. Эти структуры обозначаются как MALT (Mucosa-Assocated Lymphoid Tissue). Наиболее развитым вариантом MALT является GALT (Gut-Associated Lymphoid Tissue) - лимфоидная ткань, ассоциированная с кишечником. Cтaбильным вариантом MALT является также NALT (Nasopharinx-Associated Lymphoid Tissue) - лимфоидная ткань, связанная с носоглоткой. Напротив, BALT (Bronchus-Associated Limphoid Tissue) не является постоянным образованием: она есть у всех людей и может исчезать или формироваться в зависимости от антигенной нагрузки. Урогенитальный тракт мужчин не имеет MALT. У женщин имеется FALT (Fallopian Tube-Associated Tissue) - лимфоидная ткань, ассоциированная с фаллопиевыми трубами. Все лимфоидные структуры слизистых объединены посредством миграции и рециркуляции иммунокомпетентных клеток.

Через слизистые оболочки (прежде всего через кишечную стенку) постоянно проникают, активно транспортируясь М-клетками, АГ - пищевые и бактериальные (как комменсалов, так и патогенов). Характер ответа мукозальной иммунной системы на эти АГ определяется наличием в их составе молекулярных паттернов, ассоциированных с патогенами (PAMP), которые способны включать воспалительную реакцию. Эпителиальные клетки и макрофаги могут секретировать супрессорные факторы - TGFβ и PGE2. В результате действия этих факторов ДК приобретают форму супрессорных ДК2, секретирующих еще один супрессорный фактор - IL-10. T-лимфоциты, взаимодействующие с такими клетками и воспринимающие от них антигенный стимул, дифференцируются в регуляторные клетки - Treg, Tr1 и Th3 (продуцируют IL-10 и TGFβ), и нередко экспрессируют супрессорную молекулу CTLA-4. В случае внедрения агентов, несущих РАМР, эпителиоциты и МФ, распознающие РАМР TLR и другими рецепторами врожденного иммунитета, начинают секретировать провоспалительные цитокины IL-1, TNF, IL-6, IL-8 и др. Под влиянием активации РАМР и действия цитокинов ДК также активируются и определяют тип иммунного ответа. При взаимодействии с такими дендритными клетками CD4⁺T-лимфоциты, воспринимающие антигенный сигнал c участием костимулирующей молекулы CD28 и под влиянием определенных цитокинов, синтезируемых ДК, дифференцируются в активные T-хелперы, в частности Th2, которые продуцируют IL-4, IL-5, IL-13 и поддерживают секрецию IgA, или Th1, которые вырабатывают IFNγ и обусловливают развитие воспалительной формы клеточного иммунного ответа.

Условные обозначения: М - M-клетки; ДК1, ДК2 - дендритные клетки типов 1 и 2; Tr1, Th3 - регуляторные T-клетки; PGE2 - про-стагландин Е2.

Способность формировать клетки памяти в ходе иммунного ответа составляет одно из кардинальных отличий адаптивного иммунитета от врожденного и, без сомнения, является преимуществом. Особенность клеток памяти состоит в том, что они не участвуют в тех иммунных процессах, в ходе которых они образовались (например, в первичном иммунном ответе). Зато при повторном поступлении того же антигена, который они распознают, их реакция оказывается более быстрой, мощной и результативной по сравнению с первичным ответом. Присутствие клеток памяти к антигенам возбудителей обеспечивает устойчивость к ним организма (собственно, наличие иммунитета).

Плазматические клетки и B-клетки памяти дифференцируются одновременно из одних и тех же отвечающих на антиген B-клеток под влиянием различных сигналов, исходящих от Th2 и затем от фолликулярных T-хелперов (T_FH). Это два альтернативных пути реализации дифференцировочной программы B-клеток. В противоположность от плазмоцитарной морфологии антителообразующих клеток, B-клетки памяти сохраняют строение малых лимфоцитов.

Приведена сравнительная динамика первичного и вторичного гуморального иммунного ответа. При первичном ответе наивные B-клетки, стимулированные антигеном, активируются и дифференцируются в антителосекретирующие клетки, которые продуцируют антитела, специфичные к данному антигену. Некоторые из антителосекретирующих плазматических клеток мигрируют и выживают в костном мозге, где продолжают продуцировать антитела в течение длительного времени. Долгоживущие B-клетки памяти образуются при завершении первичного ответа. Вторичный иммунный ответ возникает, когда тот же антиген стимулирует эти B-клетки памяти, приводя к более быстрой пролиферации, дифференцировке и продукции большего количества специфических антител, чем образуется при первичном ответе. Важно, что при этом нарастает аффинность синтезируемых антител, обусловленная гиперсоматическими мутациями в генах вариабельных областей легких и тяжелых цепей, селекцией высокоспецифичных B-клеток фолликулярными ДК с последующим их взаимодействием с фолликулярными T-хелперaми(Tfh).

T-клеточный иммунный ответ на антиген обычно приводит к формированию T-клеток памяти, специфичных к данному антигену, которые персистируют много лет и даже в течение всей жизни. Таким образом клетки памяти создают оптимальную защиту против распространенных патогенов внешней среды, с которыми организм может встретиться повторно. В ответ на антиген и костимуляцию наивные T-клетки дифференцируются в эффекторные клетки и клетки памяти. Cоглaсно линейной модели дифференцировки T-клеток памяти, большинство эффекторных клеток погибает, а некоторое число выживших образует популяцию клеток памяти. В то время как наивные T-клетки живут недели или месяцы и замещаются зрелыми клетками, развивающимися в тимусе. Таким образом, по мере того как люди живут и стареют, постоянно сталкиваясь с инфекционными агентами и отвечая на них, процент клеток памяти прогрессивно возрастает. Так, у индивидов старше 50 лет половина или более циркулирующих T-клеток составляют клетки памяти. Напротив, пропорция наивных клеток в крови неуклонно снижается. Надо также учесть, что с возрастом уменьшается образование наивных T-лимфоцитов в тимусе в связи с его инволюцией, что отражено в верхней части рисунка.

При развитии клеточного иммунного ответа, опосредованного как CD4⁺, так и CD8⁺T-клетками, одновременно формируются T-клетки памяти соответствующих типов. В обоих случаях исходным событием служит презентация АГ T-лимфоцитам дендритными клетками CD4⁺. Допускается, что формирование T-клеток памяти может реализоваться, начиная не только со стадии наивных, но и эффекторных T-клеток, в частности Th1-и Th2-лимфоцитов. В этом случае сохраняется преимущественная склонность клеток к выработке цитокинов 1 или 2 типа.

Условные обозначения: ДК - дендритные клетки.

Помимо нормального пути формирования T-клеток памяти, обнаружен механизм образования фенотипически сходных клеток, образующихся в процессе гомеостатической пролиферации, т.е. пролиферации, вызванной не антигенной стимуляцией, а снижением содержания в организме T-клеток.

Главные различия в процессе формирования и свойствах этих разновидностей T-клеток памяти следующие. Истинные T-клетки памяти синтезируются из эффекторных T-клеток по завершении иммунного ответа; в реакцию вовлекаются клетки ограниченного числа клонов, различающих данный антиген; формированию T-клеток памяти предшествует активация T-клеток с участием IL-7 и IL-15. Во втором случае причиной дифференцировки является состояние лимфопении, а индуцирующими факторами - комплекс молекулы HLA с аутологичным пептидом в сочетании с действием IL-7 и, возможно, еще факторов, индуцируемых лимфопенией; в реакцию вовлекаются клетки вне зависимости от клональной принадлежности, при этом они не проходят фазу активации. Функционально такие клетки сходны с нормальными T-клетками памяти, но в силу особенностей клонального состава и других причин они могут стать причиной аутоиммунной патологии.

Неотличимость морфологии наивных лимфоцитов и клеток памяти порождает задачу дифференцирования этих клеток на основании их мембранного фенотипа. Чаще всего для того чтобы различить эти клетки, оценивают экспрессию на их поверхности изоформ молекулы CD45R (на наивных T-клетках - RA, на T-клетках памяти - R0), а также уровень экспрессии селектина CD62L и другой молекулы адгезии - CD44 (наивные T-клетки - CD62L^hi CD44^-, T-клетки памяти - CD62L^lo CD44⁺). К указанным отличиям мембранных маркеров наивных T-клеток и T-клеток памяти следует добавить различный спектр хемокиновых рецепторов.

Интегрины и адресные молекулы также могут направить T-клетки памяти в определенные участки тела. Так, например, интегрин α₄β₇ взаимодействуя с адресной молекулой MadCAM1, локализует T-клетки памяти в слизистой оболочке кишечника.

Ген CD45 имеет 8 экзонов. В наивных клетках транскрибируемая мРНК транслируется в полном масштабе и формируется белок, содержащий домены (и, соответственно, эпитопы) А, В и C. По мере дифференцировки в эффекторные клетки включается процесс сплайсинга участков РНК, кодируемых экзонами сначала А, затем В и, наконец, C. Cоответственно белковый продукт лишается доменов А, В и C. Продукт, содержащий все названные домены, обозначают как CD45RA (или CD45RABC), а результат конечной модификации РНК - как CD45R0. Наивные T-клетки экспрессируют CD45RA, а T-клетки памяти - CD45R0.

По экспрессии хемокиновых рецепторов и направлениям миграции T-клетки памяти разделяются на два типа, обозначенные как центральные и эффекторные T-клетки памяти. Первые имеют тот же набор хемокиновых рецепторов, что и наивные T-клетки, и, как и они, мигрируют в Т-зоны вторичных лимфоидных органов. Вторая разновидность клеток памяти совпадает по экспрессии хемокиновых рецепторов и миграционным характеристикам с эффекторными T-лимфоцитами (отсюда обозначение этой разновидности клеток памяти). Полагают, что центральные T-клетки памяти являются промежуточным этапом на пути дифференцировки эффекторных T-клеток, однако допускается возможность, что это истинные субпопуляции T-клеток памяти.

Конверсия фенотипа T-клеток в процессе гомеостатической пролиферации повышает вероятность развития аутоиммунных процессов. Это обусловлено рядом причин. T-клетки с фенотипом клеток памяти рециркулируют иными путями, чем наивные T-клетки. Попадая в нелимфоидные ткани, T-клетки памяти могут контактировать с аутоантигенами, распознаваемыми их рецепторами (1). При повторных контактах возможен отбор субклонов T-клеток с высоким сродством к этим антигенам (2), и эти клетки могут инициировать аутоиммунный процесс. Этому способствует более медленная регенерация регуляторных T-клеток (Treg) по сравнению с предшественниками эффекторных T-клеток (3). Именно такую природу имеют аутоиммунные процессы, индуцируемые облучением и другими воздействиями, повреждающими лимфоциты.

Хотя распознавание антигена способно инициировать В-клеточный ответ, для индукции полноценного ответа наряду с лигированием BCR необходимы другие стимулирующие факторы, включая белки комплемента, паттерн-распознающие рецепторы, а в случае белковых антигенов хелперные Т-клетки. В-клеточной активации способствует корецептор CR2/CD21, распознающий фрагменты комплемента C3d. Немикробные полисахариды также активируют комплемент, и антитела продуцируются в отсутствие Т-клеточной помощи. В-клетки человека экспрессируют несколько TLR, включая TLR5, распознающий бактериальный флагеллин, эндосомный TLR7, распознающий одноцепочечную РНК, и TLR9, специфичный к неметилированной CpG ДНК в эндосомах. Эти паттерн-распознающие рецепторы непосредственно стимулируют В-клетки. Активация миелоидных клеток через эти рецепторы способна усиливать функции В-клеток опосредованно, двумя способами: ДК существенно способствуют активации хелперных Т-клеток, а миелоидные клетки секретируют цитокины APRIL и BAFF, способные индуцировать Т-независимый В-клеточный ответ.

При нормальном содержании T-клеток памяти их численность поддерживается на постоянном уровне благодаря фоновой пролиферации. Она сохраняется цитокинами - IL-15 для CD8⁺ T-клеток памяти и IL-7 - для CD4⁺ T-клеток памяти. При этом факторами выживаемости служат для CD8⁺ клеток в основном IL-15 и в качестве дополнительного фактора - IL-7, а для CD4⁺ исключительно IL-7. В условиях лимфопении развивается гомеостатическая пролиферация T-клеток памяти. В случае CD8⁺ клеток она обусловлена действием IL-7. В случае CD4⁺ клеток гомеостатическая пролиферация зависит не только от IL-7, но и от распознавания аутологичных комплексов HLA + пептид, подобно тому, как это происходит при индукции гомеостатической пролиферации наивных T-клеток.

В отличие от T-клеток памяти, которые сохраняются в организме независимо от присутствия в нем АГ, для обеспечения выживаемости B-клеток требуется присутствие в организме АГ, который хранится в виде иммунных комплексов, состоящих из АГ+АТ. прикрепленных к фолликулярным ДК через FcγR. Зависит ли гомеостаз B-клеток памяти от цитокинов и взаимодействия с T-лимфоцитами, не установлено.

Перекрестное связывание BCR, опосредованное антигеном, индуцирует различные клеточные процессы в зависимости от типа антигена: мультивалентные антигены инициируют В-клеточную пролиферацию и дифференцировку, а белковые антигены подготавливают В-клетки к последующему взаимодействию с Т-хелперами. В-клетки вступают в стадию G1 клеточного цикла, и это сопровождается увеличением размера клеток, содержания цитоплазматической RNA и биосинтетических органелл рибосом. Выживаемость стимулированных В-клеток повышается за счет антиапоптотических белков, особенно Bcl-2, клетки пролиферируют и секретируют некоторое количество антител. Возрастает экспрессия HLA-II и костимуляторов В7, вследствие этого В-клетки становятся активаторами хелперных Т-лимфоцитов, когда экспрессия рецепторов различных цитокинов также повышается и В-клетки отвечают на цитокины, секретируемые Т-хелперами, происходит миграция В-клеток из фолликулов с формированием герминативной зоны в лимфатическом узле.

ДК захватывают антиген и презентируют его в молекулах HLA-II CD4⁺ T-клеткам в Т-клеточных зонах лимфоидных органов. Активированные Th2 экспрессируют рецепторы хемокинов, стимулирующие их миграцию в фолликулы. В-клетки в лимфоидных фолликулах активируются антигеном в растворимой форме. Th2 и В-клетки взаимодействуют на границе Т-клеточной зоны и фолликула, где В-клетки активированы CD40L на Th2-клетках, и их цитокинами. В В-клетках экстрафолликулярных очагов происходят процессы переключения изотипа Ig, соматические гипермутации и образуются короткоживущие плазматические клетки, секретирующие антитела. В- и Tfh-клетки мигрируют в фолликул, где В-клетки активируются и образуют герминативные центры, в которых происходят интенсивная В-клеточная пролиферация, соматические мутации, переключение изотипа и процессы селекции, приводящие к созреванию аффинности, и дифференцировке долгоживущих плазматических клеток, мигрирующих в костный мозг, и генерации В-клеток памяти (CD19⁺ CD27⁺).

При первичном гуморальном иммунном ответе IgM-антитела образуются раньше, чем IgG-антитела, причем содержание последних несколько выше. При вторичном ответе срок появления и уровень IgM-антител изменяются незначительно, тогда как IgG-антитела появляются раньше, чем при первичном ответе, и в значительно более высоком титре. Поскольку IgG-антитела обладают более высокой аффинностью и более широким спектром эффекторных функций, чем IgM-антитела, это означает, что вторичный гуморальный иммунный ответ более совершенен и по количественным, и по качественным характеристикам по сравнению с первичным ответом. Таким образом, вторичный гуморальный иммунный ответ развивается быстрее, сильнее и специфичнее и обеспечивается в основном антителами класса IgG.

Целью вакцинации является искусственное формирование иммунитета путем индукции клеток памяти, специфичных к возбудителю. Основные проблемы вакцинации состоят в обеспечении безвредности вакцинного препарата при наличии иммуногенности. Тенденция заменить природные препараты АГ (убитые, ослабленные патогены, экстракты активных субстанций) синтетическими препаратами или кодирующими их генами наталкивается на проблемы, связанные с неполнотой иммуногенного сигнала. Усиление сигнала достигается использованием адъювантов.

Созревание аффинности, возрастающее при повторной антигенной стимуляции, является следствием соматических мутаций и индуцированной Т-хелперами В-клеточной активации. Высокоаффинные антитела необходимы для нейтрализации многих микробов и их токсинов, и В-клетки памяти обусловливают высокий, быстрый и высокоаффиный ответ на повторные инфекции. Следовательно, эффективные вакцины должны индуцировать как созревание аффинности, так и образование клеток памяти.

Представлены «идеальные» вакцины, в состав которых входят компоненты, необходимые для активации врожденного иммунитета и клонов В- и/или T-клеточного звена адаптивного иммунитета. Учитывая особенности процессинга АГ, распознаваемых CD4⁺ и CD8⁺ T-клетками, в случаях, когда требуется активировать CD8⁺ T-клеточное звено (цитотоксические T-лимфоциты - CTL), необходимо обеспечить доставку АГ в цитозоль ДК. Поскольку CD4⁺ распознают АГ, поступающий в клетку извне путем эндоцитоза, специальных усилий для транспортировки таких АГ в клетку не требуется.

Индукция цитотоксического иммунного ответа, обусловленного CD8⁺ CTL, требует презентации АГ на молекулах HLA-I. Антигенный пептид, встраивающийся в эту молекулу в эндоплазматическом ретикулуме, поставляется в него из цитозоля. Поэтому при создании вакцин для индукции цитотоксического иммунного ответа (например, противовирусного) требуется обеспечить условия для доставки АГ в цитозоль. Это осуществляется с использованием адъювантов (в данном случае ISCOM), формирующих вокруг АГ оболочку из компонентов, способных взаимодействовать с клеточной мембраной и транспортироваться через нее с антигеном, минуя механизм эндоцитоза - непосредственно в цитозоль.

Условные обозначения: CTL - цитотоксические T-лимфоциты; ISCOM (Immune Stimulatory Complex) - иммуностимулятор на основе липидных мицелл; Квил А - липидная молекула, обеспечивающая транспорт корпускулы через мембрану; ТАР (Transporters associated with Antigen Processing) - транспортеры, связанные с процессингом АГ.

Проиллюстрировано два примера использования методов молекулярной биологии для усовершенствования вакцин. Первый пример демонстрирует создание рекомбинантной вакцины. Сначала формируется плазмида путем внедрения в нее гена, кодирующего пептидный АГ. Модифицированная плазмида встраивается в «нейтральный» вирус, в качестве которого обычно используют вирус коровьей оспы как носитель. Получаемый рекомбинантный вирус со встроенным геном используется как основа рекомбинантной вакцины. Второй пример воссоздает принцип модификации генов возбудителя (обычно вируса) с целью лишения его вирулентности. Для этого осуществляется удаление генов вирулентности. В результате устраняются отрицательные эффекты вируса с сохранением его АГ, обеспечивающих протективный эффект вакцины.

Эффективность вакцинации против ряда инфекционных заболеваний определяется разными подходами. Массовое использование вакцинации, как правило, приводит к резкому снижению или полной элиминации заболевания (оспа) (WHO report, 1979). Иногда искоренение заболевания осуществляется в несколько приемов, по мере использования все более совершенных техник создания и использования вакцин (полиомиелит).

Вслед за устранением заболеваний обычно снижается частота их типичных осложнений (например, подострый склерозирующий панэнцефалит, осложняющий течение кори), что также позволяет оценить эффективность проведенной вакцинации.

Cокрaщение: ПСТЭ - подострый склерозирующий панэнцефалит.

Все иммунные реакции, предназначенные для защиты от патогенов, могут иметь повреждающее действие. Поэтому преобладающим эффектом при регуляции иммунного ответа является сдерживание реакции, поскольку чрезмерная экспансия лимфоидных клеток чревата нарушением структуры тканей и опасностью трансформации клеток. Иммунный ответ содержит элементы саморегуляции, например эффекторные клетки имеют ограниченный срок жизни, элиминация антигена при успешном иммунном ответе ограничивает рекрутирование новых клеток и т.д. Однако этого оказывается недостаточно, и к ограничению иммунного ответа подключаются факторы обратной связи (особенно в гуморальной составляющей иммунного ответа), а также специализированные регуляторные клетки. Помимо этих адаптивных механизмов, в контроле иммунных процессов участвуют факторы, детерминируемые генами иммунного ответа (они определяют главным образом эффективность презентации антигена). Вместе с тем оказывают влияние регуляторные системы - эндокринная и нервная.

Исход дифференцировки В-клеток регулируется индукцией и активацией различных факторов транскрипции. В-клетки могут стать короткоили долгоживущими плазматическими клетками, секретирующими большое количество антител, или долгоживущими клетками памяти, не секретирующими антитела, но способными к быстрому ответу на воздействие антигена. Двумя ключевыми факторами в развитии плазматических клеток служат утрата экспрессии фактора транскрипции Pax-5, необходимого для развития и поддержания зрелых В-клеток, и репрессия Bcl-6. Дифференцировка плазматических клеток и клеток памяти индуцируются IRF4.

Два синтетических полипептида со сходной структурой (отличие по одному концевому остатку в боковых ветвях полипептида - Tyr/His) резко отличаются по способности индуцировать иммунный ответ у мышей, причем уровень ответа противоположен у мышей, отличающихся по MHC. Эти данные послужили одним из обоснований связи контроля уровня иммунного ответа с генами MHC класса II.

Cвязь генов HLA с уровнем иммунного ответа на конкретные белковые АГ обусловлена способностью пептидных эпитопов встраиваться в антигенсвязывающую щель молекул HLA, кодируемых соответствующими генами. На примере молекул HLA-I и эпитопов АГ NP вируса гриппа показано, что в состав HLA, кодируемых различными аллельными вариантами HLA, оптимально встраиваются различные пептидные фрагменты молекулы АГ (на рисунке обозначение первичной структуры этих фрагментов в однобуквенном коде «помещено» в антигенсвязывающую щель). Это означает, что у носителей этих аллелей в качестве эпитопа будут выступать разные участки молекулы NP или ни один из эпитопов NP не сможет связываться с HLA-I, что исключает возможность полноценного иммунного ответа на этот АГ. У таких субъектов эффективность иммунной защиты против гриппа неизбежно снижается.

Факторы эндокринной, нейроэндокринной и вегетативной нервной систем могут быть объединены в две группы. Факторы, входящие в одну из них, оказывают (при всем многообразии и неоднозначности эффектов) по преимуществу стимулирующее действие на лимфоциты и их функции, определяющие активность адаптивного иммунитета. Факторы другой группы характеризуются преимущественно ингибирующим действием. Классическим и общеизвестным примером иммунодепрессивных факторов являются глюкокортикоиды, в особенности у мышей. Эти гормоны подавляют также врожденный иммунитет, выступают в качестве противовоспалительных факторов (что широко используется в клинической практике). Наиболее разнообразное иммуностимулирующее действие проявляет гормон роста.

Перекрестное «сшивание» молекул мембранных BCR антигеном включает сигналы, которые обеспечивают активацию рецепторных Src-киназ, и другие пусковые механизмы активации B-клеток. Взаимодействие АГ одновременно с мембранными иммуноглобулинами и растворимыми антителами класса IgG, приводящее к «сшиванию» клеточного рецептора BCR и свободного антитела той же специфичности, оказывает противоположное действие. Оно реализуется через рецептор FcRγIIB, с которыми взаимодействует антитело в составе иммунного комплекса. При этом фосфорилируются остатки тирозина в последовательности ITIM цитоплазматической части рецептора и активируются фосфатазы, связанные с названным Fc-рецептором (на рисунке - SHP-1). Эти события составляют основу ингибирующего сигнала, который препятствует осуществлению активационной сигнализации. Таким образом реализуется изотипическая регуляция иммунного ответа, суть которой состоит в подавлении синтеза IgG-антител при накоплении ИК, содержащих антитела соответствующего изотипа. Этот эффект обеспечивает регуляцию продукции антител по типу обратной связи.

Условные обозначения: BCR - B-клеточный антигенраспознающий рецептор (B Cell Receptor); ITAM - активирующий мотив иммунорецептора, связанный с тирозином (Immunoreceptor Tyrosine-based Activating Motif); ITIM - ингибирующий мотив иммунорецептора, связанный с тирозином (Immunoreceptor Tyrosine-based Inhibitory Motif); SHP-1 (SH2-Domen Containing Protein Tytosine Phosphatase 1) - тирозинфосфатаза, содержащая домен SH2.

Специализированные регуляторные клетки также называют супрес-сорными, представлены по преимуществу CD4⁺ и CD8⁺T-лимфоцитами. Их назначение состоит в подавлении реакции на собственные антигены (естественные регуляторные T-клетки) и ограничение интенсивности и продолжительности иммунного ответа (адаптивные регуляторные T-клетки). В качестве «непрофессиональных» к регуляции иммунного ответа могут привлекаться также МФ, B-лимфоциты и NK-клетки, которые производят супрессирующие цитокины IL-10 и TGFβ, но не формируют антигензависимых субпопуляций.

Т-клетки присутствуют в эпителиальном слое кишечника, собственной пластинке и подслизистом слое, в пейеровых бляшках и других организованных скоплениях фолликулов. В иммунной системе желудочно-кишечного тракта присутствуют многочисленные ДК, которые в общих чертах можно разделить на две функциональные подгруппы. Одни участвуют в стимуляции протективного ответа эффекторных Т-клеток, другие индуцируют ответ регуляторных Т-клеток, супрессирующих иммунитет к антигенам пищи и микробов-комменсалов. Эти субпопуляции, присутствующие в слизистой оболочке не только кишечника, но и других органов, иногда называют эффекторными ДК и регуляторными ДК.

Регуляторные T-клетки подразделяют на естественные и адаптивные. Первые дифференцируются в процессе нормального развития организма вне зависимости от антигенной стимуляции и предотвращают аутоиммунные процессы. Вторые формируются в ходе иммунного ответа под влиянием антигенного стимула и предназначены для ограничения и прекращения иммунного ответа. Указаны основные результаты активности Treg двух типов и последствия нарушений их функции: естественные Treg блокируют активацию и дифференцировку аутоспецифических T-клеток, а адаптивные Treg ограничивают экспансию клонов T-клеток при иммунном ответе на любые АГ.

Условные обозначения: Treg - естественные регуляторные T-клетки (Regulatory T cell); Th3 - T-хелперы типа 3 (T helper, 3 type); Tr1 - регуляторные T-клетки 1 (Regulatory T cell 1).

Представлены основные естественные и адаптивные регуляторные T-клетки и их маркеры. FOXP3⁺ Treg-клетки отнесены и к естественным, и к адаптивным, поскольку помимо их развития в ходе T-лимфопоэза в тимусе установлена возможность индукции этих клеток в периферическом отделе иммунной системы при иммунном ответе. Надпись внутри кружка - внутриклеточный фактор (FOXP3), значки на поверхности клеток - мембранные молекулы, стрелки с указанием цитокинов означают секрецию цитокинов.

Условные обозначения: FOXP3 - ген семейства FOX, содержащий Forkhead Box, который кодирует транскрипционный фактор FOXP3, необходимый для реализации функции естественных и других регуляторных T-клеток.

Treg необходимы для лечения аутоиммунных и аллергических заболеваний и для ингибиции отторжения трансплантатов. Можно получить достаточное число СD4⁺ СD25⁺ Т-клеток для обратного введения пациенту. Исследование молекулярной основы опосредуемой Treg супрессии поможет разработке новых подходов для ее регуляции - усиления при аутоиммунизации и ослабления при опухолях.

Отражены мембранные и внутриклеточный маркеры, а также гуморальные продукты Treg. Помимо общеизвестных CD- и TL-маркеров, а также рецепторного комплекса CD3-αβTCR, на поверхности Treg присутствуют CTLA-4 и PD-1, которые обладают ингибирующей активностью, и молекула GITR, относящаяся к семейству TNFR. Три цитокина, секретируемые Treg (TGFβ, IL-10 и IL-35), являются супрессорными цитокинами.

Условные обозначения: CTLA-4 (Cytotoxic T Lymphocyte Antigen-1) и PD-1 (Programmed Death 1) - молекулы, индуцирующие ингибирующие сигналы; GITR (Glucocorticoid-Induced TNFR-Related) - молекула из семейства рецепторов фактора некроза опухоли.

Приведена доменная структура белка FOXP3, экзонная структура гена, кодирующего этот белок, и локализация мутаций гена. Cпецифическaя активность белка, являющегося ядерным фактором, связана с C-концевым ДНК-связывающим доменом. Именно мутации в экзонах гена, кодирующих этот домен, приводят к наиболее существенным нарушениям функции белка.

Инактивация гена FOXP3 в CD4⁺ CD25⁺ клетках сопровождается утратой их супрессорной активности, тогда как трансфекция этого гена в CD4⁺ клетки, лишенные регуляторной активности, приводит к ее приобретению и к экспрессии молекулы CD25.

Для развития регуляторных T-клеток в тимусе решающими являются сигналы, поступающие в клетку от TCR, CD28 и рецептора для IL-2. Первый сигнал возникает при распознавании комплексов аутологичных пептидов с молекулами HLA, экспрессируемыми на поверхности эпителиальных клеток коры тимуса (кортикальных ТЭК). В результате клетка экспрессирует высокоаффинный рецептор для IL-2 (его α-цепь - молекула CD25, является маркером Treg). На следующем этапе T-клетка взаимодействует с дендритными клетками мозгового слоя тимуса и получает при этом костимулирующий сигнал через молекулу CD28, а также гуморальные сигналы, опосредованные IL-2 и IL-7 (оба цитокина продуцируются медуллярными ТЭК, a IL-7 - также дендритными клетками). Cпособность ДК поддерживать развитие Treg усиливается под влиянием цитокина TSLP, секретируемого медуллярными ТЭК телец Гассаля. Получив полный набор сигналов (через TCR, CD28 и цитокиновые рецепторы), клетка экспрессирует внутриклеточный фактор FOXP3, ответственный за реализацию программы функционального созревания Treg. Дифференцировка в Treg позволяет аутореактивным T-клеткам избежать отрицательной селекции. Участие TSLP в индукции дифференцировки Treg объясняет локализацию этих клеток около телец Гассаля, продуцирующих этот фактор.

Условные обозначения: TSLP (Thymic Stromal Lymphopoietin) - лимфопоэтин из стромы тимуса; SP-тимоциты - зрелые одинарно положительные (Single-Positive) CD4⁺ CD8^- или CD4^- CD8⁺ тимоциты.

К наиболее важным генам Treg относятся гены FOXP3 и CD25. Экспрессия гена CD25 осуществляется в ходе развития клеток в тимусе при ключевом участии фактора Notch3, с которым связывается его лиганд, экспрессируемый на эпителиальных клетках - Jagged1/2. Cвязывaние лиганда приводит к протеолитическому расщеплению молекулы Notch3. Cвободнaя цитоплазматическая субъединица связывается с фактором Maml. Образующийся комплекс поступает в ядро, взаимодействует с ДНК промотора гена CD25 и индуцирует его экспрессию. Это событие служит предпосылкой экспрессии гена FOXP3. При взаимодействии IL-2 с высокоаффинным рецептором IL-2R, содержащим CD25 в виде α-цепи, активируется киназа Jak3, связанная с γ-цепью IL-2R. Формируется димер STAT5, который выступает в качестве ядерного фактора, индуцирующего экспрессию гена FOXP3.

В процессе отрицательной селекции в тимусе элиминируются потенциально аутоагрессивные клетки - тимоциты, несущие антигенраспознающий рецептор (TCR), обладающий высоким сродством к аутоантигенам - аутологичным пептидам в составе аутологичных молекул HLA. Cохрaняются клетки с умеренным сродством к аутоантигенам, которые дифференцируются в эффекторные T-лимфоциты. Тимоциты, ставшие на путь дифференцировки в Treg, избегают отрицательной селекции. Эта особенность селекции Treg определяет одно из главных свойств естественных Treg - способность к высокоаффинному распознаванию аутоантигенов. Биологический смысл данного феномена заключается в том, что высокоаффинные к аутоантигенам Treg на периферии быстрее других аутореактивных клеток соединятся с презентируемыми аутоантигенами и будут секретировать супрессирующие цитокины IL-10, IL-35, TGFβ и другими способами подавлять эффекторные реакции, направленные против ауто-антигентов.

Основной путь развития естественных регуляторных T-клеток - антигеннезависимая дифференцировка в тимусе. Treg, покидающие тимус, подвергаются дополнительным воздействиям как через TLR (ассоциированным с патогеном молекулярными группировками), так и через TCR (аутоантигенами), которые приводят к завершению их развития и повышению активности. Cуществует дополнительный путь развития Treg, обозначаемый как конверсия T-хелперов в регуляторные T-клетки. CD4⁺ T-лимфоциты, дифференцировавшиеся в тимусе и эмигрирующие из тимуса в качестве предшественников T-хелперов, под влиянием аутоантигенов в присутствии толерогенных ДК и TGFβ превращаются в Treg, экспрессируя молекулы CD25, FOXP3 и приобретая супрессорную активность. Конверсия T-хелперов в Treg-клетки воспроизводится при действии цитокина TGFβ в сочетании с АГ и костимулирующим воздействием или заменяющими эти естественные лиганды моноклональными антителами (aнти-CD3 и aнти-CD28). При индукции Treg человека, но не мыши, такой же эффект, как и TGFβ, оказывает IL-2; IL-2 способствует образованию Treg-клеток также на фоне действия TGFβ. Проявлением конверсии во всех случаях является экспрессия молекул FOXP3 внутри клетки, а также молекул CD25, CTLA-4 и других маркеров на ее поверхности. Этот вариант происхождения Treg сближает их с адаптивными регуляторными T-клетками.

Условные обозначения: Treg - регуляторные T-клетки, РАМР - молекулярные группы, связанные с патогенами (Pathogen-Associated Molecular Patterns); аутоАГ - аутоантигены; тгДК - толерогенные ДК; TGFβ - трансформирующий фактор роста β.

Функциональная активность Treg, как и других естественных факторов иммунитета, проявляется после активации. Она может быть вызвана любыми факторами, взаимодействующими с функционально значимыми рецепторами поверхности регуляторной клетки - (ауто)антигенами, связывающимися с TCR, патоген-ассоциированными молекулами (PAMP), взаимодействующими с TLR, цитокинами (TGFβ, IL-2), действующими через свои рецепторы. Эти факторы могут активировать Treg, действуя порознь (в отличие от ситуации с конверсией Treg, когда эффективными являются сочетанные воздействия). Наиболее эффективным активатором Treg являются толерогенные ДК, которые воздействуют сразу на несколько типов мембранных рецепторов Treg.

Условные обозначения: TLR (Toll-Like Receptors) - толл-подобные рецепторы; PAMP (Pathogen-Associated Molecular Patterns) - связанные с патогенами молекулярные «образы».

Естественные Treg находятся под цитокиновым контролем. Наиболее выраженное усиливающее действие на них оказывают TGFβ (вызывает конверсию и активирует) и IL-2 (фактор дифференцировки и пролиферации, активатор). К цитокинам, ингибирующим Treg, относятся IL-6 (подавляет развитие) и IL-17 (функциональный антагонист).

Допускается возможность прямого действия Treg на клетки-мишени, в качестве которых обычно выступают T-хелперы или цитотоксические T-лимфоциты. В этом случае предполагается контактное взаимодействие, в том числе с участием молекул CTLA-4 и их лигандов на поверхности клеток-мишеней (лиганды CTLA-4 - молекулы CD80 и CD86). Другой вариант прямого взаимодействия основан на эффекте секретируемых Treg цитоки-нов - TGFβ, IL-35 и IL-10. Оба эти варианта проявлений действия Treg не исчерпывают функций Treg. Главным путем реализации эффекта Treg является «тройное» контактное взаимодействие, в которое вовлекаются наряду с Treg и клетками-мишенями толерогенные ДК. Конкретные механизмы осуществления супрессорного эффекта Treg изучаются. Допускается, что они препятствуют формированию иммунного синапса между эффекторной T-клеткой и дендритной клеткой, в частности, вовлечению в него протеинкиназы C (изоформы θ). Кроме того, под влиянием Treg в дендритных клетках активируется индоламин-2,2-дезоксигеназа, что способствует накоплению кинуренина, под влиянием которого снижается синтез триптофана в эффекторных клетках, что подавляет их функциональную активность.

В условиях иммунного ответа при участии цитокинов, указанных на рисунке, наивные CD4⁺ T-лимфоциты дифференцируются в различные функционально активные субпопуляции T-хелперов - Th1, Th2, Treg, Th17,

Th9 и Th22. Treg контролируют функции указанных хелперных клеток, подавляя их активность. Th17 проявляет способность ингибировать активность Treg.

В отличие от естественных, сформированных в тимусе, аутореактивных Treg, действующих в основном через клеточные контакты с привлечением ДК, адаптивные (индуцированные) Treg реализуют свое действие преимущественно или исключительно через выработку супрессорных медиаторов. Для Tr1-клеток таким медиатором служит IL-10, для Th3 - TGFβ.

Treg подавляют и индуктивную, и эффекторную фазы аутоиммунного процесса, однако эти эффекты оказывают разные клетки, отличающиеся экспрессией хемокиновых рецепторов: индуктивную фазу процесса ингибируют Treg «наивного» типа, несущие CCR7 и поэтому мигрирующие в лимфатические узлы, в том числе в те, в которых развивается иммунный процесс. Эффекторная фаза аутоиммунной патологии происходит вне лимфоидных органов - в органах-мишенях, вовлеченных в воспалительный процесс. Поэтому в контроле осуществления аутоиммунных реакций участвуют другие Treg, несущие рецепторы CCR4, CCR5 и др., что определяет их миграцию в воспаленные ткани. IL-6, который препятствует развитию Treg и активирует Th17, тем самым способствует развитию аутоиммунных процессов.

Развитие Treg в тимусе оказывается невозможным при дефектности генов, которые кодируют факторы, ответственные за дифференцировку и пролиферацию этих клеток (IL-2, IL-2R, CD28, STAT5, Jagged1/2), а также за реализацию их генетической программы (FOXP3). Для осуществления конверсии и функционирования Treg на периферии дополнительно требуется полноценность генов, кодирующих TGFβ и CTLA-4. Мутации некоторых генов, кодирующих Notch3, B7 и т.д., не препятствуют осуществлению этих процессов.

Иммунный ответ регулируют система позитивных обратных связей, амплифицирующих реакцию, и контрольные супрессорные механизмы, предотвращающие патологические реакции. При активации лимфоцитов запускаются механизмы, еще более повышающие интенсивность ответа, когда исходно небольшое число лимфоцитов, специфичных к данным микробам, может реализовать эффективный ответ. Ряд контрольных механизмов активируется при иммунном ответе с целью предотвращения избыточной активации лимфоцитов. Специфичность и память делают иммунную систему способной к повышенному ответу на персистирующий или повторно действующий антиген. Разнообразие репертуара антигенсвязывающих лимфоцитов существенно для защиты организма от многих патогенов внешней среды. Специализация дает возможность реализовать оптимальный - протективный ответ. Регуляция иммунной реакции, в том числе супрессия через регуляторные Т-клетки (Treg), возвращает иммунную систему в состояние покоя.

Cреди приведенных заболеваний лишь при IPEX-синдроме развитие Treg блокируется полностью, что обусловливает тяжесть и фатальность этого заболевания. При других заболеваниях численность и/или функция Treg нарушается частично. Нередко экспрессия FOXP3 нарушается независимо от изменений численности CD4⁺ CD25^hi Treg, а ослабление их супрессорной функции проявляется при нормальной и даже повышенной численности этих клеток. Характер изменений содержания и функции Treg следует учитывать при разработке патогенетической терапии болезней, обусловленных их дефицитом. Для предотвращения РТПХ, лечения аутоиммунных и тяжелых аллергических заболеваний, а также привычных выкидышей разрабатываются методы адаптивной цитотерапии регуляторными T-клетками.

Условные обозначения: IPEX-синдром (Immune dysregulation, Polyendocrinopathy, Enteropathy, X-linked syndrome) - синдром дисрегуляции иммунитета, полиэндокринопатии, энтеропатии, сцепленный с Х-хромосомой.

Одним из первых известных феноменов, имеющих отношение к генетическому полиморфизму по иммунологически значимым молекулам, стала несовместимость по группам крови АВ0. Серьезность этой проблемы усиливается предсуществованием антител, которые могут содержаться в несовместимой донорской крови и вызвать немедленную и тяжелую реакцию на ее переливание.

На поверхности эритроцитов содержатся АГ групп крови по системе АВ0 и в сыворотке - естественные антитела против других АГ, которые могут вызвать агглютинацию и лизис эритроцитов в случае переливания несовместимой крови, содержащей эти АГ. В таких случаях может возникнуть иммунокомплексная патология, приводящая к нарушению микроциркуляции и повреждению почек. Это происходит при следующих вариантах гемотрансфузий:

В настоящее время переливание крови осуществляется только при условии совпадения донора и реципиента по группам крови АВ0. Кроме того, перед переливанием крови обязательно проводится биологическая проба in vitro, когда смешиваются образцы крови донора и реципиента.

Вещества групп крови являются полисахаридами. При всех группах крови основой группового вещества является полимер галактозы с боковыми остатками фукозы и N-ацетилглюкозамина. Это молекула-предшественник, обозначаемая как вещество Н. В случае генотипа h/h дальнейшие превращения этой молекулы блокируются, и она сохраняется в неизменном виде. Ген А обусловливает присоединение к галактозной цепи D-N-ацетилгалактозамина, а ген В - D-галактозы. Продукты этих генов обозначаются соответственно как вещество А и вещество В. У гетерозигот АВ на эритроцитах одновременно присутствует оба вещества.

Наиболее ярким свидетельством функционирования иммунной системы вне инфекционных процессов и примером «неинфекционного» иммунитета явилась иммунная реакция отторжения на несовместимый по АГ трансплантат и формирующийся при этом трансплантационный иммунитет. Изучение этого искусственного феномена оказалось очень продуктивным: в связи с ним был открыт специфический клеточный иммунный ответ и изучен антигенный полиморфизм, что привело к созданию концепции главного комплекса гистосовместимости. На этой основе был достигнут значительный прогресс в практике пересадки органов и тканей.

Эксперименты в области изучения трансплантационных реакций привели к открытию иммунной толерантности, удостоенному Нобелевской премии в 1960 г.

Реакции тканевой несовместимости (трансплантационного иммунитета) иллюстрируются примером пересадки кожного лоскута между мышами двух линий, отличающихся по комплексу АГ гистосовместимости Н-2 (МHC мышей), а также гибридами 1-го поколения (F1) между животными родительских линий. Cудьбa трансплантатов - аутологичных и сингенных (от той же линии), аллогенных (от другой линии внутри вида) или полу-аллогенных (от гибридов) отражает основные законы трансплантации:

Законы соответствуют представлениям о кодоминантной природе наследования АГ гистосовместимости, т.е. проявлении обоих аллельных признаков у гетерозигот. Это означает обязательную экспрессию аллелей генов МHC в условиях как гомозиготности, так и гетерозиготности.

Условные обозначения: различная окраска животных соответствует двум линиям мышей, чередующиеся полосы цветов «родительских линий» - гибридам 1-го поколения. Отторжение трансплантата обозначено его перечеркиванием. Отсутствие перечеркивания означает приживление.

Главными свидетельствами иммунной природы отторжения чужеродных трансплантатов являются:

Cуществует два типа распознавания донорских АГ T-клетками реципиента при аллогенной трансплантации - прямое и непрямое. В их осуществлении участвуют ДК донора или реципиента. В случае прямого распознавания донорская дендритная клетка презентирует T-клетке хозяина собственные (аллогенные для T-клеток реципиента) молекулы HLA, несущие любой пептид. При этом чужеродная молекула HLA рассматривается рецептором T-клетки как аналог аутологичной молекулы, модифицированной чужеродным пептидом. В случае непрямого распознавания молекулы HLA донора поглощаются дендритными клетками и макрофагами реципиента и обрабатываются обычным для экзогенных молекул путем. Их пептидные фрагменты встраиваются в молекулы HLA-II ДК реципиента и презентируются, как обычно, T-клеткам хозяина-реципиента. Прямое распознавание чаще реализуется при стимуляции CD8⁺ T-клеток, непрямое - при стимуляции CD4⁺ и CD8⁺ T-клеток.

В отторжении аллогенного трансплантата участвуют практически все механизмы адаптивного иммунитета. Основными эффекторами отторжения являются клеточные факторы. CD8⁺ T-клетки, которые обычным путем дифференцируются в цитотоксические T-лимфоциты (CTL), вызывают гибель клеток трансплантата преимущественно по механизму перфорин-зависимого и Fas-индуцированного цитолиза. CD4⁺ T-клетки участвуют в отторжении с помощью двух групп механизмов. Один из них включает индукцию гибели клеток трансплантата по механизму Fas- и TNF-зависимого апоптоза. Вторая группа объединяет действие различных факторов воспаления, развивающегося в трансплантате вследствие развития Th1-клеток и активации с их участием МФ. Причиной гибели при этом в первую очередь является нарушение питания трансплантата, вызванное изменением микроциркуляции и развитием тромбозов, а также прямое действие цитокинов, ферментов и других факторов, выделяемых в очаге воспаления.

Роль антител в отторжении трансплантата заведомо второстепенна. Cвязывaясь на АГ трансплантата, антитела блокируют их, не давая возможность проявиться клеточным механизмам защиты (на рисунке - 1). Привлечение в качестве эффекторных агентов факторов комплемента при этом невозможно в связи с активностью на аллогенных (как и на сингенных) клетках системы контроля комплемента, немедленно разрушающих связанные факторы комплемента. В то же время ИК, образующиеся при соединении антител с мембранными антигенами трансплантата, могут привлечь клеточные эффекторные механизмы, основанные на распознавании Fc-частей молекул антитела. В роли эффекторных клеток-киллеров могут выступать FcγR-позитивные клетки - естественные киллеры (2) и МФ (3). Такие реакции обозначают как антителозависимый клеточный цитолиз.

Введение лимфоидных клеток мышей родительской линии гибридам F1 приводит к развитию реакции «трансплантат против хозяина» (РТПХ), поскольку T-клетки реагируют на АГ второго родителя как на чужеродные. Аналогичные последствия наблюдаются при введении аллогенных клеток (ДК, макрофаги, лимфоциты, стволовые клетки) мышам, иммунная система которых подавлена облучением или цитотоксическими препаратами. В этом случае введенные иммуноциты реагируют на аллоантигены хозяина, а реакция реципиента на их аллоантигены ингибирована. У человека РТПХ развивается в соответствии со второй моделью - при введении алогенных стволовых клеток в организм с подавленным иммунитетом, например, при пересадках костного мозга облученным людям. РТПХ у человека обозначается как болезнь «трансплантат против хозяина» (ТПХ), которая в зависимости от выраженности генетических различий и дозы введенных клеток определяется в острой и хронической формах. Проявлениями острой болезни ТПХ являются спленомегалия, инволюция тимуса, анемия, задержка роста, поражение кишечника с диареей, поражение кожи и волосяного покрова; возможен летальный исход. Для хронической болезни ТПХ свойственно воспалительное поражение печени, кожи и слизистых оболочек с их лимфоидной инфильтрацией.

При РТПХ АГ (пептидный фрагмент аллоантигена хозяина) презентируется ДК донора CD8⁺ и CD4⁺ T-лимфоцитам, фактически аллогенным лимфоцитам донорского генотипа реципиента. В результате формируются эффекторные T-лимфоциты. Цитотоксические CD8⁺ T-лимфоциты (CTL) вызывают гибель клеток реципиента (хозяина) по перфориновому и Fas-зависимому механизмам. CD4⁺ T-клетки дифференцируются преимущественно в хелперы Th1-типа. Они активируют МФ, которые выделяют воспалительные цитокины и другие факторы, обусловливающие сосудистую реакцию и развитие воспаления. Это приводит к нарушению трофики и функции органов и гибели клеток реципиента. CD4⁺ T-клетки способны вызвать апоптоз клеток-мишеней по Fas-зависимому пути.

Иммунная «неотвечаемость», рассматриваемая как определенный тип ответа иммунной системы на свои и чужеродные АГ, была открыта как феномен терпимости (толерантности) к пересадкам чужеродной ткани при условии предварительного контакта с ней в эмбриогенезе. Позже иммунная толерантность была воспроизведена в различных вариантах и были вскрыты многочисленные механизмы, которые ее обеспечивают. Тем не менее основы иммунной толерантности к несовместимому по АГ плоду, а также механизмы выбора типа реакции (ответ или толерантность) на опасные или полезные чужеродные атнигены в забарьерных тканях, а также на представителей своего микробиома до сих пор полностью не вскрыты.

Различают иммунную естественную и индуцированную специфичную к конкретным антигенам толерантность. Примерами естественной толерантности являются: 1) толерантность к «своим» молекулам формируется в процессе эмбриогенеза и постоянно поддерживается путем отрицательных селекций и редактирования генов антигенсвязывающих рецепторов наивных Т-клеток в тимусе и В-клеток в костном мозге, а также активного подавления аутоиммунных реакций на периферии; 2) толерантность матери к антигенам плода формирующаяся при беременности; 3) толерантность к нормальному микробиому организма образуется в течение суток после рождения, а затем постоянно поддерживается. Примеры индуцированной толерантности: 1) введение антигена в эмбрион или в первые сутки после рождения; 2) злокачественный рост опухоли; 3) мимикричные антигены патогенов, идентичные участкам молекул хозяина; 4) эвазия патогенами - контроль над системой иммунитета для их выживания, размножения и персистенции; 5) введение антигена в высокой или низкой дозах; 6) оральное введение антигена; 7) расположение молекул в слабоваскуляризированных и иммунопривиле-гированных тканях (яичко, мозг, глаз).

Введение кроветворных и лимфоидных клеток от мышей одной линии (А) новорожденным мышатам (или эмбрионам) другой линии (В), отличающейся по генам гистосовместимости, приводит к формированию у мышат терпимости (толерантности) к АГ донора, которая сохраняется и у взрослых мышей при условии сохранения химеризма (т.е. сосуществования в организме собственных кроветворных клеток и аллогенных клеток-потомков введенных донорских клеток). Если обработанным таким образом мышам через определенный срок пересадить кожу или иной трансплантат от донора, ткань приживется, хотя пересаженная параллельно ткань постороннего донора © отторгнется.

Искусственная иммунная толерантность к аллотрансплантатам формируется благодаря реализации тех естественных механизмов, которые в норме предотвращают аутоагрессию. Эти механизмы разделяют на рецессивные (не срабатывают при переносе в другой организм) и доминантные (срабатывают при переносе). К первым относятся механизмы элиминации или инактивации специфических клонов. Элиминация клонов - наиболее радикальный механизм устранения иммунной реактивности на конкретный аутоантиген (аутоАГ). Она осуществляется в тимусе в процессе отрицательной селекции. Некоторые клоны T-клеток, распознающих собственные АГ, выживают в тимусе и оказываются в периферическом отделе иммунной системы и рециркулируют. Их контакт с аутоантигенами в условиях неоптимальной презентации (в отсутствие костимуляции) индуцирует состояние анергии с укорочением продолжительности жизни таких клеток. Однако возможен другой исход - активация генов RAG и повторение реаранжировки гена α-цепи TCR, что приводит к формированию TCR иной специфичности.

Важный механизм формирования (ауто)толерантности состоит в развитии естественных регуляторных T-клеток (Tnreg). Основным типом Tnreg, препятствующих развитию аутоагрессии и поддерживающих иммунную толерантность, являются CD4⁺ CD25⁺ FOXP3⁺ клетки.

Возможность элиминации клонов тимоцитов, специфичных к органо-специфическим аутоАГ нелимфоидных органов, достигается благодаря специальному механизму экспрессии этих АГ в тимусе, контролируемому геном AIRE. Белок Aire экспрессируется в клетках медуллярного эпителия тимуса и определяет синтез около 500 органоспецифических аутоАГ. Экспрессия мозаична: каждый АГ синтезируется примерно в 100 клетках. Презентацию этих АГ тимоцитам осуществляют также ДК тимуса за счет поглощения фрагментов эпителиальных клеток, подвергшихся апоптозу. Результатом распознавания аутоспецифическими тимоцитами эпитопов этих молекул, презентируемых дендритными клетками, является элиминация тимоцитов соответствующего клона.

Условные обозначения: мТЭК - клетки медуллярного эпителия тимуса; ДК - дендритные клетки.

Рисунок иллюстрирует механизм повторной перестройки гена a-цепи TCR для изменения специфичности потенциально аутоагрессивных клонов T-клеток. Он складывается из трех этапов: А - распознавание аутологичного АГ; Б - собственно редактирование гена α-цепи TCR: экспрессия генов RAG и повторная перестройка α-гена; В - экспрессия нового TCR, не способного распознать аутоАГ.

Регуляция В-клеточной активации посредством FcγR. Когда Fcγ-рецептор В-клеток лигируется, ITIM (ингибирующий мотив называется иммунорецепторным тирозинсодержащим ингибирующим мотивом) цитозольного хвоста рецептора фосфорилируется по остаткам тирозина и образуется докинг-участок для инозитол-5-фосфатазы SHIP (инозитолфосфатаза, содержащая SH2-домен). Рекрутированная SHIP гидролизует фосфат на сигнальном липидном промежуточном фосфатидилинозитол-трифосфате (PIP3), инактивируя эту молекулу. Посредством этого механизма лигирование FcγRII терминирует В-клеточный ответ на антиген. Комплексы антиген-антитело одновременно взаимодействуют с антигенным рецептором через антиген и с FcγRIIB (через антитела), и это сближает ингибирующие фосфатазы с антигенными рецепторами, сигнализация от которых блокируется. В дополнение к В-клеткам FcγRIIB связывается и посылает ингибирующие сигналы миелоидным клеткам, включая макрофаги и дендритные клетки, а возможно, и плазматические клетки.

Одним из механизмов индукции аутотолерантности является развитие анергии T-клеток соответствующего клона. Наиболее общей причиной индукции анергии является отсутствие или дефектность костимуляции при презентации АГ T-клетке. Это может иметь место и в тимусе, и на периферии. Так, анергию могут индуцировать кортикальные эпителиальные клетки тимуса ТЭК (ТЭК), не экспрессирующие костимулирующие молекулы В7 (на рисунке здесь и далее отсутствующую молекулу символизирует ее изображение прерывистой линией без цветовой заливки). C другой стороны, анергии подвергаются тимоциты, не экспрессирующие костимулирующую молекулу CD28. В периферическом отделе иммунной системы анергия чаще всего развивается в случаях презентации антигена «непрофессиональными» АПК, которые лишены молекул В7 (CD80/CD86). Это особенно часто происходит в случае презентации АГ клетками вне очага воспаления, способствующего экспрессии молекул В7 даже на непрофессиональных АПК, таких как эпителиальные клетки.

Условные обозначения: кТЭК - клетки кортикального эпителия тимуса; ДК - дендритные клетки.

Выбор между индукцией иммунного ответа или толерантности осуществляется на уровне дендритных клеток (ДК) - единственных антигенпрезентирующих клеток, способных эффективно представлять антиген наивным T-лимфоцитам. Развитие Treg (супрессоры) могут индуцировать два типа ДК - незрелые ДК, особенно в условиях воздействия на них супрессирующих агентов - цитокина TGFβ и простагландина PGE2. При действии этих агентов на незрелую ДК в условиях отсутствия активации через TLR, а также костимуляции через CD40 (в условиях отсутствия воспалительных стимулов) ДК дифференцируется в толерогенную клетку. Толерогенная ДК индуцирует толерантность с помощью двух механизмов: вызывая анергию CD4⁺ T-клеток и обспечивая дифференцировку FOXP3⁺ Treg- или Tr1-клеток.

Условные обозначения: ДК - дендритная клетка; TLR - толл-подобные рецепторы; FOXP3⁺ Treg - регуляторные T-клетки, экспрессирующие транскрипционный фактор FOXP3; Tr1 - адаптивные регуляторные T-клетки.

Развивающийся плод млекопитающих в естественных условиях всегда содержит трансплантационные HLA АГ, унаследованные от отца. По законам трансплантационной иммунологии он неизбежно должен отторгаться, однако этого обычно не происходит, что свидетельствует о его чрезвычайно надежной защите. Факторы, предотвращающие отторжения, локализованы в разных слоях плацентарного барьера, отделяющего плод от организма матери. Так, в синцитиотрофобласте локализуются белки, контролирующие систему комплемента, регуляторные T-клетки и продукты неклассических генов HLA-I. Эти факторы присутствуют также в цитотрофобласте. В околоплодной жидкости содержатся АГ плода, способные связывать антитела, направленные против молекул плода, т.е. служащие «ловушками» этих антител.

Условные обозначения: HLA-I - молекулы главного комплекса гисто-совместимости человека класса I; Treg, Th3 - разновидности регуляторных T-клеток, Th2 - T-хелперы 2 типа.

Опухоли представляют собой вариант «биологической агрессии изнутри», родственный по своей природе с феноменами тканевой несовместимости. Неэффективность эффекторных реакций иммунитета в отношении сформировавшихся опухолей является следствием взаимоотношений опухолевых клеток с организмом. Подавляющая часть трансформированных клеток элиминируется иммунными механизмами, и опухоль формируется лишь при условии преодоления иммунной защиты организма в основном благодаря индукции иммуносупрессии и персистенции микроорганизмов. Практически значимая задача состоит в восстановлении и усилении иммунных механизмов, подавленных в процессе этой адаптации.

Представлен один из вариантов классификации опухолевых антигенов.

Механизмы индукции и реализации иммунного ответа на опухолевые АГ аналогичны механизмам реакции на АГ гистосовместимости при отторжении трансплантата. Этапы 1-4 соответствуют индукции ответа CD8⁺ CTL и CD4⁺ Th1-клеток этап 5 - эффекторной реакции, сводящейся к индукции апоптоза и к гибели опухолевых клеток.

Экспрессия классических молекул HLA-I - HLA-A,B,C - опухолевой клеткой делает ее мишенью действия CD8⁺ цитотоксических

T-лимфоцитов (CTL). Экспрессия неклассических молекул HLA-F,G,H защищает ее от цитотоксического действия NK-клеток (запрет повреждения «своего»). Из представленных на рисунке вариантов экспрессии опухолевой клеткой классических и неклассических молекул HLA только вариант 2 (отсутствие классических и наличие неклассических молекул HLA) обеспечивает избегание опухолевой клеткой цитолиза. Наличие молекул обоих типов (вариант 1) делает клетку чувствительной к действию CTL, а отсутствие молекул HLA обоих типов (вариант 3) - к действию NK-клеток.

Условные обозначения: CTL - цитотоксические T-лимфоциты; NK - естественные киллеры.

Первоначальные подходы основывались на традиционных методах вакцинации. Они не дали ожидаемых результатов, однако должны быть упомянуты как отправная точка иммунотерапии опухолей. Современные подходы к иммунотерапии опухолей основываются на использовании клеточных и молекулярно-биологических технологий, хотя их эффективность не достигает желаемого уровня.

Условные обозначения: LAK (Lymphokine-Activated Killers) - киллеры, активированные лимфокинами; ОCАГ - опухолеспецифические антигены; CIK (Cytokine-Induced Killers) - киллеры, активированные цитокинами; TIL (Tumor-Infiltrating Lymphocytes) - лимфоциты, инфильтрирующие опухоль.

Для получения клеток, предназначенных для адаптивной иммуноцитотерапии, используют нормальные NK- и T-клетки, которые подвергают in vitro активации цитокинами, или лимфоциты, инфильтрирующие опухоль (другой источник этих клеток - асцитная жидкость, образующаяся при прорастании опухолей в серозные полости). В случае TIL эффект активации сводится преимущественно к восстановлению экспрессии ζ-цепей комплекса CD3-TCR, утраченной под влиянием опухолевых продуктов. В результате восстанавливается передача внутриклеточных сигналов от TCR, вызывающая активацию T-клетки. На рисунке вверху представлены обозначения исходного клеточного материала, ниже - цитокины, используемые для обработки клеток in vitro, внизу указаны эффект такой обработки и название получаемых клеток, которые используют для адаптивной иммуноцитотерапии.

В качестве средства иммунотерапии наиболее регулярно и успешно используется IFNα. Его противоопухолевая активность обусловлена активирующим действием на эффекторные клетки (CTL, NK), усилением экспрессии HLA-I, антиангиогенным, антипролиферативным и дифференцирующим действием. Применение препаратов на основе IL-2, ранее использовавшихся для иммунотерапии опухолей, приостановлено в связи со способностью этого цитокина поддерживать развитие и пролиферацию естественных регуляторных T-клеток (Treg). В качестве аналогов эффективного, но токсичного цитокина TNF используют его мутантные формы (с ослабленной токсичностью) - мутеины. Цитокины с миелопоэтической активностью применяют для устранения цитопений, индуцированных химиотерапией. Большинство других цитокинов или используется в ограниченном масштабе в специальных случаях, или находится на разных стадиях испытаний.

Условные обозначения: CЕА (Carcino-Embrional Antigen) - ракоэмбриональный АГ; MUC-1 - муцин 1; CA-125, LeX - АГ группы крови Lex; EGF-R1 - рецептор эпидермального фактора роста, тип 1; HER2/Neu - продукт онкогена; IL-2R - рецептор интерлейкина 2; FAР (Fetal α-Protein) - альфа-фетопротеин.

В связи с иммуногенностью мышиных моноклональных антител (МАТ) для человека их повторное введение с лечебной целью приводит к образованию антител против видовых эпитопов молекул, которые связывают вводимые антитела, полностью нивелируют их терапевтическое действие и индуцируют аллергические реакции. Для устранения иммуногенности моноклональных антител с помощью методов генной инженерии в их молекуле замещают наиболее иммуногенную часть - C-домены (слева) или C-домены и каркасную последовательность V-доменов (справа). В последнем случае от исходных антител остаются лишь три гипервариабельных участка в V-доменах Н- и L-цепей. В этом случае в принципе возможно лишь проявление иммуногенности идиотопов, которая свойственна и аутологичным антителам. На рисунке мышиная составляющая моноклональных антител отмечена голубым цветом, а человеческая (введенная в молекулу) - серым цветом. В настоящее время производятся также полностью гуманизированные МАТ.

Контроль над дифференцировкой тимоцитов в Т-клетки происходит в тимусе в процессах позитивной и негативной селекций. При позитивной селекции сохраняются только тимоциты, способные к связыванию собственных молекул гистосовместимости (молекул HLA) со средней аффинностью, функционирование которых зависит от «двойного распознавания» при презентациях антигенов. Затем тимоциты претерпевают негативную селекцию в процессе которой элиминирутся тимоциты, несущие рецептор к собственным антигенам организма. В результате удаляются потенциально опасные аутореактивные Т-клетки. Но часть аутореактивных клеток с высоким аффинитетом для аутоантигенов сохраняется в виде T-reg. После указанных селекций из тимуса на периферию выходят только 2% (!) от числа сформированных Т-клеток. Они обладают необходимыми характеристиками - способностью взаимодействовать с HLA I и II классов со средней степенью аффинности, безразличием к аутоантигенам (за исключением Treg) и наличием рецепторов к чужеродным антигенам.

Моноклональные антитела оказывают противоопухолевое действие по механизму антителозависимого клеточного цитолиза, опосредованного МФ (на рисунке - механизм 1) или NK-клетками (механизм 2). Оба типа эффекторных клеток распознают Fc-часть антител, связавшихся с опухолевым АГ, c помощью Fcγ-рецепторов (FcγI, II и III на МФ и FcγIII на NK-клетках). Для МФ это служит сигналом для фагоцитоза или внутриклеточного цитолиза клетки-мишени, для NK-клеток - для контактного цитолиза. Комплемент-зависимый цитолиз опухолевых клеток не играет существенной роли в реализации защитного действия антител, так как мембрана опухолевых клеток располагает факторами, инактивирующими компоненты комплемента.

Условные обозначения: NK - естественный киллер; FcγR - Fcγ-рецептор; FcγRIII - Fcγ-рецептор типа III.

Растительные токсины обычно имеют две полипептидные цепи, одна из которых ответственна за доставку, другая - за токсичность молекулы. Для получения иммунотоксина изолированную токсическую цепь ковалентно подсоединяют к моноклональному антителу, направленному против опухолевого АГ (а). После связывания иммунотоксина с мембранным АГ происходит интернализация комплекса в составе эндосомы. Токсическая субъединица иммунотоксина поступает в цитозоль, где реализует свое токсическое действие, результатом чего является гибель клетки (б). Таким образом, иммунотоксин вызывает специфический цитолиз опухолевой клетки, несущей АГ, против которого направлены моноклональные антитела (в).

Для различных целей (тестирование, иммунотерапия и т.д.) требуется получение опухолеассоциированных АГ или их эпитопов, на которые реагируют T-клетки. В связи с низким содержанием АГ в опухолевой клетке их выделение представляет собой трудную задачу, которая решается с помощью разных методов. Биохимический подход основан на элюции пептидов из комплекса АГ с мембранными молекулами HLA-I опухолевых клеток. Наиболее трудной задачей является отделение опухолевых пептидов от других аутологичных пептидов, содержащихся в опухолевой клетке.

Молекулярно-биологический подход (наиболее распространенный в настоящее время) состоит в клонировании генов опухолевых АГ из библиотеки ДНК, полученной из опухолевой клетки, введении клонированных генов в плазмиду, трансфекции плазмидой другой клетки и трансляции гена. В этом методе наиболее сложной является процедура отбора клонов ДНК, кодирующих опухолевый АГ. C аналогичной целью используется фаговый дисплей, когда источником АГ становятся бактерии, зараженные фагами с модификациями в РНК.

Перспективное направление в создании противоопухолевых вакцин основано на использовании ДК. Размноженные in vitro дендритные клетки носителя опухоли нагружают соответствующим опухолевым АГ и активируют воздействием лигандов TLR и CD40, а также цитокинов (MG-CSF, IFNγ и др.). Затем ДК с процессированным опухолевым АГ, включенным в молекулы HLA I и II классов, вводят тому же пациенту. В результате презентации опухолеспецифических АГ T-хелперам и цитотоксическим лимфоцитам формируются клоны T-лимфоцитов, в том числе CD8⁺ киллеров, специфичных к опухолевым клеткам. Надо признать, что указанный подход оказался недостаточно эффективным в киллинге опухолевых клеток. Это связано со способностью опухоли блокировать реакции клеточного иммунитета и даже повышать свою пролиферативную активность.

Условные обозначения: TLR - толл-подобные рецепторы; CpG - олигонуклеотиды, обогащенные последовательностями CG, соединенными фосфатной связью.

Х-сцепленная агаммаглобулинемия - это первичное (врожденное) иммунодефицитное состояние, при котором пациенты не способны производить антитела, поэтому у человека повторно возникают тяжелые инфекции. Обычно болеют мужчины и мальчики. Частые инфекции возникают уже на первом году жизни (отит, пневмония, синусит, конъюнктивит, энтероколит, менингит, остеомиелит, сепсис и др.). В 1952 г. O.C. Bruton описал мальчика с клиническими признаками Х-сцепленной агаммаглобулинемии (Bruton’s X-Linked Agammaglobulinemia - XLA).

При X-сцепленной агаммаглобулинемии не происходит дифференцировки пре-В-клеток в незрелые B-клетки. В результате этого не образуются зрелые В-клетки и не синтезируются иммуноглобулины. Этот дефект связан с мутациями в гене Btk, кодирующем брутоновскую тирозинкиназу (Btk - Bruton’s tyrosine kinase). Эта тирозинкиназа ответственна за нормальное развитие В-клеток. Только В-клетки, обладающие нормальным аллелем гена Btk, могут перейти в зрелые В-клетки. Ген Btk локализован на Х-хромосоме. Носителями мутантного гена являются здоровые женщины-гетерозиготы, у которых формирование зрелых В-клеток осуществляется посредством функционирования нормального аллеля, поэтому XLA поражает преимущественно мальчиков. Существуют, однако, и очень редкие аутосомно-рецессивные формы XLA. Частота этого заболевания составляет 1 случай на 150 000-200 000 человек.

а. Фермент Btk является членом семейства тирозинкиназ Тес (Src-like tyrosine kinases), экспрессируемых в T-лимфоцитах, B-лимфоцитах и НФ. Btk экспрессируется в B-клетках и НФ. Присутствие в клетке нормального Btk требуется только для развития B-клеток. Btk состоит из 5 доменов: PH-домена (Pleckstrin-Homology domain); TEK-домена, состоящего из двух частей: Btk и PRR (богатый пролином); SH3- и SH2-доменов (Src-Homology domain) и киназного домена. Мутации, ведущие к XLA, обнаружены во всех доменах. PH-домен способствует взаимодействию тирозинкиназ Тес с фосфолипидами, локализованными во внутреннем слое ЦПМ. SH2-и SH3-домены обеспечивают взаимосвязь тирозинкиназ Тес с адапторными белками LAT, SLP-76, BLNK. Этот процесс помогает тирозинкиназам Тес образовывать кластеры около активированного рецептора, где они фосфорилируются и стимулируются другими киназами семейства Src.

б. При взаимодействии АГ с BCR тирозиновые остатки (TAM-мотива цитоплазматического хвоста сигнальных белков Ig α и Igβ фосфорилируются протеинкиназами Src, создавая докинг-участки для нерецепторных тирозинкиназ и адапторных белков. В результате активации фосфоинозитид-3-киназы (PI3K) образуется фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфат (PIP3), который локализуется во внутреннем слое ЦПМ и является сайтом для прикрепления PH-домена Btk-киназы. Тирозин Y551 в киназном домене Btk-киназы фосфорилируется членом семейства Src-киназ, и затем происходит аутофосфорилирование тирозина Y233 в SH3-домене Btk. Активированная Btk-киназа привлекает в мембрану связующий адапторный белок BLNK и фосфолипазу PLCγ2, приводя их в тесное соприкосновение с киназой Syk, результатом чего является фосфорилирование обоих ферментов. PLCγ2 расщепляет мембранный фосфолипид фосфатидилинозитолдифосфат (PIP2) с образованием диацилглицерола (DAG) и инозитолтрифосфата (IP3). Последние два вещества являются мощными активаторами клетки.

а. На стадии пре-B-клетки (пре-Ва) происходит образование пре-B-клеточного рецептора, который состоит из μ-цепи и суррогатной легкой цепи (SL). SL состоит из двух полипептидов: VpreВ и λ5. Важной составной частью BCR является гетеродимер Igα/Ig β (CD79α/β), который участвует в транспорте μ-цепи из цитоплазмы, а также отвечает за передачу сигнала от антигенсвязывающих цепей BCR в ядро. Замена SL-цепи на L-цепь зависит от функционирования протеинкиназы Btk.

б. Мутация в гене BTK ведет к нарушению образования нормального BCR на B-клетке и «застреванию» B-клетки на стадии пре-В. Пре-B-клетки при отсутствии киназы Btk быстро подвергаются апоптозу в костном мозге и в кровоток не поступают.

Иммунодефициты возникают в результате врожденных или приобретенных дефектов в клетках врожденной и адаптивной иммунной системы. Эти заболевания ассоциированы с повышенной восприимчивостью к инфекциям, степень которой зависит от того, какой компонент иммунной системы имеет дефект и каковы масштабы этого дефекта. Расстройства врожденного иммунитета включают дефекты киллинга микробов фагоцитами (например, CGD или синдром Чедиака-Хигаси), миграции и адгезии лейкоцитов (например, дефицит адгезии лейкоцитов), TLR-сигнализации и комплемента.

Диагноз XLA может быть достоверным, вероятным и возможным. Достоверный диагноз XLA ставится на основании иммуногенетического исследования. Определение иммуноглобулинов тоже играет важную роль в диагностике XLA. Обычно уровень сывороточного IgG у детей с XLA в возрасте 1-3 лет и старше составляет менее 200 мг%, уровень IgA и IgM - менее 20 мг%.

Клиническая картина XLA развивается с 5-6 мес жизни ребенка, когда практически исчезают материнские Ig. Для большинства пациентов характерны хронические рецидивирующие инфекционные процессы, наиболее часто связанные с Str. pneumoniae и H. influenzae. Эти бактерии вызывают пневмонии, отиты, синуситы, конъюнктивиты и т.д. Больные с XLA обладают пониженной резистентностью к микоплазмам и уреаплазмам, что ведет к развитию хронических пневмоний, артритов, циститов, инфекций подкожной клетчатки. У больных с XLA могут развиваться Th1-зaвисимые аутоиммунные процессы: ревматоидный артрит, склеродермоподобный синдром, неспецифический язвенный колит и др.

а. Деформация грудной клетки, вызванная хроническим бронхолегоч-ным процессом (фото предоставлено проф. И.В. Кондратенко).

б. Cклередемa (фото предоставлено проф. И.В. Кондратенко).

Гипер-IgM-синдром - гетерогенный первичный иммунодефицит, вызванный мутациями, сцепленными и не сцепленными с полом. Отмечается недостаточность IgA и IgG при высоком содержании IgM. Дисфункция гуморального иммунитета обнаружена у лиц, страдающих частыми инфекциями дыхательных путей с развитием бронхоэктазов, а также у детей с врожденной краснухой. К Х-сцепленным заболеваниям относят гипер-IgM-синдром 1, в основе которого лежит дефект поверхностной молекулы T-клеток CD40L (CD154), и ангидротическая эктодермальная дисплазия, возникающая в результате мутации в сигнальной молекуле IKKγ

(NEMO). Частота гипер-IgM-синдромa 1 типа примерно такая же, как и XLA. Описано 3 варианта аутосомнорецессивных форм HIGM: HIGM2, HIGM3 и HIGM4. Cиндром HIGM2 связан с мутацией в гене, кодирующем активационно-индуцируемую цитидиндезаминазу (AID). AID принимает участие в переключении классов иммуноглобулинов. У больных с мутацией AID повышен уровень IgM и снижен уровень IgG при нормальной экспрессии CD40L. Cиндром HIGM3 связан с мутацией в гене, кодирующем рецептор CD40 у B-клеток, проявляющийся аналогичными явлениями, как при патологии CD40L. При генетическом анализе больных с клинической картиной гипер-IgM-синдромa, но без мутаций в генах, кодирующих CD40, CD40L или AID, обнаружена мутация в гене, кодирующем фермент урацил-N-гликозилазу (UNG). Этот фермент участвует в переключении классов иммуноглобулинов в B-клетках.

а. Активированные CD4⁺ T-хелперы несут на своей поверхности молекулу CD40L (CD154). Они с помощью TCR распознают АГ, представленный на поверхности B-клетки в комплексе с HLA-II, тогда CD40L взаимодействует с конститутивным рецептором CD40 B-клетки. Эта взаимосвязь является ключевой в процессе активации B-клетки, заключающейся в переключении синтеза антител с IgM на синтез IgG, IgA или IgE. В основе лежит рекомбинационный процесс, ведущий к удалению генов C μ и Cδ. Комплекс CD40 + CD40L индуцирует также пролиферацию B-клеток и экспрессию молекул CD80 на их поверхности. CD80 B-клеток взаимодействует с рецепторами CD28 T-клеток, активируя T-клетки.

б. При Х-сцепленном гипер-IgM-синдроме 1 наблюдается мутация в гене CD40L, приводящая к отсутствию экспрессии молекулы CD40L на активированных T-хелперах. Это приводит к отсутствию рекомбинационного процесса и переключения синтеза с IgM на IgG и IgA. Именно поэтому в сыворотке больных гипер-IgM-синдромом 1 наблюдается повышенное или нормальное количество IgM при сниженном количестве IgG и IgA.

Диагноз может быть поставлен только у лиц мужского пола. При наличии иммунологических изменений в разделе «вероятен» для постановки этого диагноза необходимо наличие одного из следующих признаков: пневмоцистной пневмонии на 1-м году жизни, нейтропении, диареи, вызванной Cryptosporidium, склерозирующего холангита, парвовирус-индуцированной апластической анемии. В целом для больных с HIGM1 характерны тяжелые рецидивирующие инфекции на 1-м году жизни. Важно исключить у больных наличие T-клеточных дефектов, ВИЧ-инфекции и др.

Из иммунологических показателей важным является уровень IgG, который в типичных случаях заболевания ниже 2 г/л. Уровень IgM может быть как повышенным, так и нормальным.

а. Х-сцепленный гипер-IgM-синдром - это тяжелый первичный иммунодефицит, характеризующийся повторными инфекциями, аутоиммунными заболеваниями, высокой частотой онкологических осложнений. Взаимодействие CD40 ↔ CD40L необходимо для индукции Th1-иммунного ответа, поэтому у данных больных снижены уровни IL-12 и IFNγ, ключевых цитокинов Th1-ответa, что обусловливает склонность к инфекциям, вызываемым внутриклеточными бактериями. Несмотря на применение адекватной антиинфекционной терапии, прогноз заболевания неблагоприятен. Вероятность дожить до 35 лет составляет 42%.

б. Внешний вид ребенка, перенесшего флегмону орбиты глаза и остеомиелит верхней челюсти (фото предоставлено проф. И.В. Кондратенко).

Термин «общая вариабельная иммунная недостаточность» (ОВИН) обозначает группу не полностью дифференцированных заболеваний, для которых характерно снижение (<2 SD) всех или двух классов Ig (IgG и IgA) и начало развития иммунодефицита у пациентов старше двух лет. Частота встречаемости - 1:25 000-1:50 000.

Условно причины развития ОВИН можно разделить на доказанные и возможные. В первом случае речь идет о 5 идентифицированных генах, мутации в которых приводят к развитию ОВИН: ICOS, кодирующий рецептор ICOS (Inducible COStimulator), TNFRSF13B, кодирующий рецептор TACI (Transmembrane Activator and calcium modulator and Cytophilin ligand Interactor), TNFRSF13C, кодирующий рецептор BAFFR (B cell Activating Factor of the TNF Family Receptor), CD19 и MSH5. Продукты этих генов необходимы для переключения различных классов иммуноглобулинов, образования зародышевых центров в лимфоидной ткани и B-клеток памяти. Доказанные причины составляют примерно 15% всех случаев ОВИН. Оставшиеся 85% условно, до выяснения точной причины, можно назвать спорадическими, и их возможными предпосылками могут быть изменения в ДК и T-клетках.

ICOS - трансмембранный гомодимерный рецептор I типа с Ig-подобным внеклеточным доменом, экспрессируемый антиген-активированными T-хелперами, преимущественно Th2-типа. Внутриклеточный участок рецептора ICOS содержит два тирозиновых остатка, взаимодействующих с адапторным белком Grb-2 (Growth factor receptor-bound protein 2). Мутация по одному из тирозиновых остатков приводит к отсутствию взаимодействия рецептора ICOS с этим адаптором. Результатом этого является снижение активации T-клеток и синтеза IL-2. Активировнные T-клетки синтезируют ряд цитокинов (TNF, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 и др.), повышающих экспрессию конститутивного лиганда B-клеток ICOS-L (или B7h). Взаимодействие ICOS-ICOS-L необходимо для развития зародышевых центров, для дифференцировки наивных B-клеток в B-клетки памяти и плазматические клетки, являющиеся основными продуцентами иммуноглобулинов. Мутации гена, кодирующего ICOS, являются одной из причин ОВИН (примерно в 2% случаев). Гомозиготные мутации вызывают выраженное нарушение образования антител. Клинически эти мутации обусловливают развитие тяжелых рекуррентных инфекций, аутоиммунных процессов, спленомега-лии, лимфоаденопатии, злокачественных заболеваний.

Рецептор TACI экспрессируется на всех B-клетках. Он взаимодействует с TNF-подобными лигандами BAFF и April (A proliferation-inducing ligand), экспрессируемыми в виде гомоили гетеротримеров на моноцитах/макрофагах, ДК и T-клетках. Эти лиганды могут существовать также в растворимой форме. Гомозиготные и гетерозиготные мутации в гене, кодирующем TACI, являются причиной примерно 10% случаев ОВИН. При гомозиготных мутациях отсутствует взаимодействие рецептора TACI c лигандами BAFF и April, в результате чего резко снижены пролиферация B-клеток и количество CD27⁺ B-клеток памяти, а также не происходит переключения генов иммуноглобулинов. Кроме того, эта взаимосвязь необходима для развития Т-независимого ответа к полисахаридным АГ. Больные с мутациями в рецепторе TACI страдают от инфекций, вызванных инкапсулированными бактериями, в частности Str. pneumoniae и H. influenzae. Поверхностные молекулы B-клеток BCMA (B-Cell Maturation Antigen) и BAFFR, являющиеся соответственно рецепторами для April и BAFF, тоже необходимы для терминальной дифференцировки B-клеток в плазматические клетки и клетки памяти. Однако мутации по этим рецепторам и лигандам, ведущие к развитию ОВИН, в настоящее время неизвестны.

Характеристика мышей с нокаутом по маркеру B-клеток CD19. Больные с мутациями по этому АГ (<1% случаев ОВИН) имеют практически такие же изменения в иммунной системе.

Тяжелые комбинированные иммунодефициты включают дефекты развития лимфоцитов, затрагивающие как T-, так и В-клетки и вызываемые дефектами цитокиновой сигнализации, расстройствами метаболизма пуринов, дефектами рекомбинации V(D)J и мутациями, нарушающими созревание T-клеток.

Возможной причиной ОВИН может быть точковая мутация в генах, кодирующих белки, исправляющие ошибки рекомбинации (mismatch repair proteins) - Msh4 и Msh5. При рекомбинации, ведущей к переключению изотипов Ig, эти два белка соединяются в гетеродимер - MutSγ, который образует «скользящий зажим», связывающий область Sμ вырезаемого Сμ-гена c областями Sγ или Sα (на рисунке не показано) Cγ- или Cα-генов, на которые происходит переключение. Рекомбинация осуществляется благодаря взаимодействию S-областей, находящихся в начале каждого C-гена и имеющих между собой до 70% гомологии. Гетеродимер MutSγ привлекает в область рекомбинации белки репарации Mlh1 и Pms2, образуя мультимолекулярный комплекс. Мутации в белке Msh5 препятствуют его взаимодействию с белком Msh4 и, возможно, могут быть причиной отсутствия переключения генов Ig по крайней мере у части больных ОВИН.

ОВИН характеризуется комплексом нарушений вТ-и B-клеточном звеньях иммунитета, а также нарушениями выработки цитокинов. Одной из характерных черт иммунной системы больных ОВИН служит снижение числа B-клеток памяти с непереключенным изотипом IgM⁺ CD27⁺ и с переключенным изотипом IgM^- IgD^- CD27⁺. Для большинства больных с ICOS- и TACI-мутациями характерно резкое снижение B-клеток памяти IgM^- CD27⁺. По функциональной активности B-клеток популяция больных ОВИН гетерогенна. При стимуляции in vitro В-митогенами их можно разделить на три группы, соответствующие степени тяжести процесса: B-клетки больных 1-й группы синтезируют повышенные количества IgG, IgA и IgM; B-клетки больных 2-й группы - только IgM; B-клетки 3-й группы не образуют иммуноглобулинов. Эти данные говорят о том, что у определенной части больных ОВИН B-клетки не имеют органических поражений и при соответствующей стимуляции могут синтезировать иммуноглобулины. Аналогичная ситуация характерна и в отношении CD4⁺ T-клеток. Выделяют несколько групп больных ОВИН, различающихся по количеству этих клеток. Некоторые больные имеют резкое снижение количества CD4⁺ T-клеток с существенным нарушением их функциональной активности и ограничением TCR-репертуара. В таком случае заболевание протекает наиболее тяжело, сопровождаясь сплено-мегалией и лимфаденопатией.

Селективный IgA-дефицит - наиболее часто встречаемый иммунодефицит продукции IgA с частотой 1 случай на 500-1500 человек. В 50% случаев этот дефицит клинически не проявляется. При манифестации заболевание проявляется рекуррентными инфекциями. Селективный IgA-дефицит иногда сочетается с дефицитом IgG2. В этом случае наблюдается более тяжелое течение заболевания.

Мутации в рецепторе TACI B-клеток могут быть причиной развития ОВИН и селективного IgA-дефицита. Лигандами для этого рецептора являются трехмерные мембранные и растворимые молекулы BAFF/April, экспрессируемые АПК и T-лимфоцитами. Во внеклеточной части рецептор TACI содержит 2 богатых цистеином участка (CRD1 и CRD2). Лиганды BAFF/April связываются в основном с CRD2-учaстком рецептора TACI, в результате чего эти рецепторы образуют тримеры. Это приводит к привлечению к внутриклеточному участку рецептора TACI адапторных белков TRAF2, 3, 5 и 6 (TNFR-Associated Factor) и индуцирует активацию транскрипционных факторов NF-κB, AP-1 и киназы JNK. Cвязывaние лигандов BAFF/ April с рецептором TACI также способствует рекомбинациям для переключения генов Ig: Cμ→Cγαε и Cμ→Cα. У больного селективным IgA-дефицитом выявлена гетерозиготная мутация C104R (замена цистеина на аргинин в положении 104), которая приводит к отсутствию связывания лигандов BAFF/April c рецептором TACI и отсутствию переключения генов Cμ→Cα. У этого больного уровень IgA меньше 70 мг/л при нормальном уровне IgM и IgG. Больной страдает от синусопульмонарных и гастроинтестинальных инфекций. Cледует отметить, что мутации C104R выявлены и у больных с типичными формами ОВИН. Неясно, почему в одних случаях эта мутация вызывает ОВИН, в других - селективный IgA-дефицит. Можно думать, что у этих двух иммунодефицитов имеется общий генетический дефект.

Гипер-IgЕ-синдром определяется как первичное иммунодефицитное состояние, характеризующееся рецидивирующими кожными абсцессами, повторными пневмониями с образованием пневмоцеле, экзематозным дерматитом и повышенным содержанием в сыворотке крови IgE. Клинически характерно отсутствие воспалительной реакции («холодное» течение). Различают 2 типа гипер-IgЕ-синдрома: тип I (спорадические и аутосомно-доминантные формы) и тип II (аутосомно-рецессивные формы) - с существенным преобладанием типа I.

В то время как дефекты T-клеточного и комбинированного T- и В-клеточного развития обусловливают фенотип тяжелого комбинированного иммунодефицита, более ограниченные дефекты В-клеток вызывают расстройства, затрагивающие синтез антител. Некоторые из этих расстройств связаны с дефектами В-клеточного развития, другие возникают в результате аномалий В-клеточной активации и продукции антител. Однако при некоторых синдромах, например, при гипер-IgM, дефицит образования антител сопровождается также дефектами активации макрофагов и антигенпрезентирующих клеток, которые, в свою очередь, служат причиной нарушений клеточного иммунитета.

а. Тип 2 гипер-IgЕ-синдрома характеризуется наличием рецессивной гомозиготной мутации в гене тирозинкиназы 2 (Tyk2), ведущей к отсутствию этого фермента. Tyk2 вовлечена в передачу сигнала от рецепторов для цитокинов IL-12, IL-23, IFNα/β, IL-6, IL-10, синтез которых у больных резко понижен. Так, IFNα/β индуцирует с помощью Tyk2 фосфорилирование киназы Jak1, активирующей транскрипционные факторы STAT1, STAT2 и STAT3. Этот процесс не развивается в клетках больных с гипер-IgE-синдромом типа 2. Cледствием этого является повышенная чувствительность к вирусным инфекциям. Отсутствие сигналинга, индуцированного IL-12 и IL-23, снижает синтез IFNγ и IL-12, следствием чего является повышенная чувствительность к инфекциям, вызываемым сальмонеллами и микобактериями. Отсутствие передачи информации от IL-10 (на рисунке не показано) может быть причиной развития аллергических заболеваний: бронхиальной астмы и атопического дерматита.

б. Транскрипционный фактор STAT3 состоит из 6 доменов. В функциональном отношении наибольшее значение имеют три домена: транс-активационный, SH2 и ДНК-связывающий. SH2-домен создает сайт для связывания киназы Jak, которая фосфорилирует в трансактивационном домене две аминокислоты (тирозин и серин). Это ведет к активации транскрипционного фактора, образованию димера и его транслокации в ядро, где этот фактор с помощью ДНК-связывающего домена взаимодействует с промоторами соответствующих генов. При изучении генома больных с гипер-IgЕ-синдромом 1-го типа выявлены «горячие» участки (hot spots) c точковыми мутациями и единичными делециями в двух доменах: SH2 (3 участка) и ДНК-связывающем (1 участок). На рисунке в кружках показано количество выявленных мутаций. В результате указанных мутаций количество белка STAT3 может не меняться. Но такие белки не фосфорилируются киназами Jak или не связываются с ДНК, т.е. функционально неактивны. Транскрипционный фактор STAT3 является многофункциональной сигнальной молекулой, участвующей в развитии не только лимфоидной, но и мезенхимальной и эктодермальной ткани, включая кожу, зубы, кости. Кроме того, STAT3 является интегральной молекулой, передающей сигналы с ряда цитокиновых рецепторов. Дефицит STAT3 может вести к усилению синтеза цитокинов Th1-профиля (IFNγ и TNF) и ингибировать как воспалительные, так и антивоспалительные реакции, регулируемые IL-6 и IL-10. При дефиците STAT3 в коже снижается уровень антимикробных пептидов β-дефензинов, что может быть одной из причин развития стафилококковых абсцессов.

Х-сцепленная агаммаглобулинемия (XLA), гипер-IgM-синдром, селективный IgA-дефицит и ОВИН рассмотрены в предыдущих разделах. На первом году жизни ребенка важно дифференцировать XLA от транзиторной гипогаммаглобулинемии, развивающейся в некоторых случаях после исчезновения материнских антител. Между 1-м и 2-м годами жизни транзиторная гипоглобулинемия самостоятельно проходит. Селективный дефицит IgG1, как основного субкласса IgG, часто описывают под диагнозом ОВИН. Снижение уровня IgG2 и IgG3 может не оказать существенного влияния на общий уровень IgG. Антитела к полисахаридным бактериальным АГ относятся преимущественно к подклассу IgG2. Люди с таким иммунодефицитом часто страдают рецидивирующими синусопульмональными инфекциями. Снижение IgG2 чаще наблюдается у детей, IgG3 - у взрослых. Снижение IgG2 иногда сочетается с селективным IgA-дефицитом. Следует помнить, что уменьшение IgG2-антительного ответа на полисахаридные АГ может встречаться у больных с синдромом Вискотта-Олдрича и Ди Джорджи.

Тяжелая комбинированная иммунная недостаточность (ТКИН, Severe Combined Immune Deficiency - SCID) характеризуется отсутствием Т-, В- и/или NK-клеток и нарушениями адаптивного иммунитета. У больных ТКИН наблюдается ранняя клиническая манифестация заболевания, практически в первые недели жизни ребенка. Основными проявлениями являются упорная диарея, мальабсорбция, прогрессирующее поражение бронхолегочного аппарата, гнойные инфекции кожи и слизистых оболочек. Лимфоидная ткань недоразвита. Возбудителями чаще всего являются условно-патогенные бактерии, грибы, вирусы, простейшие (Pneumocystis carinii). Заболевание может начать проявляться после вакцинации BCG в виде локальной или генерализованной BCG-инфекции. При оценке иммунного статуса выявляются лимфоцитопения, снижение T-клеток и отсутствие их пролиферативного ответа на мито-гены, гипогаммаглобулинемия. Заболевание встречается с частотой 1 на 65-100 тыс. родившихся.

а. Формы ТКИН, связанные с дефектами T-, B- или NK-клеток

Т^-В⁺NK^-

T^-B^-NK⁺

T^-B⁺NK⁺

T^-B^-NK^-

T⁺B^-

б. Дефициты субпопуляций T-клеток при ТКИН

в. Дефициты ферментов пуринового обмена при ТКИН

Иммунодефициты, вызываемые дефектами активации В- и Т-клеток. Первичные иммунодефициты могут быть вызваны генетическими дефектами молекул, необходимых для сигнализации антигенного рецептора Т- или В-лимфоцитов, опосредованной хелперными Т-клетками активации В-клеток и APC или активации CTL и NK-клеток, например, общий вариабельный иммунодефицит и гемофагоцитарный лимфогистиоцитоз.

Синдром Ди Джорджи (СДД) является тяжелым комбинированным иммунодефицитом, затрагивающим прежде всего Т-систему иммунитета. Заболевание связано с гипоплазией тимуса, в основе которой лежит отсутствие развития тимического эпителия вследствие делеции в хромосоме 22q11. Делеция составляет от 1,5 до 5 млн оснований с потерей минимум 24 генов. Важным геном внутри этого интервала является TBX1, кодирующий транскрипционный фактор T-box 1. СДД может возникать из-за мутации только этого гена. Тимус и паращитовидная железа развиваются в эмбриогенезе из инвагинации жаберных дуг. Предполагают, что главной функцией T-box 1 является инициация и поддержание инвагинации жаберных дуг при закладке тимуса. Однако при мутации TBX1 не происходит правильной закладки не только тимуса, но и нервной трубки крупных сосудов, сердца.

Синдром Вискотта-Олдрича является Х-сцепленным иммунодефицитом, встречающимся с частотой 1-10 человек на 1 млн. Мутация поражает гены, контролирующие WASP (WAS Protein), являющийся регулятором полимеризации актина в гематопоэтических клетках.

Ген WASP картирован в области Хр11.22-Хр11.3, состоит из 12 экзонов. Мутации в гене WASP ведут к развитию трех Х-сцепленных наследственных заболеваний: синдрому Вискотта-Олдрича, X-сцепленной тромбоцитопении и X-сцепленной нейтропении. К формированию классической картины синдрома Вискотта-Олдрича, характеризующейся тромбоцитопенией с тромбоцитами малых размеров, экземой и рекуррентными инфекциями, приводят мутации типа делеций, когда белок WASP практически отсутствует. При Х-сцепленной тромбоцитопении образуется нормальных размеров мутантный белок, но в уменьшенном количестве.

а. Белок WASP состоит из 502 аминокислотных остатков и содержит 5 функциональных доменов, 12 экзонов и 5 доменов, участвующих в движении клетки, сигналинге и образовании иммунного синапса.

б. В покоящемся состоянии происходит аутоингибиция белка WASP за счет образования гидрофобных связей между трехчленным VCA-доменом и доменами BR и GBD.

в. Активация WASP происходит путем ГТФазы Cdc42, члена Rho-семейства малых ГТФаз, контролирующих хемотаксис, образование филоподий, клеточную адгезию, особенно Т-B-клеточную кооперацию. Для активации необходимо взаимодействие SH3-доменов тирозинкиназ и адапторных белков с пролиновым регионом (РРРР), фосфатидилинозитол-4,5-дифосфатом (PIP2), WASP-взаимодействующим белком (WIP) и трансдук-тором Cdc42-зaвисимой сборки актина - Toca-1 (на рисунке не показан). Важным моментом для активации белка WASP является фосфорилирование его единственного тирозина в положении 291.

При синдроме Вискотта-Олдрича имеются множественные нарушения в иммунной системе, возникающие из-за отсутствия белка WASP, играющего важную роль в реорганизации актинового цитоскелета. В частности, не происходит образования иммунного синапса между T-клетками и АПК - одного из центральных событий как клеточного, так и гуморального иммунного ответа. Реорганизация цитоскелета лежит также в основе фагоцитарного процесса и цитолитической активности NK-клеток.

Атаксия-телеангиэктазия (Ataxia telangiectasia), также известная как синдром Луи-Бар (Louis-Bar syndrome), является редким нейродегенеративным наследственным заболеванием, вызывающим тяжелую инвалидность.

Атаксия-телеангиэктазия (А-Т) является заболеванием, развивающимся в результате мутации только одного гена АТМ. Нарушения протеинкиназы АТМ (Ataxia Telangiectasia Mutated) приводят к развитию заболеваний, называемых синдромом хромосомных поломок. К ним относятся атаксия-телеангиэктазия, синдром Ниймеген и синдром ALTD. Ген АТМ состоит из 66 экзонов и кодирует мРНК в 12 kb, с матрицы которой синтезируется белок АТМ с молекулярной массой 350 kDa. Мутации, ведущие к А-Т, встречаются во всех экзонах: нет «горячих точек». Некоторые мутации понижают продукцию функционального белка или вызывают нормальную продукцию белка со сниженной функциональной активностью. Такие мутации способствуют относительно легкому течению А-Т. Белок АТМ является серинтреониновой протеинкиназой, и его главная функция - инициация комплекса сигналов, ведущих к репарации разрывов двухцепочечной ДНК. Физиологические разрывы ДНК играют важную роль в иммунном созревании, в организации антигенраспознающего репертуара Т- и B-клеток, а также в процессе мейоза и образования теломер.

Неактивированная киназа АТМ находится в димерном или мультимерном состоянии. При разрыве ДНК киназа аутофосфорилируется и переходит в мономерную форму. Активированная киназа АТМ ассоциируется с комплексом MRN, состоящим из трех компонентов: MRE11, RAD50 и NBS1. Помимо киназы АТМ и комплекса MRN, в ответе на разрывы ДНК участвуют гистоны H2AX, 53BP1, медиатор контроля разрыва (MDC1) и BRCA1. Все эти факторы являются субстратами для фосфорилирования киназой АТМ. После разрыва ДНК все эти факторы мобилизуются в зону патологии и инициируют сигнальный АТМ-зависимый каскад. В случае небольших дефектов это приводит к репарации ДНК, в случае чрезмерных - к р53-зависимому апоптозу. Все перечисленные факторы играют определенную роль в репарации ДНК, и инактивация любого из этих факторов делает клетку гиперчувствительной к разрывам ДНК. Возрастает радиочувствительность клеток больного, повышается склонность к развитию злокачественных заболеваний, наиболее часто лимфом и лейкозов.

Цитогенетический анализ этих клеток обнаружил аберрантную онкогенную перестройку TCR. Развитие этих опухолей у больных А-Т доказывает значимость киназы АТМ в обеспечении правильной рекомбинации иммуноглобулиновых генов после физиологических разрывов ДНК, происходящих при созревании иммунной системы. Мутации гена АТМ лежат и в основе иммунодефицита, всегда сопровождающего А-Т. Этот иммунодефицит проявляется, прежде всего, в хронических рецидивирующих бактериальных и вирусных инфекциях бронхолегочного аппарата, что чаще всего и является причиной смерти больного.

Все многообразие клинических проявлений А-Т объясняется мутациями в гене АТМ. Наиболее характерным признаком А-Т является нарастающая атаксия, проявляющаяся уже к концу первого года жизни изменением походки. В основе этого лежат процессы нейродегенерации. Развивается атрофия мозжечка. Другим характерным клиническим признаком А-Т является развитие глазных и лицевых телеангиэктазий - расширенных кровеносных сосудов. Поскольку белок АТМ участвует в репарации ДНК, то в результате его дефекта развивается геномная нестабильность, проявляющаяся в повышенной частоте мутаций.

Диагноз А-Т подтверждается увеличением частоты хромосомных разрывов и повышением уровня альфа-фетопротеина, которые отражают дефект репарации ДНК и незрелость ткани печени соответственно. Иммунные исследования показывают снижение циркулирующих Т-клеток и аномальную реакцию in vitro на митогены. Тимус диспластичен, а уровни TREC заметно снижены. Уровень IgA низкий примерно у 50% пациентов, а уровни IgG варьируют от крайне низкого до нормального уровня. IgM может быть повышен. Диагноз подтверждается выявлением мутаций в гене АТМ. Лечение в основном носит поддерживающий характер и ограничивается внутривенным введением иммуноглобулина антибиотиков (если показано), а также физиотерапией.

Иммунодефициты на уровне T-клеток включают заболевания, при которых экспрессия молекул HLA является дефектной, нарушается передача сигналов в T-клетках и снижаются функции Т-киллеров и NK-клеток. Лечение врожденных иммунодефицитов включает переливание антител, трансплантацию стволовых клеток или замену фермента. Генная терапия будет эффективна при дальнейшей разработке.

Синдром Ниймеген, или синдром ниймегеновского повреждения (Nijmegen Breakage Syndrome - NBS), также известный как синдром берлинского повреждения (Berlin breakage syndrome) и синдром Зеемановой (Seemanova syndrome), относится к группе заболеваний, связанных с хромосомными поломками.

Развитие этого заболевания связано с мутацией в гене NBS1. Продуктом этого гена у человека является белок нибрин, состоящий из 754 аминокислотных остатков. Нибрин входит в комплекс MRN и участвует в репарации ДНК. Этот белок является субстратом для фосфорилирования протеинкиназой АТМ. Клиническая картина синдрома Ниймеген имеет сходство с А-Т: в обоих случаях имеются выраженные нейродегенеративные изменения, но при синдроме Ниймеген преобладают явления микроцефалии. Процессы рекомбинации ДНК происходят при созревании нейронов головного мозга. C отсутствием восстановления разрывов ДНК, вероятно, и связаны неврологические изменения, наблюдаемые при этих заболеваниях. Имеется также редкое заболевание, связанное с хромосомными поломками, - синдром ATLD, связанный с мутациями в гене MRE11 из комплекса MRN. Это заболевание тоже характеризуется нейродегенеративными изменениями, но протекает легче, чем А-Т.

Аутоиммунный лимфопролиферативный синдром (Autoimmune LymphoProliferative Syndrome, ALPS) является первым выявленным заболеванием человека, при котором первичный дефект связан с нарушением апоптоза. ALPS характеризуется незлокачественной лимфопролиферацией, гипериммуноглобулинемией, аутоиммунными процессами, увеличением содержания CD3⁺ CD4^- CD8^- клеток в крови и нарушением запрограммированной клеточной гибели.

Заболевание связано с мутациями в гене FAS. Этот ген кодирует Fas-рецептор, который во внеклеточной области содержит PLAD-домен (Preligand Assembly Domain) и три цистеин-обогащенных домена: CRD1 (Cystein Rich Domain), CRD2 и CRD3. Внутриклеточная часть содержит домен DD, который, взаимодействуя с соответствующим доменом адаптора FADD (Fas-Associated Death Domain), активирует каспазы 8 и 10, запуская тем самым апоптоз (на рисунке не показаны). Домен PLAD инициирует образование тримера из Fas-рецепторов до связывания с лигандом. Cвязывaние с трехкомпонентным лигандом вызывает образование кластера c Fas-рецептором и индукцию сильного апоптотического сигнала. Мутации гена Fas-рецепторов ведут к отсутствию или недостаточной экспрессии этих рецепторов на поверхности клетки, следствием чего является слабый апоптотический сигнал. Наиболее тяжелыми являются гомозиготные мутации, которые ведут к слабой степени экспрессии Fas-рецептора на поверхности клетки и к слабому или полному отсутствию апоптотического сигнала. Мутации, приводящие к поражению цитоплазматических структур, в 90% случаев имеют клинические проявления.

Развитие ALPS может быть результатом возникновения мутаций у различных участников апоптотического процесса. Следствием этого является существование четырех форм ALPS. Большинство больных имеет гетерозиготные мутации в гене FAS (TNFRSF6), кодирующем Fas-рецептор. Более редкие случаи ALPS связаны с мутациями в генах, кодирующих Fas-лиганд и каспаз 8 или 10.

Х-сцепленный лимфопролиферативный синдром (X-linked LymphoProliverative syndrome - XLP) - редкий иммунодефицит, характеризующийся нарушенным антивирусным и антиопухолевым иммунным ответом. Возбудителем заболевания является вирус Эпштейна-Барр (EBV). Вирус проникает в B-клетки путем взаимодействия gp150 вируса с рецептором CD21 клетки. У больных XLP происходят поликлональная активация B-клеток и беспрепятственная репликация вируса. Заболевание встречается с частотой 1-3 случая на 1 млн. XLP является смертельным заболеванием. 70% больных умирает в возрасте до 10 лет.

XLP является результатом мутации в гене SH2D1A (Src Homology 2 (SH2) domain 1A), который кодирует небольшой адапторный белок SAP (SLAM-Associated Protein; SLAM - Signaling Lymphocytic Activation Molecule) с молекулярной массой 15-17 kDa, состоящий из 128 аминокислотных остатков. Мутации могут затрагивать любой из 4 экзонов гена и представляют собой большие и малые делеции, вставки, замены нуклеотидов, сплайсинговые мутации. Чаще страдает экзон 2. Характерной чертой белка SAP является большой N-терминальный SH2-домен (остатки 6-102) и малый (остатки 103-128) C-терминальный конец. Рядом с геном SH2D1A локализуется ген EAT-2, кодирующий белок с таким же названием и имеющий с SAP сходное строение. Однако, в отличие от SAP, EAT-2 не содержит сайта для взаимодействия с киназой Fyn и поэтому в передаче сигнала не участвует.

Последствия незрелости иммунной системы у детей. Увеличение заболеваемости и смертности от бактериальных инфекций (например, пневмококков). Увеличение заболеваемости и смертности от вирусных инфекций (например, вируса гриппа, респираторно-синцитиального вируса - RSV). Неэффективность первичных прививок, в связи с чем для обеспечения эффективной защиты требуется несколько ревакцинаций для большинства вакцин. Повышается восприимчивость к аллергии и астме, когда колонизация микробиома нарушается в раннем детстве.

а. Белок SAP взаимодействует с цитоплазматическим хвостом рецептора SLAM, членом CD2-подклaссa суперсемейства Ig-рецепторов. SH2-домены белков SAP и EAT-2 распознают специфический тирозиновый мотив TxYxxV/I, который располагается на цитоплазматическом хвосте рецептора SLAM, а также рецепторов CD2-подклaссa: CD244 (2B4), CD84, Ly9 (CD229) и др. Рецепторы, содержащие этот мотив, являются сигнальными. Рецепторы CD2, CD58 и подобные им не содержат тирозинового домена. Эти рецепторы выполняют важную роль в образовании иммунного синапса.

б. События, развивающиеся в клетках иммунной системы при активации, опосредованной через SLAM-рецептор, играют существенную роль в противовирусном иммунитете. Рецептор экспрессируется практически на всех клетках иммунной системы. На покоящихся клетках экспрессия рецептора SLAM невелика, но она резко усиливается при их стимуляции.

Имеются несколько моделей регуляторного действия SAP-белка как ингибитора (а) и как адаптора (б).

а. Предполагают, что SAP ингибирует присоединение к субстрату тирозинфосфатаз. Когда рецептор SLAM взаимодействует с лигандом, происходит фосфорилирование его TxYxxV/I-домена Src-киназами Fyn или Lck. Тогда этот домен реагирует с SH2-доменом ингибиторной тирозинфосфатазы SH2 и препятствует взаимодействию фосфатазы с тирозиновым доменом рецептора SLAM, что делает возможным проведение активационного сигнала от этого рецептора. В Т- или NK-клетках, мутантных по SAP, фосфатаза SH-2 свободно соединяется с рецептором SLAM, дефосфорилирует его и ингибирует передачу сигнала. Не происходит активации основных противовирусных эффекторов - Т- и NK-клеток, что ведет к бесконтрольному размножению вируса Эпштейна-Барр (EBV).

б. Показано, что белок SAP связывается с тирозинкиназой Fyn и «подтягивает» ее к цитоплазматическому домену рецептора SLAM. Происходит фосфорилирование тирозинового домена SLAM, что и создает участок для «причаливания» (докинг-сайт) фосфатазы SHIP (SH2-domain-containg Inositol Phosphatase), которая фосфорилирует и связывается с адапторными белками p62DOK, p56DOK, ShC и RasGap. Все это инициирует сигнальные пути, приводящие в конечном итоге к активации Т- и NK-клеток.

а. Cпектр клинических проявлений и лабораторных изменений при XLP (X-linked LymphoProliferative syndrome - XLP) очень разнообразен. Но есть три черты, которые характерны для всех больных: молниеносный инфекционный мононуклеоз, лимфопролиферативные нарушения, которые могут быть доброкачественными и злокачественными, а также дисгамма-глобулинемия, чаще гипогаммаглобулинемия.

б. При XLP поражается ряд органов и тканей, но превалирует патология печени. Этот орган инфильтрируется EBV-инфицированными B-клетками, а также активированными CD8⁺ и CD4⁺ T-клетками, вызывающими некроз печеночной ткани. Печеночная недостаточность - одна из главных причин смертности больных XLP.

Х-сцепленный синдром иммунодисрегуляции, полиэндокринопатии и энтеропатии (Immunodysregulation, Polyendocrinopathy, Enteropathy, X-linked - IPEX) является результатом мутаций в гене FOXP3, ведущих к нарушению развития регуляторных T-клеток (Treg) в тимусе и появлению аутоагрессивных лимфоцитов, обусловливающих развитие перечисленных выше синдромов.

IPEX-синдром возникает в результате мутаций в гене FOXP3, преимущественно экспрессируемом в клетках лимфоидной ткани, в частности в CD4⁺ CD25^bright T-клетках. Этот ген кодирует синтез транскрипционного фактора FOXP3, играющего ведущую роль в эмбриогенезе, онтогенезе и метаболизме. На C-конце этот фактор содержит вилкообразный (по данным рентгеноструктурного анализа) ДНК-связывающий домен (1), от которого зависит соединение с ДНК при транслокации фактора в ядро. Затем располагаются богатая лейцином последовательность в виде «молнии» (2), участвующая во взаимодействии белок-белок, и пальцеобразная последовательность, связывающая Zn (3). C помощью последовательности в виде «молнии» молекулы FOXP3 взаимодействуют друг с другом, образуя гомодимер, который транслоцируется в ядро. На N-конце FOXP3 находится супрессорный домен (4), определяющий функцию этого белка как супрессорного фактора (4). Этот домен распознает последовательности ДНК, расположенные по соседству с промоторами генов ряда цитокинов, активируемых транскрипционными факторами NF-AT и NF-κB. Cледствием этого является ингибиция синтеза IL-2, IL-4 и IFNγ.

Как видно из рисунка, мутации, ведущие к развитию IPEX-синдрома, поражают практически все домены гена FOXP3. Эти мутации ведут к резкому понижению уровня CD4⁺ T-лимфоцитов, понижению экспрессии транскрипционного фактора FOXP3 и гиперактивации иммунной системы вследствие дефицита регуляторных T-клеток.

Caмыми ранними проявлениями заболевания являются сахарный диабет 1 типа и диарея, которые развиваются на первом году жизни ребенка. Другие клинические симптомы проявляются позже, и они представлены поражениями кожи, крови, инфекционными процессами, которые в основном вызываются Enterococcus и St. aureus.

Главным методом иммунодиагностики является идентификация в CD4⁺ CD25⁺ T-лимфоцитах транскрипционного фактора FOXP3, что достигается с помощью моноклональных антител и проточной цитометрии. На рисунке в верхнем правом квадрате представлены CD25⁺ клетки, содержащие FOXP3. В отличие от здорового человека, у больного IPEX-синдромом такие клетки отсутствуют.

Гемофагоцитарный лимфогистиоцитоз (Hemophagocytic Lympho-Histiocytosis - HLH) - это группа заболеваний, при которой имеется генетический дефект цитолитических гранул. Заболевания характеризуются неконтролируемой пролиферацией гистиоцитов и лимфоцитов без признаков злокачественного перерождения, синтезирующих избыточные количества провоспалительных цитокинов.

Влияние микробиома на развитие иммунной системы у детей. Первое воздействие окружающей среды на младенцев связано с колонизацией бактерий. В течение нескольких часов после рождения кишечный тракт младенца заселяется непатогенными бактериями, названными микробиомом. Микробная колонизация имеет важное значение для нормального развития иммунной системы в раннем детстве и на протяжении всей жизни. В частности, IgA, самое распространенное антитело в желудочно-кишечном тракте, требует наличия колонизирующих бактерий. Состав микробиома влияет на образование врожденных лимфоидных клеток, подгруппы CD4 Т-клеток (Treg, Th17, Tfh) и синтез антител. Нарушения в составе микробиома младенцев, вызванные такими факторами, как лечение антибиотиками и диета, могут значительно изменить развитие иммунной системы. Дети, родившиеся с помощью кесарева сечения, имеют микробиомную композицию, отличную от вагинально рожденных детей, в которой преобладают кожные бактерии (например, Staphylococcus) вместо вагинальных бактерий (например, Lactobacillus, Prevotella). Эти различия коррелировали с повышенной распространенностью аллергии и астмы в детстве, что указывает на причинную связь между микробиомом и восприимчивостью к аллергии.

а. HLH бывает наследственным (генетическим) и приобретенным. Генетические формы включают семейный гемофагоцитарный лимфогистицитоз, синдромы Грисцелли и Чедиака-Хигаси, Х-сцепленный лимфопроли-феративный синдром, более подробно представленные на соответствующих рисунках.

б. Клиническая картина гемофагоцитарного лимфогистиоцитоза.

в. Иммунная система больных гемофагоцитарным лимфогистиоцитозом.

а. Дефицит каспазы 8 (Caspase 8 Deficiency - CAD). При взаимодействии с мишенями, опосредованном через рецепторы FcγRIII (1) или 2В4 (2), в NK-клетках больных с CAD не происходит транслокации транскрипционного фактора NF-κB в ядро. Это связано с тем, что в норме при связывании с мишенью протеинкиназа PKCθ вовлекает в иммунологический синапс три адапторных белка CARMA1, Bcl10 и MALT1 (CBM). Эти адапторные белки с участием каспазы 8 активируют комплекс киназ IKK, следствием чего являются разрушение ингибитора IκB и транслокация транскрипционного фактора NF-κB в ядро. У больных с CAD каспаза 8 не связывается с комплексом CВМ и не происходит последующих этапов активации, ведущих к транслокации транскрипционного фактора NF-κB в ядро. Эта транслокация необходима для нормального функционирования NK-клеток. Снижение функциональной активности NK-клеток, а также Т- и B-клеток является причиной развития иммунодефицитных состояний у больных с CAD, в частности герпетических поражений кожи и других инфекций. Больные с CAD имеют некоторые общие клинические признаки с больными с ALPS. Однако у больных ALPS нет таких комбинированных нарушений NK-, T-и B-клеток, как у больных с CAD.

б. Cемейный эритрофагоцитарный лимфогистиоцитоз (Familial Hemophagocytic Lymphohisiocytosis - FHLH) характеризуется необычайной активацией иммунной системы, развитием герпетических инфекций, неспособностью развивать цитотоксическую активность и элиминировать возбудителя, что ведет к системному воспалительному процессу. Встречается с частотой 1,2/106. Различают три вида мутаций, ведущих к развитию различных форм FHLH: FHLH-2, 3 и 4, особенности которых представлены в таблице. Генетическая природа формы FHLH-1 неизвестна.

Синдром Германски-Пудлака (Hermansky-Pudlak Syndrome - HPS) - редкое аутосомно-рецессивное заболевание, характеризуется нейтропенией, кровотечениями, рекуррентными инфекциями. Как синдромы Чедиака-Хигаси и Грисцелли, это заболевание также характеризуется альбинизмом кожи и глазного яблока. Заболевание развивается в результате мутации в гене ADTB3A, кодирующем р-цепь адапторного белка АР-3. Этот белок участвует в транспорте других белков во вновь синтезированные везикулы и в дальнейшем способствует перемещению этих везикул в поздний эндосомальный компартмент. Cледствием этого является образование гигантских литических гранул.

а. После взаимодействия с мишенью в нормальных NK-клетках или CTL центр организации микротрубочек MTOC (1) поляризуется по направлению к мишени, микротрубочки (3) вытягиваются к иммунологическому синапсу, а литические гранулы «выстраиваются» вдоль этих микротрубочек.

б. После взаимодействия с мишенью литические гранулы (2) NK-клетки больных HPS продолжают оставаться разбросанными по цитоплазме, хотя и могут быть в ассоциации с микротрубочками. Движения литических гранул по направлению иммунологического синапса не происходит. Цитолитическая реакция не развивается.

Cиндром Папийона-Лефевра (Papillon-Lefevre syndrome - PLS) - редкое аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся гиперкератозом ладоней и подошв, тяжелым периодонтитом, абсцессами печени и инфекционными поражениями кожи.

а. В NK-клетках больных PLS отсутствуют гранзимы А и В и имеется дефект цистеиновой протеазы катепсина C (ЦКС). Уровень перфорина в таких NK-клетках нормальный, иммунофенотип не изменен. Дефект ЦКС возникает в результате мутации в гене CTSC, кодирующем эту протеазу.

б. В нормальных NK-клетках гранзимы А и В находятся в виде неактивной проформы (1). ЦКС отщепляет от этой проформы N-концевой пептид с образованием активных гранзимов, которые являются сериновыми протеазами (2). Такие NK-клетки вызывают цитолиз клеток-мишеней K-562. При PLS в результате мутации в гене CTSC не происходит образования активных гранзимов из проформы, не происходит активации каспазного каскада и цитолитическая реакция не развивается.

в. При культивировании мононуклеаров больного PLS c IL-2 способность NK-клеток больного лизировать клетки К-562 восстанавливается, причем количество активных гранзимов после IL-2-активации примерно одинаковое в мутантных и нормальных лимфоцитах, что говорит о наличии ЦКС-независимого пути расщепления гранзимов.

а. Синдром Грисцелли (Griscelli Syndrome - GS) - редкое аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся дефектом цитотоксических CD8⁺ T-клеток, гиперактивацией T-клеток и МФ и развитием гемофагоци-тарного синдрома.

б. При взаимодействии с мишенью в CD8⁺ T-клетках происходят поляризация микротрубочек (2) по направлению к иммунологическому синапсу, движение цитолитических гранул (1) по этим микротрубочкам и накопление их в районе иммунологического синапса. Однако слияния гранул с мембраной CD8⁺T-клетки и экзоцитоза гранул у больных GS не происходит, поэтому не развивается киллинг мишени. Это является главной причиной появления у больных GS тяжелых рецидивирующих инфекций.

в. Развитие GS связано с мутациями в гене, кодирующем транспортный белок Rab27a. В клетке этот белок (1) находится в ассоциации с цитолитическими гранулами (2), а также с рядом других лизосомоподобных структур, например меланосомами. При образовании иммунологического синапса Rab27a реагирует с вспомогательным белком (3), который, в свою очередь, с помощью белков Munc 13-4 (4) и синтаксина 1а (5) связывается с мембраной CD8⁺ T-клетки. При наличии мутантного белка Rab27a комплекс «Munc 13-4 + синтаксин 1а» не образуется и не происходит слияния цитолитических гранул с мембраной.

Описаны больные с изолированными дефицитами NK-клеток. При всех видах дефицитов NK-клеток наблюдается преобладание вирусных инфекций, преимущественно герпетических.

Хроническая гранулематозная болезнь (ХГБ) - Chronic Granulomatous Disease (CGD) - генетическое заболевание, связанное с дефектом бактерицидной функции фагоцитов, в результате пациенты с ХГБ восприимчивы к инфекциям, возбудителями которых являются некоторые бактерии и грибы. Это состояние также связано с образованием гранулем в местах инфекции и очагах воспаления. Фагоциты у больных ХГБ могут нормально мигрировать в очаги инфекции, поглощать микробов-возбудителей инфекции и даже выделять в фагосомы переваривающие ферменты и другие противомикробные вещества, однако дефект бактерицидной функции макрофагов и нейтрофилов обусловлен недостаточностью ферментов синтеза активных радикалов кислорода - НАДФ*Н-оксидаз, без участия которых фагоцит не способен разрушить микробную клетку. Поэтому фагоциты больных ХГБ могут защитить организм от некоторых видов инфекций. У больных ХГБ имеется нормальный иммунитет к большинству вирусов и некоторым видам бактерий и грибов. Они могут жить длительное время без инфекций, а потом заболеть тяжелым или угрожающим жизни инфекционным заболеванием, возбудитель которого не может быть обезврежен. Больные ХГБ вырабатывают нормальные количества антител обычных типов, в связи с чем они, в отличие от больных с врожденными дефектами функций лимфоцитов, не обладают высокой чувствительностью к вирусам.

Ген CYBB локализован на хромосоме Xp21.1, имеет длину 30 kb и состоит из 13 экзонов. Мутации в этом гене ведут к развитию Х-сцепленной хронической гранулематозной болезни (ХГБ). У 15 человек (11%) выявлены делеции ДНК gp91phox >3 kb, причем у 6 человек ген CYBB отсутствовал полностью. В этих случаях отсутствует и образование АФК, и сам цитохром (тип Х91⁰). У одного ребенка делеция затрагивала только один аминокислотный остаток. У такого ребенка сохранилось 13% нормального уровня цитохрома и 19% нормального уровня АФК (тип Х91^-). У 24% детей обнаружена делеция или вставка одного нуклеотида (мутация со сдвигом рамки считывания). Эти мутации ведут к развитию ХГБ типа Х91⁰. При замене одного или двух оснований развиваются нонсенсили миссенс-мутации. При нонсенс-мутации формируется стоп-кодон, считывание прекращается и все больные (23%) имеют Х91⁰-фенотип. При миссенс-мутациях (23%) происходит считывание информации, но вставляются «неправильные» аминокислоты, функция белка нарушена, но количество белка может быть нормальным (тип Х91⁺). Сплайсинговые мутации (17%) происходят вблизи участков соединения экзонов. Эти мутации ведут к типу Х91⁰. Описаны двое детей с необычными мутациями в регуляторной области с фенотипом Х91^-. У этих детей 90% НФ не образовывало АФК, а 10% образовывало нормальные количества. Общие мутации, ответственные за ХГБ, поражают гены, кодирующие gp91phox (Х-связанная форма), p22phox, p47phox и p67phox.

Примечание: каждая стрелка обозначает одного ребенка.

В основе иммунодиагностики ХГБ лежит идентификация продуктов кислородного взрыва, который должен произойти во всех фагоцитарных клетках при их активации и заключается в образовании АФК. Caмым простым, но и вполне надежным является морфологический NBT-тест. Cущность его заключается в следующем. При поглощении фагоцитами красителя нитросинего тетразолия (NBT) этот краситель АФК, в основном супероксид-аниона (О₂ ^-), восстанавливается с образованием красных зерен формазана, легко подсчитываемых при световой микроскопии. Более надежным является определение АФК с помощью хемилюминесценции, способной выявлять сверхслабое свечение. При окислении люминола перекисью водорода или люцегинина супероксид-анионом выделяются кванты света, и по интенсивности излучения можно судить о функциональной активности лейкоцитов. Высоконадежным методом является определение внутриклеточной перекиси водорода с помощью проточной цитометрии.

К лейкоцитам больного добавляют изначально нефлюоресцирующий краситель дихлорфлюоресцеиндиацетат, который проникает в клетки. Под влиянием клеточных эстераз отщепляется ацетатная группа, и краситель теряет способность диффундировать из клетки. При взаимодействии с перекисью водорода, образующейся во время кислородного взрыва, дихлорфлюоресцеин становится флюоресцирующим соединением, что позволяет анализировать клетки по интенсивности свечения с помощью проточной цитометрии.

а. Образование перекиси водорода лейкоцитами здорового донора под влиянием форболмиристатацетата (ФМА), мощного индуктора кислородного взрыва.

б. Образование перекиси водорода лейкоцитами больного под влиянием ФМА (практически отсутствует).

в. Образование перекиси водорода лейкоцитами матери ребенка под влиянием ФМА: часть лейкоцитов несет здоровый ген, часть - мутантный. Следствием этого является наличие двух пиков светящихся клеток (с высоким и низким уровнем перекиси соответственно).

В результате повышения эффективности противомикробных препаратов и иммунодепрессантов растет число людей с иммунодефицитами, которые приобретаются в основном из-за генетических дефектов, т.е. первично, или приобретаются вторично, например в результате лечения злокачественных новообразований и аутоиммунных заболеваний либо после трансплантации тканей и органов или гематопоэтических стволовых клеток. Понимание как генетических дефектов, так и иммунологических мишеней для иммунодепрессантов поможет расширить знания о контроле инфекции хозяином. Функциональные дефекты нейтрофилов отмечаются главным образом при бактериальных и грибковых инфекциях. Гуморальные иммунодефициты сопровождаются нарушением образования антител и в первую очередь инфекциями органов дыхания инкапсулированными организмами. Тяжелые дефекты Т-клеток обычно регистрируются при оппортунистических инфекциях, таких как Pneumocystis. Нарушения оси IL-12/IFNγ обычно происходят при нетуберкулезных микобактериальных инфекциях. Синдромы цитокиновых аутоантител все чаще распознаются с чувствительностью к инфекции, зависящей от вовлеченного цитоки-на. Далее рассматриваются спектр инфекций некоторых основных типов оппортунистических инфекций при первичных иммунодефицитах, а также приобретенном иммунодефиците у пациентов с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) и синдромом приобретенного иммунодефицита (СПИД).

St. aureus метят зеленым флюорохромом флюоресцеинизотиоцианатом и смешивают с лейкоцитами периферической крови больного. Инкубируют 20 мин при 37 °C. Удаляют бактерии, не захваченные фагоцитами, лейкоциты инкубируют еще 60 мин и затем лизируют. Освободившиеся бактерии докрашивают красным флюоресцентным красителем - йодистым пропидием. Общая популяция бактерий светится зеленым светом, убитые бактерии - зеленым и красным. C помощью проточного цитометра определяют процент красных клеток среди зеленых. Нижнее окно: за 60 мин лейкоциты здорового донора убили 33% поглощенных бактерий. Верхнее окно: за это время лейкоциты больного ХГБ убили 8% поглощенных бактерий.

ХГБ - это первичный иммунодефицит, проявляющийся на первом году жизни тяжелыми рецидивирующими бактериальными и грибковыми инфекциями. ХГБ обычно проявляется рецидивирующими абсцессами в течение раннего детства, но у некоторых пациентов может возникать позже, в раннем подростковом возрасте. Типичными патогенами являются микроорганизмы, продуцирующие каталазу (например, Staphylococcus aureus; Escherichia coli; представители родов Serratia, Klebsiella и Pseudomonas sp.; грибки). Грибы Aspergillus могут стать причиной смерти. Множественные гранулематозные поражения отмечаются в легких, печени, лимфоузлах, желудочно-кишечном и мочеполовом трактах (вызывая обструкцию). Часто встречаются гнойные лимфадениты, гепатоспленомегалия, пневмония, имеются гематологические признаки хронических инфекций. Имеют место также абсцессы кожи, лимфоузлов, легких, печени, перианальные абсцессы; стоматиты, остеомиелиты.

Синдром Чедиака-Хигаси (Chediak-Higashi Syndrome - CHS) - редкое аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся частичным альбинизмом глаз и кожи, нарушениями функций тромбоцитов и тяжелым иммунологическим дефицитом, проявлящимся в рецидивирующих бактериальных инфекциях. Характерным диагностическим признаком является наличие гигантских лизосом и эндосом в лейкоцитах, нарушающих способность клеток мигрировать из сосудов.

а. Идентифицирован ген, кодирующий белок CHS/Beige (другое название LIST). Его мутация ответственна за синдром Чедиака-Хигаси. Ген кодирует белок из 380 аминокислотных остатков. Установлены мутации, ведущие к образованию преждевременного стоп-кодона и укороченной формы белка. N-конец белка содержит последовательность ARM, которая, как предполагают, помогает белку взаимодействовать с мембраной. HEAT-последовательность связана с транспортом везикул. C-концевая половина белка содержит два домена (BEACH и WD-40), которые консервативны у всех гомологов данного белка. WD-40 состоит из 7 идентичных последовательностей. Первая последовательность идентична β-субъединице G-белка. Cчитaется, что домен WD-40 ответственен за белок-белковое взаимодействие.

б. Возможный механизм развития CHS. Лейкоциты больных CHS имеют повышенную скорость распада сфингомиелина. Cоответственно, клетки этих больных имеют пониженный уровень сфингомиелина и повышенный уровень церамида. Церамид обладает двумя свойствами: во-первых, он способен индуцировать образование гигантских лизосом и эндосом; во-вторых, он ингибирует активность протеинкиназы C (PKC - Protein Kinase C).

На рисунке представлены данные иммунного статуса единственного ребенка с CHS, выявленным в России проф. И.В. Кондратенко. Наиболее выраженные изменения отмечены в фагоцитарной системе, NK- и T-клетках, что согласуется с данными обследования 9 детей с CHS, выявленных в других странах. Неспособность NK-клеток и цитолитических T-клеток осуществлять свою функцию связана с неспособностью гигантских гранул к дегрануляции и, соответственно, к выделению литических молекул гранзимов и перфорина. Дефект фагоцитоза является результатом неспособности к образованию фагосом и АКФ. Таким образом, главные дефекты проявляются в образовании огромных внутриклеточных гранул и ограничении эмиграции фагоцитов.

На рисунке представлены гигантские гранулы НФ. Такие же гигантские гранулы обнаруживаются у цитотоксических CD8⁺ Т- и NK-клеток, в норме содержащих несколько небольших секреторных гранул. В меланоцитах кожи выявляются гигантские меланосомы (вариант секреторных лизосом), содержащие меланин. Отсутствие выделения меланина из гигантских гранул, вероятно, является причиной альбинизма. Дефект, идентичный таковому у больных CHS, выявлен у мышей линии beige, крыс, коров, алеутских норок (фото предоставлено проф. И.В. Кондратенко).

Дефицит адгезии лейкоцитов (LAD - Leukocyte Adhesion Deficiency) - первичное иммунодефицитное заболевание, выявляемое с частотой 1:10 000 000 и характеризующееся кожными язвами, плохо заживающими ранами и рецидивирующими бактериальными инфекциями. У пациентов выявляют аномалии рецепторов адгезии CD11/CD18 (интегрины). Синдром недостаточной адгезии лейкоцитов II типа обусловлен дефектом sCD15 - сиалированного антигена Lex. Этот поверхностный гликопротеид служит лигандом для селектинов эндотелиальных клеток. При экспрессии на клетке меньше 1% адгезивных молекул от нормального количества этих рецепторов у больных развиваются угрожающие жизни инфекционные процессы; до 10% - у детей возможно развитие септицемии, гингивита, периодонтита, некротических поражений кожи, кишечных или пери-анальных свищей. После перенесенного фурункулеза остаются шрамы, обусловленные выраженным дефицитом инфильтрации раны фагоцитами. Пациенты с легкой или умеренной формой заболевания могут дожить до молодого возраста. Большинство пациентов с тяжелой болезнью умирают в возрасте до 5 лет, если не была проведена успешная трансплантация гематопоэтических стволовых клеток.

Недостаточность адгезии лейкоцитов (LAD) проявляется неспособностью нейтрофилов мигрировать в место инфекции. LAD-1 является наиболее частым явлением, связанным с дефектом интегрина-β2 и, как правило, с неспособностью к отделению пуповины и омфалитом (гнойным осложнением пупочной ранки и ее окружения). Спектр инфекций обычно ограничен бактериями, но не исключены и вирусные инвазии. Оральные бактериальные инфекции приводят часто к гингивиту и пародонтиту. При язвенно-некротических кожных инфекциях часто высеваются S. aureus или грамотрицательные бактерии.

а. Дефект адгезии лейкоцитов II типа (Leukocyte Adhesion Deficiency II - LAD-II) является редким аутосомно-рецессивным заболеванием, проявляющимся хроническими бактериальными и грибковыми инфекциями, не сопровождающимися образованием гноя. При LAD-II происходит мутация в гене β2-цепи интегринов. Прочное прикрепление мигрирующего нейтрофила к эндотелию сосуда происходит за счет взаимодействия интегрина LFA (CD11a/CD18 или αLβ2) с молекулой из суперсемейства иммуноглобулинов ICAM-1. При LAD-II синтеза молекулы β2 не происходит или синтезируется неполноценная молекула, неспособная взаимодействовать с ICAM-1. Миграции нейтрофила в очаг инфекции не происходит.

б. Cиндром LAD-I характеризуется нарушением экспрессии гликопротеина НФ сиалил-Люисх (sLex или CD15s), что ведет к отсутствию первого этапа взаимодействия нейтрофила с эндотелием - роллинга. Нейтрофил не проникает в воспалительный очаг. Иммунодиагностика такая же, как и при LAD-II синдроме. Cходной является и клиническая картина. У части этих больных выявляется задержка умственного развития.

Недавно было выявлена новая форма синдрома LAD - LAD-III, связанная с дефектом Rac-2. Этот белок является ГТФазой из семейства Rho-белков, регулирующих активацию НФ и функционирование цитоскелета. Клиническая картина у больных LAD-III практически такая же, как и при других формах LAD.

Главной чертой хронического кожно-слизистого кандидоза (ХКСК) является неспособность элиминировать дрожжи, премущественно Candida albicans, следствием чего является поражение этими микроорганизмами кожи и слизистых оболочек. Генетические причины, ведущие к развитию ХКСК, полностью не выяснены. При формах ХКСК, сопровождающихся развитием синдрома APECED (Autoimmune PolyEndocrinopathy-Candidiasis-Ectodermal Dystrophy), развивается аутоиммунное заболевание. На хромосоме 21 выявлен дефектный ген, обозначенный как аутоиммунный регулятор 1 (AIRE-1), в котором обнаружено около 20 мутаций. Ген AIRE-1 кодирует белок с молекулярной массой 58 kDa, который, является транскрипционным фактором.

Аутосомно-доминантные дефекты в гене нейтрофильной эластазы ELANE вызывают тяжелую врожденную и циклическую нейтропению. Доброкачественная этническая нейтропения наблюдается в основном у лиц африканского происхождения и обычно протекает бессимптомно. Вторичные причины нейтропении также включают антинейтрофильные антитела и гиперспленизм с секвестрацией. Инфекции, связанные с нейтропенией, зависят от ее степени и продолжительности. Циклическая нейтропения может быть в значительной степени бессимптомной, с лихорадкой и язвой в полости рта или лимфаденопатией шейки матки, в отличие от тяжелой хронической нейтропении у младенцев, которая приводит к серьезным инфекциям.

Кандидоз чаще всего обусловлен С. albicans, причем в этом случае он может иметь как внебольничное, так и нозокомиальное происхождение. По локализации выделяют: поражение кожи, слизистых оболочек полости рта, наружных половых органов и конъюнктивы. При системном кандидозе поражены желудочно-кишечный тракт, органы дыхания и мочеполовая система. Висцеральный кандидоз включает поражение внутренних органов и других систем, не имеющих сообщения с внешней средой, это поражение ЦНС кардит, гематогенная пневмония, гепатит, нефрит, поражение костной системы.

Количественные и качественные дефекты C3 могут стать причиной развития гнойных инфекций, так как этот компонент играет ведущую роль в опсонизации бактерий. Дефекты в мембраноатакующем литическом комплексе (C5-C9) ведут к повышенной чувствительности к инфекциям, вызываемым нейссериями. Эти бактерии способны к внутриклеточной персистенции, но и внеклеточный лизис важен в антинейссериальной защите. Ранние компоненты классического пути (C1-C4) участвуют в удалении ИК и апоптотических клеток. Понижение их активности может быть одной из причин развития аутоиммунных заболеваний. При недостатке комплементрегуляторного белка DAF (Decay-Accelerating Factor, CD55), экспрессируемого на клетках хозяина, не происходит вытеснения пептида Bb из комплекса C3bBb, образующегося на поверхности клетки хозяина. Такие клетки атакуются компонентами комплемента и лизируются. Рецептор клеток хозяина CD59 (или протектин) препятствует связыванию компонента C9 с комплексом C5b678 на поверхности клетки хозяина, препятствуя тем самым литической атаке. Как фактор DAF, так и рецептор CD59 связаны с поверхностью клетки с помощью гликозилфосфатидилинозитола. Ген одного из ферментов, участвующих в синтезе этой связки, локализован на Х-хромосоме. Мутации этого фермента ведут к одновременной потере фактора DAF и CD59. Развивается заболевание пароксизмальная ночная гемоглобулинурия, для которой характерен внутрисосудистый лизис эритроцитов. При недостаточности фактора D - сывороточной протеазы, расщепляющей фактор B на пептиды Ba и Bb, не происходит образования жидкостно-фазной C3-конвертaзы C3(H₂O) Bb и соответственно инициации альтернативного пути активации комплемента. При недостататочности комплементрегуляторного фактора Р (пропердина), связывающегося с пептидом Bb и препятствующего его вытеснению из C3-конвертaзы на поверхности микробной клетки, C3-конвертaзa нестабильна или вовсе не образуется. Дефекты как фактора D, так и фактора Р ведут к повышенной чувствительности к пиогенным и нейссериальным инфекциям. Информация о наследственном ангионевротическом отеке представлена на последующих рисунках.

Наследственный ангионевротический отек HANE (Hereditary AngioNeurotic Edema) развивается в результате генетического дефекта серпина или C-ингибитора (C1INН) - плазменного ингибитора сериновых протеаз, прежде всего C1s и C1r, инициирующих классический путь активации комплемента. Клиническим проявлением дефицита C1INH является развитие отека, что приводит к неконтролируемым внутренним реакциям в крови и проявляется в виде отеков на руках, ногах, лице, в брюшной полости, на губах. Опасным является развитие отека гортани, который может привести к летальному исходу. Заболевание встречается с частотой 1 на 10 000-50 000 человек. Заболевание может не проявляться в течение нескольких лет после рождения, и иногда первой манифестацией является развитие анафилактической реакции, часто смертельной, так как глюкокортикоиды и антигистаминные препараты в этих случаях неэффективны.

В развитии ангионевротического отека участвуют три системы: система комплемента, фибринолитическая и кининовая. При активации комплемента C1q-компонент связывается с двумя эстеразами C1r и C1s (или эстеразами MASP1/2), образуя комплекс из трех компонентов. Ингибитор C1INH вызывает диссоциацию эстераз (C1r, C1s или MASP1/2) из комплекса c C1q, ограничивая тем самым время расщепления эстеразой C1s компонентов C2 и C4. При отсутствии ингибитора C1INH происходит бесконтрольное расщепление компонентов C4 и C2. Фрагмент C2 делится эстеразой C1s до C2a и затем до пептида C2-кининa (1), который резко повышает проницаемость сосудов. При дефекте C1INH, помимо бесконтрольного образования C2-кининa, происходит бесконтрольная активация калликреина (KK) и фактора Хагемана (XII фактора свертывания). Эти факторы могут активироваться травмой, которая часто запускает развитие ангионевротического отека (2). Травматическое воздействие создает отрицательный заряд на поверхности клеток эндотелия сосудов. Отрицательно заряженная поверхность эндотелия способствует взаимной активации фактора свертывания XII и прекалликреина (PreKallikrein - PK), которые превращаются соответственно в фактор XIIa (fXIIa) и калликреин. Одновременно с этим на поверхности эндотелия активируется кининоген (High-molecular-weight Kininogen - HK). Калликреин совместно с фактором fXIIa способствуют образованию плазмина из плазминогена (3). При участии плазмина калли-креин, находящийся на поверхности эндотелиальных клеток, расщепляет кининоген с образованием вазоактивного медиатора брадикинина (4), имеющего сходный с C2-кинином механизм действия. Этот медиатор реагирует с рецептором B2-R клеток эндотелия, следствием чего является повышение проницаемости сосудов, выход жидкости во внесосудистое пространство и развитие отека. Ингибитор C1INH действует в двух направлениях: подавляет образование плазмина из плазминогена и расщепление калликреином кининогена. В результате этого не происходит образования брадикинина. Таким образом, C1INH участвует в регулировании всех трех путей (комплементарного, фибринолитического и кининового), активация которых ведет к развитию наследственного ангионевротического отека.

Нарушения клеточного иммунитета чаще всего связаны с наличием дефектов в системе Th1-цитокинов, более конкретно - дефектов цитокинов IFNγ, IL-12 или их рецепторов. Индивидуумы с такими нарушениями обладают повышенной чувствительностью к инфекциям, вызываемым оппортунистическими, малопатогенными (нетуберкулезными) микобактериями, БЦЖ и сальмонеллами. Cреди оппортунистических микобактерий причиной микобактериальных инфекций чаще всего является M. avium. Описаны случаи этих инфекций, вызываемых M. chelonei, M. fortuitum, M. smegmatis и др. Инфекции, вызываемые этими микроорганизмами, у таких больных часто протекают в виде тяжелых, диссеминированных, нередко летальных форм. В основе этих инфекций, как правило, лежат генетические дефекты, ведущие к отсутствию синтеза IFNγ или IL-12, отсутствию или слабой экспрессии рецепторов для этих цитокинов, либо к отсутствию компонентов сигнальных путей, передающих сигнал от этих рецепторов в ядро клетки. Классическим примером является БЦЖ-инфекция, возникающая в раннем детском возрасте после привики вакциной БЦЖ.

В настоящее время выявлены три группы мутаций, которые ведут к нарушению в системе IFNγ/IL-12. Первая группа мутаций приводит к полному отсутствию или сниженной экспрессии IFNγR либо к экспрессии функционально неполноценного рецептора. Следствием этого являются катастрофическое снижение синтеза IL-12, недостаточная активация МФ и развитие БЦЖ-инфекции. У таких детей развиваются микобактериальные гранулемы, напоминающие аналогичное поражение при лепре. Эти гранулемы мало дифференцированы и состоят из МФ, содержащих большое количество микобактерий. Большинство больных БЦЖ-инфекцией погибает, несмотря на интенсивное антимикобактериальное лечение и назначение IFN γ.

Вторая группа мутаций связана с аналогичными изменениями в рецепторном аппарате IL-12, следствием чего является снижение синтеза IFNγ при нормальном уровне IL-12. Описан больной с полным отсутствием IL-12RP2 вследствие образования стоп-кодона в участке гена, кодирующем внеклеточную часть рецептора. У больного в возрасте 20 лет развились гранулематозные поражения туберкулоидного типа, вызванные БЦЖ и M. abscessus. Применение антимикобактериальной терапии и IFNγ дало хороший клинический эффект. У больных с дефектом IL-12Rβ1 при вакцинации БЦЖ развиваются тяжелые инфекционные процессы с образованием гранулем туберкулоидного типа. Возбудителями являются БЦЖ, M. avium, M. kansasii и неидентифицированные микобактерии. Большинство этих больных отвечали на антимикобактериальную терапию. Однако у некоторых больных эффект отсутствовал; исход заболевания у них был летальный. Характерной чертой дефектов IL-12Rβ1 и IL-12 является развитие сальмонеллезных инфекций. У нескольких больных описаны внекишечные формы инфекций, вызванных S. typhi и S. paratyphi. При наличии дефектов в системе IFNγ сальмонеллезные инфекции встречаются относительно редко. Третья группа мутаций поражает ген(ы), ответственный(ные) за синтез IL-12, следствием чего является отсутствие и заметное снижение соответственно IL-12 и IFNγ.

В случае этих мутаций повышается чувствительность организма не только к микобактериям, но и к сальмонеллам.

Дефекты в системе IL-12/IL-23 ведут к повышенной чувствительности к инфекциям, вызываемым сальмонеллами и микобактериями.

а. Система IL-12/IL-23 состоит из двух компонентов. К первому компоненту относятся собственно IL-12 и IL-23, синтезируемые МФ и ДК в ответ на бактериальную инвазию. Эти интерлейкины действуют на NKT-, NK-и T-клетки, индуцируя у них синтез IFNγ (второй компонент). Этот цитокин через транскрипционный фактор STAT1, в свою очередь, активирует МФ, следствием чего является элиминация бактерий из МФ.

б. IL-12 и IL-23, являясь гетеродимерами, имеют одну общую субъединицу - IL-12p40. Рецепторы к этим цитокинам тоже имеют общую субъединицу - IL-12Rβ1. Мутации в компоненте IL-12/IL-23 выявлены как в гене IL-12Rβ1, так и в гене IL-12р40. Эти мутации ведут к развитию тяжелых внекишечных сальмонеллезных (небрюшнотифозных) инфекций, чаще всего протекающих по типу сепсиса, а также микобактериальных (нетуберкулезных) инфекций. Мутации в компоненте IFN γ поражают IFNγ R и STAT1. Эти мутации ведут к развитию преимущественно микобактериальных (нетуберкулезных) инфекций. Cледовaтельно, в действии компонента IL-12/IL-23 могут существовать IFNγ -независимые механизмы, обуславливающие устойчивость к сальмонеллам. К таким механизмам может относиться способность IL-12 и IL-23 индуцировать синтез TNF и GM-CSF, а также способность IL-23 вызывать Th17-ответ, который необходим для элиминации внеклеточных форм бактерий.

Киназа IKK γ (NEMO) является ключевым ферментом, осуществляющим фосфорилирование ингибитора IκB, результатом чего являются распад IκB, высвобождение транскрипционного фактора NF-κB и транслокация его в ядро. Мутации киназы IKKγ ведут к развитию редкого заболевания - Х-сцепленной рецессивной (XR) ангидротической эктодермальной дисплазии с иммунодефицитом (EDA-ID). Заболевание характеризуется отсутствием волос, бровей, ресниц, потовых желез, наличием конических зубов или их недоразвитием (hypodontia). Развивается также иммунодефицит, характеризующийся тяжелыми рекуррентными инфекциями, вызываемыми инкапсулированными пиогенными бактериями (H. influenzae, Str. pneumoniae, St. aureus), а также малопатогенными мико-бактериями. Для иммунной системы таких больных характерна слабая продукция провоспалительных цитокинов (IL-1, TNF) мононуклеарами крови, стимулированными ЛПС Для этих больных также характерна слабая продукция антител на бактериальные углеводные АГ. Описан один больной с EDA-ID, имеющий одновременно XR-мутацию в NEMO и AD-мутацию в IκB. Эта мутация ведет к замене в ингибиторе IκB серина в положении 32 на другую аминокислоту. В нормальной клетке киназа IKKγ фосфорилирует серин 32 этого ингибитора, после чего ингибитор подвергается протеолизу и распадается. При замене этого серина фосфорилирования ингибитора не происходит, поэтому не активируется транскрипционный фактор NF-κB, который не транслоцируется в ядро. Больной с мутацией в ингибиторе IκB характеризуется резким снижением количества и функциональной активности T-клеток, что показывает значимость транскрипционного NF-κB.

Dock8 (сокр. от англ. Dedicator of cytokinesis 8) - белок, участвующий в работе сети внутриклеточного сигналинга. Входит в семейства DOCK факторов обмена гуаниновых нуклеотидов, служащих активаторами низкомолекулярных G-белков. Дефицит Dock8 характеризуется тяжелыми кожными вирусными пульмональными инфекциями. Возникают также рецидивирующие кожные инфекции, вызванные вирусами простого герпеса и ветряной оспы, а также тяжелые, обезображивающие бородавки и контагиозная инфекция моллюска. Дефицит DOCK8 имеет плохой прогноз, с частыми злокачественными новообразованиями, как правило, плоскоклеточным раком и лимфомами.

Cерин-треониновые киназы IRAK (IL-1 Receptor-Associated Kinase) играют важную роль в активации клетки. Сигналы передаются от поверхностных рецепторов TLR и IL-1R1 через адапторный белок MyD88 киназам IRAK-4/ IRAK-1, а далее через ряд адапторов и киназ (показаны на предыдущих рисунках) к транскрипционному фактору NF-κB. В отличие от EDA-ID, клинические проявления при дефекте IRAK-4 относительно мягкие. Они характеризуются частыми инфекционными процессами, вызванными грам-положительными бактериями (Str. pneumoniae, St. aureus). C возрастом имеется общая тенденция к более мягкому течению инфекционных процессов.

При иммунологическом обследовании выявлено, что мононуклеары периферической крови больных практически не синтезируют провоспалительных цитокинов под влиянием как бактериальных лигандов, так и IL-1. В клетках нет активации киназ группы МАРК и NF-κB под действием вышеуказанных стимулов.

Профилактика инфекции у пациентов с дефектом иммунной защиты хозяина. Профилактическое использование антибиотиков у пациентов с высоким риском развития определенного типа инфекции. Иммунизация для предотвращения специфических бактериальных и вирусных инфекций. Активная иммунизация, особенно у пациентов, которые способны обеспечить эффективный ответ (например, перед плановой спленэктомией или началом иммуносупрессивной терапии). Пассивная иммунизация путем введения специфического иммуноглобулина с высоким титром пациентам, подвергающимся или имеющим высокий риск определенных вирусных инфекций.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) - оболочечный ретровирус из группы лентивирусов, содержащий в нуклеокапсиде две молекулы геномной РНК. В инфицированной клетке РНК путем обратной транскрипции превращается в ДНК, которая интегрируется в геном этой клетки. При активации вируса синтезирующаяся РНК работает и как мРНК для построения вирусных белков, и как геномная РНК для включения во вновь образующиеся вирионы.

Вирус поступает в клетку с помощью двух гликопротеинов: gp120 и gp41. Молекула gp120 связывается с высокой аффинностью с рецептором CD4 (1), который экспрессируется на T-хелперах, МФ, ДК. ДК взаимодействуют с ВИЧ в основном с помощью лектинового рецептора DC-SIGN (4). Молекула gp41 вызывает слияние вирусной оболочки с мембраной клетки. Однако перед слиянием gp120 должен провзаимодействовать с корецептором CCR5 (2), экспрессирующимся на МФ и CD4⁺ T-клетках, либо с CXCR4 (3), экспрессирующимся на активированных CD4⁺ T-клетках. CCR5 - рецептор для хемокинов CCL3, 4, 5 - является корецептором для так называемых макрофаготропных вариантов ВИЧ. Лимфоцитотропные варианты вируса используют в качестве корецептора CXCR4 (естественный лиганд - хемокин CXCL12).

Основными входными воротами инфекции являются слизистые оболочки мочеполового тракта и прямой кишки. При неповрежденных слизистых оболочках первой клеткой, которая взаимодействует с ВИЧ, является ДК, отростки которой могут проникать в просвет кишки. Взаимодействие с вирусом происходит путем связывания DC-SIGN ДК и gp120 ВИЧ; ДК транспортирует вирус в регионарный лимфатический узел, где он инфицирует CD4⁺ T-лимфоциты.

СПИД - это серьезный иммунодефицит, вызванный инфекцией ВИЧ. Этот ретровирус инфицирует CD4⁺ Т-лимфоциты, макрофаги и дендритные клетки и вызывает прогрессирующую дисфункцию иммунной системы. Большая часть иммунодефицита при СПИДе может быть связана с истощением CD4⁺ Т-клеток. ВИЧ проникает в клетки, связываясь как с молекулой CD4, так и с корецептором семейства рецепторов хемокинов. После того, как он проникает в клетку, вирусный геном обратно транскрибируется в ДНК, которая внедряется в клеточный геном. Транскрипция вирусного гена и вирусная репродукция сопровождаются гибелью зараженных клеток.

а. Гликопротеин gp120 ВИЧ взаимодействует с молекулой CD4 и коре-цептором. При этом активируется гликолипид gp41, который осуществляет слияние клетки с оболочкой вируса.

б. Вирусная геномная РНК вместе с обратной транскриптазой и другими ферментами поступают в клетку.

в. Обратная транскриптаза синтезирует на матрице вирусной РНК комплементарную ДНК (кДНК).

г. C помощью вирусного фермента интегразы кДНК интегрируется в ДНК клетки, образуя провирус. Устанавливается латентная инфекция. Это обыкновенно происходит в T-клетках памяти и «дремлющих» МФ, которые являются резервуарами инфекции.

д. При активации CD4⁺ T-клетки клеточная РНК-полимераза транскрибирует вирусную РНК. Первыми транскрибируются гены TAT и REV, продукты которых участвуют в вирусной репликации. Tat - это белок, который, взаимодействуя с длинными терминальными повторами (LTR), фланкирующими геном вируса, резко повышает скорость вирусной транскрипции. Rev - белок, который способствует выходу из ядра вирусных мРНК-транскриптов, как сплайсированных, так и несплайсированных.

е. Вирусная мРНК, вышедшая из ядра, служит матрицей для синтеза как структурных белков (gag - белки ядра и матрикса, env - белки оболочки gp120 и gp41), так и ферментов (pol - обратная транскриптаза), а также ряда регуляторных белков (vid, vpr, vpu, md).

ж. Поздние белки gag, env, pol складываются в вирусную частицу, которая отпочковывается от клетки.

Иммунный ответ к ВИЧ состоит из гуморального и клеточного компонентов. Гуморальный ответ складывается из синтеза АТ к белкам оболочки: gp120 и gp41, белкам нуклеокапсида р24 и др. Выявление АТ к ВИЧ в ИФА и в вестерн-блоте - главные методы лабораторной диагностики ВИЧ-инфекции. АТ к ВИЧ не играют существенной роли в элиминации вируса. Клеточный ответ складывается из образования антигенспецифических CD4⁺ T-хелперов и CD8⁺ T-киллеров. C их появлением связано резкое падение титра вируса в плазме. CD8⁺ T-киллеры убивают зараженные клетки до выхода вируса из клетки, прерывая тем самым репликацию вируса. Имеется четкая обратная зависимость между титром вируса в плазме и количеством CD8⁺ T-киллеров. Больные с высоким содержанием CD8⁺ T-киллеров характеризуются медленным прогрессированием заболевания. CD4⁺ T-клетки также играют важную роль в элиминации вируса: имеется зависимость между пролиферативным ответом CD4⁺ T-клеток на ВИЧ и уровнем вируса в плазме. Вместе с тем клеточный иммунный ответ не способен полностью элиминировать вирус из организма. Одной из причин такой неспособности является высокая мутабельность ВИЧ с образованием новых эпитопов, которые не распознаются цитотоксическими T-клетками.

Острая фаза ВИЧ-инфекции характеризуется сравнительно быстрым образованием антигенспецифических CD4⁺ и CD8⁺ T-клеток, синтезирующих IFNγ.

Это ведет к быстрому падению, но не к исчезновению вируса в крови. В хроническую фазу ВИЧ-инфекции в количественном отношении эти клетки сохраняются, но они изменяются функционально. Cнижaется способность CD4⁺ T-клеток синтезировать IL-2; понижается образование цитотоксических молекул у CD8⁺ T-клеток. Пролиферативная активность CD8⁺ T-клеток снижена в результате уменьшения продукции IL-2 CD4⁺ T-хелперами. Несмотря на присутствие антигенспецифических CD4⁺ и CD8⁺ T-клеток, происходит интенсивная репликация вируса.

Повышение пролиферативной активности антигенспецифических CD4⁺ и CD8⁺ T-клеток коррелирует с замедлением прогрессирования заболевания.

Драматическое понижение количества CD4⁺ T-клеток при ВИЧ-инфекции нельзя обьяснить только цитотоксическим действием вируса. Одной из причин этого снижения является апоптоз неинфицированных ВИЧ-специфических CD4⁺ T-клеток. Оказалось, что индукторами апоптоза является не сам вирус, а белки оболочки (env), в частности gp120, и регуляторный белок Vpr. ВИЧ-специфические CD4⁺ T-клетки мигрируют в участки размножения вируса, где и встречаются со свободными белками env и vpr. Оболочечный белок gp120 понижает уровень антиапоптотического белка BCL-2, поддерживающего целостность митохондриальной мембраны, и повышает уровень проапоптотических белков р53, Bax/Bak. Белок Vpr непосредственно нарушает целостность митохондриальной мембраны, вытесняя Bcl-2. Происходит выход цитохрома C (ЦС) из митохондрии и активируется каспазный путь, приводящий к апоптозу CD4⁺ T-клетки. Эти события могут быть причиной снижения функциональной активности ВИЧ-специфических CD4⁺ T-клеток, описанных в предыдущем рисунке.

а. Условно вторичные иммунодефициты (ВИД) подразделяют на три группы: приобретенные, индуцированные и без установленной причины развития (спонтанные). Основным представителем приобретенных иммунодефицитов являются CПИД или ВИЧ-инфекция. Индуцированные иммунодефициты развивается в результате действия конкретных причинных факторов, представленных в разделе.

б. Включение в этот раздел антибиотиков требует пояснения. Антибиотики, без сомнения, не являются иммунодепрессантами. Однако бесконтрольное их применение может вызвать нарушение колонизационной резистентности слизистых оболочек и повышенную чувствительность к инфекциям. То же самое можно сказать о МАТ, направленных против клеток иммунной системы и цитокинов, используемых в трансплантологии и при лечении аутоиммунных заболеваний. Так, при длительном применении препарата инфликсимаб, являющегося МАТ против TNF, с повышенной частотой развиваются атипичные микобактериальные инфекции.

в. Клинические признаки ВИД можно разделить на инфекционные и неинфекционные. Главным клиническим проялением ВИД являются частые, трудно поддающиеся адекватному этиотропному лечению хронические инфекционно-воспалительные заболевания любой этиологии и любой локализации. В ряде случаев при оценке иммунного статуса традиционными методами (определение фагоцитоза, иммуноглобулинов и субпопуляционного состава лейкоцитов) выявить причинные нарушения не удается. В этих условиях необходимо проведение углубленного изучения иммунной системы, особенно ее функциональной активности.

Острая фаза ВИЧ - инфекции характеризуется гибелью CD4+Т-клеток в тканях слизистой оболочки и распространением вируса в лимфатических узлах. В последующей латентной фазе происходит медленная репликации вируса в лимфоидных тканях и медленная прогрессирующая потеря Т-клеток. Истощение CD4+ Т-клеток у ВИЧ-инфицированных людей обусловлено прямыми цитопатическими эффектами вируса, токсическими эффектами вирусных продуктов, таких как выделение gp120, и косвенными эффектами, такими как активационная гибель клеток или уничтожение Т-киллерами инфицированных клеток CD4+Т. Вызванное ВИЧ истощение CD4+ Т-клеток приводит к повышенной восприимчивости к инфекции ряда условно-патогенных микроорганизмов.

Различают два типа аутоиммунных заболеваний: органоспецифические и системные. В первом случае патологический процесс ограничен определенным органом или тканью (мозг, щитовидная железа, поджелудочная железа и др.). Во втором - поражает многие органы и ткани. Например, при системной красной волчанке в процесс вовлечены кожа, мозг, почки и др. К системным процессам, вероятно, можно отнести и васкулиты, например, гранулематоз Вегенера.

1. В течение инфекционного процесса, особенно хронического воспалительного, может происходить разрушение клеток и высвобождение аутоантигенов. Последние распознаются аутореактивными B-клетками, которые их процессируют и представляют T-клеткам.

2. T-клетки дают помощь аутореактивным B-клеткам, которые начинают пролиферировать.

3. Возрастает количество аутоантител, которые с помощью различных эффекторных реакций разрушают клетки, ткани и органы, содержащие исходные аутоантигены. В результате существенно возрастает количество этиологически значимого аутоАГ. Таким образом, формируется замкнутый порочный круг, приводящий к аутоиммунному разрушению органов и тканей. Он усиливается вовлечением в процесс активированных МФ и НФ, которые неспецифически стимулируют процессы повреждения путем хронизации воспаления.

а. До заражения клетки экспрессируют молекулы HLA-I, содержащие нативные цитоплазматические белки (желтые кружки). Вирусы проникают в клетки человека.

б. На поверхности зараженных вирусами клеток экспрессируются молекулы HLA-I, содержащие вирусные белки (красные кружки). Клетка сигналит: «убей меня, я опасна для организма!».

в. Подготовленные ранее T-киллеры (в процессах презентации и клонирования) распознают вирусные пептиды на зараженных клетках.

г. T-киллер активируется и вводит в «мишень» гранзимы и/или присоединяется к Fas-рецепторам, что индуцирует клеточную смерть, приводящую к абортивности вирусной инфекции в клетке. Но это происходит путем гибели собственных клеток. Продукты клеточного распада захватываются ДК и МФ с последующей презентацией аутореактивным T-лимфоцитам, что потенциально ведет к аутоиммунной реакции.

Указанные типы толерантности не действуют изолированно, а часто представляют собой согласованные действия нескольких механизмов.

Иммунологически привилегированные органы (ИПО) - головной и спинной мозг, глаза и яички - изолированы от иммунной системы гематогистиоцитарными барьерами. Клетки этих барьеров богаты Fas-лигандами, поэтому активированные T-лимфоциты, несущие Fas-рецепторы в повышенном количестве, при взаимодействии с лигандами быстро подвергаются апоптозу. Аутоантигены ИПО в норме всегда в небольших количествах могут поступать в кровоток, не вызывая аутоиммунного процесса. Однако при инфекционном процессе или травме аутоантигены поступают в избытке в афферентные лимфатические сосуды с помощью ДК (2), под влиянием которых активируются аутореактивные T-клетки. На рисунке представлена модель развития аутоиммунного процесса при травме одного глаза (1). Однако аутореактивные T-клетки поражают в итоге оба глаза (3).

Иммунологическая толерантность - это состояние ареактивности к антигену, возникшее в результате предварительного воздействия данного антигена на клетки организма. При контакте специфических лимфоцитов с антигеном они могут быть активированы, что ведет к развитию иммунного ответа, а в других случаях происходит их инактивация или элиминация и возникает иммунологическая толерантность. Антигены, индуцирующие толерантность, носят название то-лерогенов, или толерогенных антигенов, в отличие от иммуногенов, вызывающих иммунитет. В зависимости от ряда условий один и тот же антиген может индуцировать иммунный ответ или толерантность. Так, воспаление и естественный иммунный ответ способствуют развитию адаптивного иммунного ответа, тогда как их отсутствие благоприятствует возникновению толерантности.

а. Для многих аутоиммунных заболеваний выявляется четкая связь с аллелями HLA-II, но при некоторых заболеваниях наблюдается связь с аллелями HLA-I. Эта связь обусловлена тем, что данные заболевания являются результатом иммунного ответа T-клеток на аутопептиды, представляемые молекулами HLA I и II классов. Классическим примером тесной связи между HLA и развитием болезни является анкилозирующий спондилоартрит (болезнь Бехтерева), ассоциированный с HLA-B27.

б. Ассоциация сахарного диабета 1 типа с аллелями HLA-II DR3 и DR4 является результатом их тесной связи с аллелем DQβ, который в конечном итоге и определяет чувствительность к этому заболеванию. У большинства людей в позиции 57 β-цепи находится аспарагиновая кислота, образующая нековалентную связь с пептидсвязывающим участком α-цепи молекулы DQ. У больных сахарным диабетом в позиции 57 находится валин, серин или аланин, что ведет к отсутствию связи β-цепи с α. Интересно, что у мышей линии NOD, спонтанно развивающих сахарный диабет, в положении 57 вместо аспарагиновой кислоты также находится серин.

Острые и хронические инфекционные процессы совместно с генетической предрасположенностью играют ведущую роль в индукции аутоиммунных заболеваний.

а. Нарушение барьерных функций иммунологически привилегированных органов в результате инфекционного процесса ведет к попаданию в лимфатический проток секвестрированных аутоантигенов, к которым T-клетки не прошли отрицательной селекции в тимусе и, следовательно, имеются T-клетки с высокоаффинным рецептором. В мозге аутоАГ, ответственным за развитие ряда нейродегенеративных процессов, является основной белок миелина ( ОБМ). Этот белок индуцирует образование аутореактивных Th1-клеток, обладающих эффекторными функциями и повреждающих миелин аксонов.

б. Индукторами в развитии аутоиммунных процессов могут быть цитокины, образующиеся при активации патогенами МФ и ДК. Повышенная выработка цитокинов IFNγ, TNF и других может существенно усиливать воспалительный процесс и активировать дремлющие аутореактивные Ти B-клетки. Есть данные, что повышенная продукция IFNα играет важную роль в этиопатогенезе CКВ. Плазмоцитоидные ДК синтезируют под влиянием вирусов большие количества этого интерферона.

в. АГ микроорганизмов могут связываться с аутоантигенами и выступать в качестве носителя. В этом случае иммунный ответ развивается как на носитель, так и на аутоантиген.

г. Некоторые белки и полисахариды микроорганизмов имеют сходство с аутоантигенами, в этом случае антитела и T-клетки, образующиеся против патогена, взаимодействуют с органами и тканями, несущими этот АГ (феномен антигенной мимикрии).

д. Cуперантигены, вызывая поликлональную активацию T-клеток, преодолевают анергическое состояние, инициируя развитие аутоиммунной реакции.

Аутоиммунитет возникает вследствие недостаточности механизмов аутотолерантности Т- и В-клеток, что приводит к дисбалансу между активацией лимфоцитов и контролирующими механизмами. Вероятность развития аутоиммунитета существует у всех индивидов, так как некоторые из возникающих случайным образом специфичностей клонов развивающихся лимфоцитов относятся к аутоантигенам и многие аутоантигены легко доступны для лимфоцитов. Некоторые из общих механизмов, ассоциированных с аутоиммунными реакциями, таковы: 1. Дефекты делеции (негативной селекции) Т- или В-клеток или редактирования рецепторов В-клеток во время созревания этих клеток в лимфоидных органах. 2. Недостаточность числа регуляторных Т-лимфоцитов и дефект их функций. 3. Дефекты апоптоза зрелых аутореактивных лимфоцитов. 4. Неадекватная функция ингибирующих рецепторов. 5. Активация APC, которые преодолевают регуляторные механизмы и вызывают избыточную Т-клеточную активацию. Основными условиями, способствующими возникновению аутоиммунитета, служат генетическая предрасположенность и воздействие факторов внешней среды, в частности инфекций и местного повреждения тканей. Аутоиммунные заболевания могут быть системными или органоспецифическими.

Моноциты/МФ, ДК, активированные НФ, стромальные клетки и многие другие синтезируют цитокины из семейства TNF, которые, наряду с другими функциями, активируют рост и пролиферацию B-клеток. К ним относится BAFF (2) (синоним BLyS) и APRIL (5), а также эктодисплазин А (EDA, на рисунке не показан) и TWEAK (TNF-like WEAK inducer of apoptosis) (6). Уровень BAFF и APRIL существенно повышен у больных с системной красной волчанкой, ревматоидным артритом, синдромом Шегрена и др. BAFF синтезируется как трансмембранный белок II типа (1), состоящий из 285 аминокислот, который в мембране расщепляется фурин-конвертазой с образованием растворимой формы sBAFF (2). Как и все лиганды TNF-семейства, BAFF образует с помощью своих консервативных гидрофобных поверхностей гомотримерные (2) структуры, которые необходимы для эффективного связывания с рецепторами B-клеток. sBAFF взаимодействует с рецепторами BAFFR, TACI и BMCA B-клеток. В клетках-продуцентах этого цитокина также синтезируется небольшой пептид sBAFF (3), который, вероятно, существует только в мембранной форме. Поскольку sВAFF не взаимодействует с рецепторами BAFFR и TACI, по всей видимости, этот рецептор осуществляет негативное регулирование лиганда BAFF. APRIL синтезируется как трансмембранный белок II типа, состоящий из 250 аминокислот. В отличие от BAFF, APRIL не существует в виде мембранной формы, так как фурин-конвертазой в аппарате Гольджи (4) у него перед секрецией отщепляются мембранный и цитоплазматический участки. Как и BAFF, APRIL образует гомотримерные структуры (5) и взаимодействует с двумя рецепторами B-клеток BMCA и TACI. Мембранная форма APRIL образуется в результате альтернативного сплайсинга локуса APRIL/ TWEAK, в результате чего образуется гибридная молекула Twe-Pril (7). Рецепторами для этой молекулы, как и для APRIL, являются TACI и BMCA. Растворимые формы BAFF и APRIL могут образовывать гетеротримеры (8), которые встречаются у больных с аутоиммунными заболеваниями.

Иммуносупрессивные препараты используются более 60 лет и необходимы для лечения аутоиммунных/воспалительных заболеваний, гематологических и онкологических злокачественных новообразований и у реципиентов трансплантата. Ранее применявшиеся иммунодепрессанты не обладали специфичностью и поэтому вызывали серьезные и многочисленные побочные эффекты. Новые иммуносупрессивные средства произвели революцию в лечении множества заболеваний, но привели к увеличению числа инфекционных осложнений. Для клинициста необходимы знания о конкретных инфекционных осложнениях при применении иммуносупрессоров. В следующих врезах будут описаны наиболее распространенные классы иммуносупрессоров, которые вызывают осложнения. Примечательно, что иммуносупрессивные агенты часто используются в комбинациях, и поэтому установление четких причинно-следственных связей является сложной задачей.

а. Гиперпродукция гена BAFF у трансгенных мышей вызывает гиперактивацию B-клеток с развитием аутоиммунных заболеваний.

б. Отсутствие продукции гена BAFF у мышей с нокаутом, поэтому происходит недоразвитие В-зон лимфоидной ткани.

в. У мышей с нокаутом по TACI развивается гиперактивация B-клеток, что дает основание предполагать о роли этого рецептора как негативного регулятора иммунной системы.

Условные обозначения: РА - ревматоидный артрит; CКВ - системная красная волчанка; ПМ/ДМ - полимиозит/дерматомиозит; БШ - болезнь Шегрена.

Системная красная волчанка (СКВ) - это тяжелое аутоиммунное системное заболевание, характеризующееся образованием аутоантител к ряду аутоантигенов, и прежде всего к двухспиральной ДНК, и ИК, вызывающих поражение ряда органов и тканей (волчаночный нефрит - одна из главных причин смерти; артрит, пневмония и плеврит, поражения кожи и слизистых оболочек и др.).

Цитотоксические агенты ингибируют пролиферацию В- и Т-клеток. Основной побочный эффект - гематопоэтическая токсичность, проявляющаяся нейтропенией. Лихорадка при нейтропении возникает у 10-50% пациентов с солидными опухолями и у >80% пациентов с гематологическими новообразованиями. Очаги инфекции включают кишечный тракт, легкие и кожу; бактериемия встречается у 25% пациентов. Вероятно, из-за распространенности постоянных катетеров и широкого применения профилактических антибиотиков коагулазо-негативные стафилококки являются наиболее распространенными изолятами из крови, за которыми следуют устойчивые к лекарствам Enterobacteriaceae и неферментирующие грамнегативные бактерии (например, P. aeruginosa). Инвазивные инфекции плесени (например, аспергиллез) и дрожжей (Candida spp.) обычно возникают после длительной нейтропении (>2 нед).

а. Основные клинические проявления CКВ.

б. Возможные факторы риска и индуцирующие факторы.

а. Основные аутоантигены, к которым образуются антитела при CКВ.

б. Cудьбa ИК у здоровых людей (N) и у больных CКВ. У здоровых людей компонент комплемента C1q взаимодействует с Fc-фрагментом IgG в составе иммунных комплексов (ИК) и активирует классический путь активации комплемента. Cледствием этого является присоединение к ИК C3b-компонентa комплемента, его взаимодействие с интегриновым рецептором МФ CR3 (CD11b/CD18) и поглощение этого комплекса, т.е. элиминация его из кровотока. У больных CКВ уровень C1q компонента исходно понижен. Именно поэтому в отсутствие C1q образуются крупные ИК, которые откладываются на клетках эндотелия, вызывая их повреждение. Главная роль в деструкции тканей аутоантигенами принадлежит Fc-фрагменту IgG, отличающемуся от нормальных IgG по строению их олигосахаридных цепей.

а. Антинуклеарные антитела и антитела к двухспиральной ДНК (dsDNA) обнаруживаются у 95% больных CКВ. Они играют ведущую роль в патогенезе CКВ и, особенно, в поражении почек. После инициации аутоиммунного ответа происходит расширение набора антител к различным аутоантигенам. Эти антитела оседают в почках либо как ИК за счет FcR-взаимодействия, либо путем перекрестного распознавания aнти-dsDNA-aнтител аутоантигенами почек. Это ведет к пролиферации мезенгиальных клеток, инфильтрации почек Т- и B-клетками, синтезу хемокинов, цитокинов и развитию хронического воспаления, что заканчивается почечной недостаточностью.

б. Возможная роль aнти-dsDNA-aнтител в развитии волчаночного нефрита.

Больные CКВ имеют в сыворотке высокий уровень IFNα. Одним из главных источников IFNα являются плазмоцитоидные ДК (1), а вирусы (2) являются мощными индукторами его синтеза. IFNα совместно с IL-6 индуцирует превращение покоящихся B-клеток (3) в плазмоциты (4), секретирующие большие количества иммуноглобулинов, что часто наблюдается при CКВ. Далее IFNα совместно с GM-CSF индуцирует превращения моноцитов (5) в миелоидные ДК (6). IFNα является сильным активатором Т- и B-клеток. Показано, что в присутствии сыворотки крови больного CКВ ДК индуцируют образование CD8⁺ T-киллеров, которые убивают клетки-мишени с появлением нуклеосом и CКВ-аутоантигенов. Аутореактивные CD8⁺ T-киллеры (7), индуцированные миелоидными ДК, убивают нормальные клетки с образованием большого количества аутоантигенов апоптозных клеток, которые захватываются миелоидными ДК и представляются аутореактивными CD8⁺ и CD4⁺ T-клетками. Происходит усиление цито-токсического эффекта. Аутореактивные CD4⁺ T-клетки (8) стимулируют аутореактивные B-клетки для синтеза аутоантител. Происходит образование ИК, содержащих в своем составе фрагменты хроматина, одно- и двух-спиральных ДНК. Эти комплексы захватываются плазмоцитоидными ДК, распознаются внутриклеточными TLR9 и усиливают синтез IFNα.

Тремя важными предрасполагающими моментами в данной схеме являются снижение контроля за толерантностью B-клеток, снижение процессов удаления апоптотических клеток и снижение активности ДНКазы I, ответственной за расщепление ДНК апоптотических и некротических клеток. Последний дефект, как правило, выявляется у больных CКВ.

а. Индукция аутореактивных B-клеток ядерными АГ (RNP) осуществляется через два сигнала: через BCR и TLR. B-клетки человека экспрессируют в высокий уровень TLR9 и средний уровень TLR7. В результате эндоцитоза, опосредуемого через BCR, RNP и dRNP попадают в раннюю эндосому, которая сливается с мембраной ЭР, содержащей TLR9 и TLR7. Происходит образование поздней эндосомы, ее ацидификация и расщепление нуклеопротеина, который активирует соответствующий TLR. RNP активируют TLR7, dRNP - TLR9 (на рисунке не показано).

б. Плазматические клетки синтезируют aуто-IgG-aнтителa, которые образуют ИК двух видов: IgG+RNP и IgG+dRNP. Эти ИК взаимодействуют с FcγR ДК и подвергаются эндоцитозу и поступают в эндосомы, содержащие TLR7 или TLR9. Показано, что РНК млекопитающих может активировать TLR7 и TLR9, содержащиеся в B-клетках. Особенно эффективна в активации TLR одноцепочечная РНК, содержащая большое количество уридина. Стало известно, что при апоптозе происходит избирательное расщепление ДНК с 5'-конца, и фрагменты ДНК, обнаруженные в ИК сыворотки больных CКВ, содержат в 5 раз больше неметилированных CpG-мотивов, чем основная ДНК. Создаются условия для активации ДК через TLR9. Активированная ДК синтезирует большие количества цитокинов и хемокинов, включая IL-6 и IFN α.

IFNα повышает экспрессию костимуляторных молекул, индуцирует синтез провоспалительных цитокинов, кооперирует с TLR7 в индукции IFNα.

Важную роль в патогенезе CКВ играет IL-6, который отменяет супрессию Treg на аутореактивные B-клетки. IL-6 стимулирует пролиферацию мезенгиальных клеток и ограничивает очаг воспаления, который является одним из ведущих признаков волчаночного нефрита.

а. Для больных CКВ характерно, но не всегда, снижение Treg и супрессорных цитокинов и ингибиторного рецептора CTLA-4.

б. Предполагаемая схема участия Treg в регуляции иммунного ответа больных CКВ. Вероятно, с помощью пиноцитоза Treg поглощают рибонуклеопротеиды и в цитоплазме взаимодействуют с TLR7,8. Доказано, что активация TLR7,8 отменяет супрессорный эффект Treg и повышает существенно порог чувствительности CD4⁺ CD25^- T-клеток к их действию. Возможен и другой вариант. Cверхaктивaция АПК RNP через TLR7,8 ведет к усиленной продукции IL-6, которые отменяют супрессорный эффект Treg.

Ревматоидный артрит (РА) - хроническое аутоиммунное заболевание нескольких суставов, характеризующееся воспалением синовиальной оболочки, ведущее к разрушению хряща и кости. Заболевание поражает 1% населения Земли; женщины болеют в 2-3 раза чаще, чем мужчины. Повышенный риск развития РА сцеплен с наличием гена HLA-DRB1. Кроме того, развитие РА может быть связано с геном PTPN22, кодирующим внутриклеточную протеинтирозинфосфатазу, участвующую в активации T-клеток, с геном HLA2TA (CIITA), детерминирующим экспрессию молекул HLA-II, и геном PAD14, кодирующим пептидиларгининдеиминазу 4, осуществляющую посттранскрипционную модификацию белков путем замены аргинина на цитруллин. В основе патогенеза РА лежат аутоиммунные процессы клеточного и гуморального типа. Индуктор этих процессов неизвестен. Им могут быть бактерии, вирусы, суперантигены и т.д.

Глюкокортикоиды. В зависимости от дозы и продолжительности применения глюкокортикоиды могут вызывать широкий спектр иммунных дефектов за счет снижения выработки провоспалительных цитоки-нов IL-1, IL-6 и TNF, а также нарушения миграции и функционирования нейтрофилов и лимфоцитов. Оппортунистические инфекции часто осложняют применение кортикостероидов - бактерии, кандиды, аспергиллы, нокардии, криптококки, листерии, грибы, микобактерии туберкулеза, вирус варицелла зостер и др. Использование кортикостероидов в качестве базовой терапии в начале лечения с постепенным уменьшением дозы через день привело к снижению риска тяжелой инфекции; поэтому при любой возможности следует использовать этот график дозирования.

Ведущий морфологический признак ревматоидного воспаления - это гиперплазия синовиальной оболочки, интенсивный рост которой (паннус) приводит к разрушению кости и хряща. В синовиальной ткани у 10% больных обнаруживается эктопическая лимфоидная ткань, содержащая T-клетки, МФ и ДК, плазматические клетки, большое количество НФ.

В воспаленной синовиальной оболочке больных РА могут выявляться три типа агрегатов лимфоидных клеток: первый тип - агрегаты с зародышевыми центрами, второй тип - агрегаты без зародышевых центров и третий тип - диффузные инфильтраты. Во всех трех типах агрегатов CD68⁺ МФ синтезируют повышенные количества цитокина BAFF. В агрегатах первого типа помимо BAFF синтезируется цитокин APRIL в CD83⁺ ДК. Особенностью агрегатов этого типа, отличающей их от двух других, является отсутствие у них TACI⁺ T-клеток. При введении мышам с экспериментальным синовитом рекомбинантного белка TACI-Fc, являющегося ловушкой для цитокинов BAFF и APRIL, в агрегатах первого типа происходят разрушение зародышевых центров, подавление синтеза Ig и IFN γ.

В двух других случаях происходит усиление патологического процесса и синтеза IFNγ.

Это различие, вероятно, связано с наличием у TACI⁺ T-клеток ингибиторных функций, которые отменяются при введении белка TACI-Fc. TACI⁺ T-клетки содержатся в скоплениях второго и третьего типов, и отмена их ингибиторной функции белком TACI-Fc ведет к активации воспалительного процесса. Таким образом, BAFF и APRIL регулируют не только функции В-, но и T-клеток и обладают как про-, так и противовоспалительными свойствами.

LIGHT (1) - член суперсемейства TNF (TNFSF14), является трансмембранным белком II типа, экспрессируемым на ряде клеток. Он связывается с двумя мембранными сигнальными белками из суперсемейства TNF (TNFSF): рецептором для LTβ (2) и TR2 (3), являющимся корецептором для герпетического вируса - HVEM. LIGHT также соединяется с растворимым несигнальным рецептором-ловушкой DcR3 (4), который модулирует его активность in vivo.

В пораженном суставе CD68⁺ МФ инфильтрируют синовиальную оболочку. Они также выявляются в синовиальной жидкости. Эти МФ экспрес-сируют как LIGHT, так и ряд провоспалительных цитокинов. При обработке макрофагов CD68⁺ фактором LIGHT активируются транскрипционные факторы NF-κB и АР-1, следствием чего является синтез TNF, IL-1, IL-6, IL-8, MMP-9. Вероятно, МФ могут активировать друг друга при контактном взаимодействии. Cинтезируемые цитокины, а также металлопротеиназы и катепсины принимают непосредственное участие в развитии воспаления и разрушении сустава.

C помощью лиганда LIGHT в синовиальной оболочке активированные T-клетки взаимодействуют с CD68⁺ МФ, следствием чего является усиление синтеза IFNγ и IL-17.

Цитруллиновые белки (CCР) возникают в результате посттранскрипционного удаления у ряда белков (1) (виментина, кератина, филаггрина, коллагена, фибрина и др.) гуанидиновой группы у C-терминального аргинина (2) ферментом пептидиларгининдеиминаза 4 (PAD), в результате чего образуется аминокислота цитруллин (3). Цитруллинированные белки распознаются аутореактивными T-клетками (4), которые содействуют образованию аутореактивных B-клеткок (5) антицитруллиновых антител (6). Наиболее частой причиной инициации ответа является белок филаггрин (филамент-агрегационный белок), образующийся на поздней стадии дифференцировки эпителиальных клеток. Антитела к филаггрину обнаруживаются у 98% больных РА. Эти антитела синтезируются плазмоцитами паннуса и обнаруживаются в синовиальной жидкости. Развитию аутоиммунного ответа способствует снижение у больных РА иммунорегуляторных T-клеток (Treg) с фенотипом CD4⁺ CD25^high (7).

а. Аутоиммунный гуморальный ответ при РА складывается из синтеза ревматоидного фактора (РФ, англ. RF), аутоантител к денатурированному Fc участку IgG. РФ обнаруживаются у 70-80% больных РА, что является важным диагностическим признаком РА, но далеко не абсолютным, так как РФ выявляется при многих инфекционных заболеваниях и даже у здоровых. C помощью РФ никогда не удавалось воспроизвести РА у экспериментальных животных. Антиколлагеновые антитела индуцируют явления артрита у грызунов. Однако у людей эти антитела обнаруживаются реже, чем РФ, и в более низких титрах. В последнее время большое значение придается антителам к белкам, у которых произошла посттранскрипционная замена аргинина на цитруллин (анти-CP). Эти антитела против цитруллина обнаруживаются у большинства больных РА, но не у здоровых или при других заболеваниях. В связи с этим цитруллинированные белки являются значительно более активными в индукции артрита, чем коллаген II.

б. Cуществует несколько вариантов РФ. IgM-RF, специфические к Fc-фрагменту IgG, являются низкоаффинными и реагируют с другими аутоантигенами. Этот РФ синтезируется CD5⁺ В1-клетками, и они кодируются зародышевыми генами. IgM-RF образуют крупные плохо растворимые ИК, которые быстро элиминируются фагоцитарной системой. Бактериальные АГ являются индукторами IgM-RF. Наряду с IgM-RF вырабатываются и IgA-RF. Они синтезируются B-клетками, индуцированными АГ, и кодируются генами, возникающими в результате соматических рекомбинаций. Исходно небольшие по размерам димеры IgG-RF поступают в сустав и локализуются в синовиальной ткани, но могут образовывать и крупные ИК, которые активируют систему комплемента и индуцируют образование цитокинов мононуклеарными клетками, находящимися в синовиальной ткани. Хотя РФ и не играет существенной роли в инициации РА, но есть четкие данные, что этот фактор может существенно усиливать поражение суставов.

Ингибиторы кальциневрина и мишень ингибиторов рапамицина. На молекулярном уровне эффекты такролимуса опосредуются связыванием с цитозольным белком FKBP12. Комплекс конкурентно связывается с кальциневрином и ингибирует его, что приводит к кальций-зависимому ингибированию Т-клеточных сигнальных путей, предотвращая таким образом транскрипцию генов цитокинов. Препарат подавляет формирование киллеров, отторгающих трансплантат, снижает активацию Т-клеток, зависимую от Т-хелперов пролиферацию В-клеток, а также формирование IL-2,-3 и IFNγ, IL-2R. Мишенью рапамицина (сиролимуса) является протеинкиназа mTOR. Блокируются пролиферация клеток, связывание IL-2 с рецепторами, активация Т-клеток и созревание дендритных клеток, но стимулируются Treg. Инфекционные осложнения наблюдаются часто. Заживление ран замедляется.

Аутоиммунный ответ при РА протекает не только по гуморальному, но и по Th1-типу. Антигенпрезентирующие клетки (МФ, ДК и B-клетки) презентируют антиген аутореактивным CD4⁺ T-клеткам, которые синтезируют IL-2, IL-18, IFN γ,

TNF и др. Эти цитокины активируют МФ, НФ и B-клетки. Главная роль в разрушении сустава принадлежит провоспалительным цитокинам, выделяемым МФ: TNF, IL-1β, IFNγ и др. Cущественный вклад в разрушение сустава вносят АФК и ферменты лизосом, выделяемые как НФ, так и МФ.

Cиновиaльные фибробласты и МФ могут быть активированы через TLR-рецепторы экзогенными (пептидогликан и др.) и эндогенными (продукты распада клеток, белки теплового шока и др.) лигандами с образованием хемокинов, цитокинов, металлопротеаз индукторов CD4⁺ T-клеток с развитием деструктивного Th1-aутоиммунного ответа.

Микофенолата мофетил (MMF) является производным микофенольной кислоты, которая ингибирует инозинмонофосфатдегидрогеназу - ключевой фермент в синтезе пурина. Это цитотоксическое лекарственное средство с антипролиферативным действием на Т и В-лимфоциты. В дополнение к своему потенциальному миелосупрессорному действию оно было связано с более высоким риском инфицирования ЦМВ. Антитимоцитарный глобулин (АТГ) представляет собой поликлональный Ig, полученный путем иммунизации лошадей или кроликов тимоцитами человека и выделения фракции IgG, вызывающий длительную глубокую лимфопению. Используемые для предотвращения отторжения трансплантатов, с повышенным риском развития ЦМВ и лимфопролиферативной болезни (PTLD). Сывороточная болезнь может развиться через 1-2 нед после начала лечения.

Повышенная возможность развития РА наблюдается у людей, имеющих генотип HLA-DRB1. Курение, различные поллютанты и многое другое являются активаторами фермента PAD и, следовательно, увеличивают возможность цитруллирования белков. Развитие аутоиммунного процесса реализуется быстрее после травмы или инфекционного процесса, вызвавших развитие неспецифического синовита. Придается значение хроническому периодонтиту, вызываемому грамотрицательной бактерией Porphyromonas gingivalis, единственным прокариотом, экспрессирующим фермент PAD. Число Treg у больных РА существенно не отличалось от числа Treg здоровых доноров, но их функциональная активность была значительно ниже.

Первичный синдром Шегрена (СШ) - хроническое, аутоиммунное заболевание, поражающее железы внешней секреции - слезные, слюнные и околоушные. В патологический процесс в дальнейшем вовлекаются также мышечная ткань, сосуды, почки, нервная система. Болеют чаще женщины (соотношение женщины:мужчины 9:1). СШ может развиваться самостоятельно и в комплексе с системной красной волчанкой, склеродермией, ревматоидным артритом. Этиология данного заболевания не выяснена.

Главным патогенетическим проявлением этого заболевания является постоянная инфильтрация лимфоцитами экзокринных желез: Ти B-клетками, несущими маркеры активации, также эпителиальными клетками. Несмотря на выраженную поликлональную активацию В-системы иммунитета и синтез ряда антител, главную роль в дисфункции экзокринных желез, вероятно, играют инфильтрирующие аутореактивные CD4⁺ T-клетки.

У больных СШ выявляются аутоантитела против специфических АГ, характерных для данного заболевания: SS-A/Ro и SS-B/La. Кандидатом на ведущую роль в иммунопатогенезе синдрома является АГ клеток островков поджелудочной железы ICA69, который, как полагают, способствует прогрессированию заболевания. В поликлональной активации B-клеток важную роль играет цитокин BAFF, член суперсемейства TNF, синтезируемый МФ и ДК. BAFF участвует в созревании B-клеток и замедляет их апоптоз. Активация В-системы иммунитета, гипергаммаглобулинемия и синтез ряда аутоантител являются неотъемлемой составной частью синдрома Шегрена.

Склеродермия (СД) - аутоиммунное мультисистемное заболевание, характеризующееся фиброзом, пролиферативно-облитерирующими микроангиопатиями, поражением кожи и внутренних органов (легкие, сердце, почки, желудочно-кишечный тракт) и другими серьезными нарушениями. Чаще болеют женщины. Важной чертой СД является аккумуляция избыточного количества коллагена и экстрацеллюлярного матрикса, сопровождающаяся активацией фибробластов.

Ингибиторы фактора некроза опухолей (TNF). TNF представляет собой цитокин, который играет центральную роль в активации макрофагов и фагосом, дифференцировке моноцитов в макрофаги, рекрутировании нейтрофилов и макрофагов, а также формировании и поддержании гранулем. Блокада TNF приводит к повышенному риску инфекции, особенно в первые несколько месяцев после лечения. Инфекции, характеризующиеся гранулемами, были описаны при туберкулезе, гистоплазмозе и кокцидио-идомикозе, листериозе, легионеллезе, сальмонеллезе, лейшманиозе, малярии, аспергиллезе, микозе и др. Отмечаются риски герпесвирусной инфекции, возрастание тяжести вирусного гепатита B. Пациенты, получающие анти-TNF-терапию, должны пройти скрининг на туберкулез, гепатиты В и С до начала лечения и соответствующим образом лечиться. Пациенты с латентным туберкулезом должны получать изониазид в течение 6-9 мес. У пациентов с положительным поверхностным антигеном гепатита B (HbsAg) необходимо оценить базовый уровень ДНК вируса гепатита В и провести противовирусную профилактику или лечение. Все серо-негативные пациенты должны быть вакцинированы против гепатита В, причем сероконверсия должна быть документирована.

Первым этапом в развитии являются агрегация и активация тромбоцитов, возникающая в результате нарушения соотношения между вазокон-стрикторами и вазодилататорами, развития ишемии и повреждения эндотелия. Активированные тромбоциты выделяют мощный медиатор PDGF (Platelet-Derived Growth Factor), который вызывает пролиферацию и дифференцировку фибробластов. Прибывшие в очаг воспаления Th2-клетки синтезируют IL-4 и IL-13, которые усиливают коллагенообразование. Активированные МФ синтезируют TGFβ, который повышает синтез коллагена фибробластами. Это ведет к склерозу соединительной ткани, облитерации сосудов. Как отмечалось выше, эти поражения захватывают кожу и практически все внутренние органы. Мигрирующие в очаг воспаления B-клетки синтезируют аутоантитела. Более 90% больных CД имеют антинуклеарные антитела и антитела к белкам соединительной ткани.

Установлено, что имеется связь между специфичностью антител и клиническими проявлениями заболевания.

Моноклональные антитела (МАТ) и малые молекулы нацелены на конкретные клеточные процессы, что позволяет проводить патогенетически обоснованную терапию на молекулярном уровне для ранее неизлечимых заболеваний. Многие из этих биологических агентов влияют на реакции иммунной системы. Ритуксимаб представляет собой химерное мышино-человеческое МАТ, которое нацелено на молекулу CD20, расположенную на зрелых В-лимфоцитах. Это приводит к быстрому и глубокому истощению В-клеток, которое может длиться до нескольких месяцев. У большинства взрослых уровень сывороточного Ig остается относительно стабильным, поскольку плазматические клетки не экспрессируют CD20. Отмечен высокий риск инфекций, особенно при повторном введении и у пациентов с выраженными иммунными дефектами и сопутствующей значительной иммуносупрессией. (см. продолжение на с. 370).

Фибробласты, активированные IL-4/L-13 и TGFβ, являются мощными продуцентами хемоаттрактанта MCP-I, который привлекает в очаг воспаления новые МФ. Кроме того, MCP-I действует на T-клетки, направляя их развитие по Th2-пути. Эти клетки синтезируют IL-4/IL-3, которые способствуют образованию фибробластами коллагена и стимулируют формирование МФ TGFβ. Th1-клетки продуцируют IFNγ, который подавляет синтез коллагена. Таким же эффектом обладает TNF, подавляя как экспрессию рецептора для TGFβ, так и мРНК для коллагенов. Таким образом, СД - это заболевание с преобладанием Th2-клеток, которые дают положительный сигнал для аутореактивных B-клеток к синтезу аутоантител. TGFβ играет ведущую роль в пролиферации фибробластов, их хемотаксиса, продукции матрикса, образовании гранулярной ткани и сокращении коллагена. Cвязывaние TGFβ с гетеродимерным рецептором ведет к инициации ряда сигнальных путей. Синтезируется ряд профибробластических цитокинов: CTGF7 (Connective Tissue Growth Factor), PDGF, EGF (Epithelial Growth Factor), bFGF (basic Fibroblastic Growth Factor), IL-1α. TGFβ усиливает синтез коллагена I и III типа, ингибитора металлопротеаз (TIMP-I) и подавляет синтез металлопротеаз, разрушающих коллаген.

Болезнь Аддисона - это аутоиммунный процесс, ведущий к разрушению коры надпочечников, недостаточной продукции глюкокортикоидов, минералокортикоидов и половых гормонов. Аутоантитела направлены против митохондрий и микросом железы. Частота заболевания - 30-60 случаев на 1 млн. До эры антибиотиков туберкулез был главной причиной недостаточности надпочечников. Болезнь Аддисона часто ассоциируется с другими аутоиммунными заболеваниями: пернициозной анемией, тиреоидитом, сахарным диабетом 1 типа. При аутоиммунном полиэндокринном синдроме (известном еще как болезнь Близзарда) болезнь Аддисона сочетается с гипопаратиреоидизмом и хроническим слизисто-кожным кандидозом.

Псориаз проявляется образованием красных, чрезмерно сухих, приподнятых над поверхностью кожи папул, которые сливаются между собой, образуя бляшки. Это участки хронического воспаления, образования новых капилляров и избыточной пролиферации клеток кожи. Вместе с тем у 10-20% пациентов возникает псориатический артрит.

В поддержании хронического воспаления участвуют лимфоциты, ДК, МФ. У больных псориазом иммунокомпетентные клетки мигрируют из дермы в эпидермис, где они выделяют воспалительные цитокины, вызывающие воспаление кожи, и стимулируют кератиноциты к пролиферации, одновременно нарушая их способность к нормальному созреванию и дифференцировке. T-клетки больных псориазом секретируют IFNγ, TNF и IL-17, также являющиеся ключевыми провоспалительными цитокинами. IL-22 вызывает усиленную пролиферацию кератиноцитов и нарушение их дифференцировки. Незрелые кератиноциты гибнут в процессе апоптоза и высвобождают значительное количество ДНК, которая стимулирует клетки врожденного иммунитета. Причиной воспаления являются также ослабление Treg и снижение секреции супрессорных цитокинов IL-10 и TGFβ.

Иммунопатогенетическое значение имеют гены цитокина IL-12 и рецептора к цитокину IL-23, которые влияют на дифференцировку Тh1-клеток и содействуют формированию воспалительного псориатического процесса в коже. Оба этих гена - IL12 и IL23R - экспресируются сигнальным каскадом, приводящим к активации транскрипционного фактора NF-κB.

Они вовлечены в патогенез воспаления при аутоиммунных заболеваниях. Идентифицировано 9 генных локусов «генов предрасположенности к псориазу» PSORS1-9 (PSORiasis Susceptibility genes), имеющих отношение к этиологии и патогенезу псориаза. Многие из этих генов контролируют сигнальные пути, участвующие в развитии воспаления и аутоиммунных заболеваний. Основным генетическим локусом предрасположенности человека к псориазу является PSORS1, который ответственен за 35-50% всего наследственного компонента в развитии псориаза. Он расположен на хромосоме 6, в области комплекса HLA, контролирующего важнейшие иммунные функции. Три гена в локусе PSORS1 имеют особенно сильную ассоциацию с развитием псориаза: аллельный вариант гена HLA-Cw6, кодирующий молекулы белков HLA-I, аллельный вариант WWC гена CCHCR1, кодирующий мембранный белок, в повышенных количествах обнаруживаемый в эпидермисе больных псориазом, и аллельный вариант гена CDSN, кодирующий корнеодесмосин, экспрессия которого повышена в эпидермисе при псориазе.

(продолжение, начало см. на с. 368). При приеме Ритуксимаба происходит реактивация HBV, и были сообщения о молниеносном гепатите и смерти после лечения, особенно при использовании в комбинированной терапии (например, с циклофосфамидом, доксорубицином, винкристином и преднизоном). Также были описаны явление потери защитных антител против поверхностного антигена HBV и реактивация вируса. Рекомендуется оценка HBV перед началом приема ритуксимаба. Зарегистрировано более 280 случаев прогрессирующей мультифокальной лейкоэнцефалопатии(ПМЛ),вызваннойактивациейполиомавирусачеловека2. Ритуксимаб в настоящее время - это «черный ящик» с предупреждением о риске ПМЛ и смерти. Выявлялись случаи ПМЛ на фоне терапии иммунодепрессантами/иммуномодуляторами: натализумабом (рассеянный склероз, болезнь Крона), ритуксимабом (оптикомиелит, неходжкинская лимфома, ревматоидный артрит, СКВ и аутоиммунные гематологические заболевания), инфликсимабом (болезнь Крона, псориаз, ревматоидный артрит, анкилозирующий спондилит), диметилфумаратом, финголимодом (рассеянный склероз), ибритумомабом (неходжкинская лимфома) и некоторыми другими (метотрексат, этанерцепт, адалимумаб, тоцилизумаб, лефлуномид, микофенолата мофетил, белимумаб и т.п.).

а. Типы псориаза и возможные индукторы аутоиммунных процессов.

б. Индукция аутоиммунного процесса. Возможные индукторы, в частности пептиды кератиноцитов, захватываются клетками Лангерганса (КЛ) в эпидермисе или ДК, мигрируют в регионарный лимфатический узел (РЛУ). Там антигенпрезентирующие клетки встречаются с наивными CD4⁺ CD45RA⁺ и CD8⁺ CD45RA⁺ T-клетками. Эти клетки активируются, что проявляется в повышении экспрессии ими молекул LFA-I, CD2, CD40L, VLA-4, а также в продукции цитокинов Thl-типа. В лимфатическом узле активированные лимфоциты размножаются, трансформируются в клетки памяти CD45RO⁺, приобретают кожный лимфоцитарный АГ (CLA) и ряд рецепторов хемокинов. Это уже активированные антигенспецифические CD4⁺ и CD8⁺ T-клетки Th1-типа. Эти клетки мигрируют через кровоток в кожу. Гликопротеин CLA имеет аффинитет к E- и P-селектинам, интенсивно экспрессирующимся на микрососудах кожи во время воспаления. Этому также способствует интенсивная продукция хемокинов кератиноци-тами, эндотелием, МФ и ДК. CD4⁺ T-клетки преимущественно мигрируют в дерму, a CD8⁺ T-клетки - в эпидермис. Там встречаются с ДК и КЛ соответственно и синтезируют TNF и IFNγ, от которых в значительной степени зависит иммунопатологическая картина поражения кожи. Миграция лимфоцитов в эпидермис разрушает базальную мембрану и десмосомы между кератиноцитами. Деструкция усиливается НФ, привлекаемыми в очаг воспаления IL-8, синтезируемым активированными кератиноцитами. Дефект ткани ведет к восстановительному ответу, что усиливает синтез митогенных цитокинов кератиноцитами и повышает у них экспрессию рецепторов. Cоздaется своеобразный порочный круг.

Витилиго - это хроническая болезнь приобретенного типа, которая относится к группе дисхромий и рассматривается как реакция организма на факторы биологической, химической и физической природы. Часто сочетается с аутоиммунными заболеваниями, в связи с чем предполагают иммунопатологический компонент в патогенезе болезни.

Характерной чертой участков поражения - депигментации кожи - является инфильтрация дермы CD4⁺ Th-клетками с преобладанием CD8⁺ T-клеток. Это происходит в результате миграции клеток из кровеносных сосудов, эндотелиоциты которых экспрессируют большие количества ICAM-I. Мигрирующие T-клетки активированы: они экспрессируют HLA-DR и CD25⁺ и синтезируют IFNγ.

Кератиноциты также активированы: они экспрессируют молекулы HLA-I, ICAM-I. Характерной чертой инфильтрирующих T-клеток является наличие кожного лимфоцитарного АГ (CLA), определяющего их миграцию в кожу. Реагирующие на CLA T-лимфоциты обнаруживаются в зоне повреждения кожи, в местах исчезновения меланоцитов. CD8⁺ T-клетки, специфические к АГ меланоцитов, обнаружены практически у всех больных с генерализованным витилиго. Эти клетки in vitro разрушают меланоциты. АГ меланоцитов: gp100, тирозиназа, TRP-I и Melan-A/MART1 распознаются T-клетками, и эти АГ выявляются в коже больных витилиго. Именно поэтому главной причиной депигментации кожи является распознавание и гранзим-перфориновый киллинг меланоцитов антигенспецифическими CD8⁺ T-киллерами. Главным кандидатом в индукции этих клеток является аутоантиген Melan-A/MART1.

У больных витилиго выявляются аутоантитела к аутоантигенам меланоцитов и к ферментам, участвующим в синтезе меланина. Наличие антител и их уровень коррелируют с активностью процесса, степенью депигментации и наличием других аутоиммунных процессов. Их патогенетическая роль при витилиго: in vitro аутоантитела могут вызывать комплемент-опосредованный лизис меланоцитов и участвовать в антителозависимой клеточной цитотоксичности.

Натализумаб представляет собой гуманизированный IgG4, который нацелен на α4-субъединицу интегринов α4β1 и α4β7, обнаруженных на лимфоцитах; он ингибирует их связывание с молекулами клеточной адгезии эндотелия (VCAM-1) слизистой оболочки (MAdCAM-1) в центральной нервной системе (ЦНС) и желудочно-кишечном тракте, ослабляя тем самым воспаление в этих тканях. Это связано с глубоким снижением лимфоцитов CD4, CD8 и CD19 в спинномозговой жидкости и используется для лечения рассеянного склероза и болезни Крона. (см. продолжение на с. 374).

1. CD40 - гликопротеин из семейства TNF-рецепторов, является рецептором для молекулы CD40L (CD154), взаимодействие с которой ведет к активации клетки, в частности B-клетки. C-аллель в последовательности Kozak (определенная протяженность нуклеотидов, фланкируемая стартовым кодоном ATG) ведет к повышенной экспрессии рецептора CD40 и большей активации B-клеток, что способствует развитию аутоиммунных процессов.

2. Рецептор CTLA-4 является негативным регулятором T-клеток: конститутивно экспрессируется на CD4⁺ CD25^hi клетках. Ген CTLA-4 очень полиморфен, и этот полиморфизм ассоциируется с развитием аутоиммунных процессов. Единичная нуклеотидная замена A/G49 снижает экспрессию CTLA-4 и, следовательно, уменьшает ингибиторные свойства T-клеток. Несколько авторов сообщили, что аллель G ассоциирован с более тяжелой формой болезни Грейвса, а также с тиреоидитом Хасимото.

3. Тироглобулин (Tg) - гомодимерный белок с молекулярной массой 660 kDa, составляет 80% синтезируемых белков щитовидной железы. Единичный нуклеотидный полиморфизм (SNP) является важной причиной развития аутоиммунных заболеваний щитовидной железы. Показано, что SNP в экзоне 33 гена Tg и наличие Арг74 в β-цепи молекулы HLA-DR ассоциируется с высоким риском развития болезни Грейвса. Вероятно, наличие Арг74 создает такую конфигурацию пептидсвязывающего центра, которая оптимальна для расположения иммунизирующего пептида.

4. Ген PTPN22 кодирует протеинфосфатазу-22, 110 kDa, являющуюся мощным ингибитором T-клеточных функций. SNP в этом гене ассоциирован с болезнью Грейвса, тиреоидитом Хасимото и сахарным диабетом 1 типа.

5. Ген TSHR кодирует рецептор для тироидстимулирующего гормона (TSH), антитела против которого являются главной причиной болезни Грейвса. SNP в интроне 1 этого гена ассоциирован с болезнью Грейвса.

Болезнь Грейвса (диффузный токсический зоб, базедова болезнь) является хроническим аутоиммунным заболеванием, характеризующимся гиперкортицизмом вследствие избыточного образования тиреоидных гормонов. Заболевание часто протекает с экзофтальмом. Чаще болеют женщины, соотношение женщины: мужчины 5:1. Заболевание связано с образованием аутоантител к рецепторам тиреоидстимулирующего гормона, обладающих свойствами агонистов, что и является причиной развития патологии с гиперкортицизмом, тиреотоксикозом, экзофтальмом.

а. Гипофиз синтезирует тиреоидстимулирующий гормон (TSH), который взаимодействует с рецептором этого гормона (TSHR) на эпителиальных клетках тиреоидных фолликулов и стимулирует синтез тиреоидных гормонов. Эти гормоны взаимодействуют с гипофизом и выключают продукцию TSH. Таким способом осуществляется регуляция избыточной продукции тиреоидных гормонов.

б. При наличии генетической предрасположенности и инфекционного процесса, вызванного микроорганизмом, имеющим общие антигенные детерминанты с TSHR (аутоантигена), развивается аутоиммунный ответ Th2-типа с преобладанием IL-4 и IL-5. При наличии аутоантигена эти цитокины вызывают дифференцировку незрелых aуто-B-клеток в плазмоциты, которые синтезируют аутоантитела.

в. Антитела анти-TSHR вызывают постоянную избыточную продукцию тиреоидных гормонов (ТН). В этом случае гипофиз не может регулировать продукцию тиреоидных гормонов, индуцированную аутоантителами.

(продолжение, начало см. на с. 373). Основываясь на ретроспективных данных глобального наблюдения, общая частота прогрессирующей мультифокальной лейкоэнцефалопатии (ПМЛ) у пациентов, получавших натализумаб, составляет 1,01 случая на 1000 пациенто-лет. Тем не менее, риск ПМЛ значительно повышается у пациентов, у которых обнаруживались антитела к полиомавирусу человека JC до начала терапии, у которых было длительное воздействие натализумаба (>24 месяцев) и ранее использовались иммунодепрессанты (11,1 случая на 1000 пациентов). Заболеваемость у пациентов, не обнаруживающих антитела против вируса JC, рассчитана на 0,09 случая на 1000 пациентов. Сообщалось также об увеличении бактериальных и вирусных инфекций, но большинство пациентов с этими инфекциями получали параллельную иммуносупрессию.

Болезнь Хасимото (Hashimoto’s Thyroiditis) является типичным представителем иммунного повреждения тканей IV типа, обусловленного T-клетками. Аутоантитела к тиреоглобулину или тиреопероксидазе большого значения в иммунопатогенезе заболевания не имеют, но играют определенную роль в иммунодиагностике.

а. Индуктором (аутоантигеном) тиреоидита Хасимото может быть мутантный тиреоглобулин (1), возникающий в результате единичной нуклеотидной замены, или вирус (2), имеющий перекрестные антигенные детерминанты с белками щитовидной железы. Возможны и другие индукторы. В регионарном лимфатическом узле эти индукторы вызывают активацию аутореактивных CD4⁺ T-клеток, характеризующихся наличием рецепторов CCR7. ДК щитовидной железы синтезируют хемокины CCL21, являющиеся лигандами для рецепторов CCR7. Эти хемокины вызывают миграцию аутореактивных CD4⁺ T-клеток в паренхиму щитовидной железы и образование там вместе с B-клеткми лимфоидных фолликулов. Главными причинами разрушения тиреоидных фолликулов, снижения уровня тироксина и трийодтиронина и развития гипотиреоидизма являются лимфоидная инфильтрация аутореактивными CD4⁺ T-клетками и продукция IFNα активированными ДК.

б. Установлено, что тироциты экспрессируют внутриклеточный TLR3, распознающий двухцепочечную вирусную РНК. При проникновении вируса в клетку это распознавание ведет к транслокации транскрипционных факторов IRF3 и NF-κB в ядро клетки и индукции синтеза IFNβ. Тироциты, синтезирующие этот цитокин, окружаются CD4⁺ T-клетками, оказывающими на них разрушающее действие. Инфильтрация щитовидной железы наблюдается практически у всех больных тиреоидитом Хасимото и никогда не выявляется у больных болезнью Грейвса. Кроме того, активированные МФ и ДК синтезируют повышенные количества IFNα, оказывающего прямое деструктивное действие на тироциты.

Инсулинозависимый сахарный диабет 1 типа - это эндокринное заболевание, характеризующееся недостаточным производством инсулина и повышением уровня глюкозы в крови. Дефицит инсулина возникает в результате разрушения продуцирующих инсулин β-клеток островков поджелудочной железы аутоиммунными реакциями.

Бортезомиб является дипептидным ингибитором протеасом, который вызывает остановку клеточного цикла G2-M и апоптоз, что в конечном итоге подавляет Т-клетки. В настоящее время он одобрен для лечения множественной миеломной и мантийно-клеточной неходжкинской лимфомы. Сообщалось о повышении частоты герпесвирусных инфекций.

а. В развитии заболевания большую роль играют генетическая предрасположенность и, вероятно, инфекционные факторы (вирусы, токсины). β-клетки островков поджелудочной железы содержат большое количество аутоантигенов, к которым у больных выявляются аутоантитела, но точная патогенетическая роль их в развитии заболевания не установлена.

б. Развитие заболевания. Аутоантигены, освобождающиеся из β-клеток, захватываются антигенпрезентирующими клетками (АРС) процессируются и представляются CD4⁺ T-клеткам, которые активируются под влиянием IL-12, синтезируемого АРС и приобретают Th1-профиль. CD4⁺ Th1-клетки активно синтезируют IFNγ, который активирует МФ и CD8⁺ клетки. Этим клеткам принадлежит главная роль в разрушении поджелудочной железы. Активированные МФ образуют АФК и азота (О², Н₂ О₂, NO), цитотоксичные для клеток. Они также синтезируют IL-1β, который является селективным цитотоксическим агентом для β-клеток. На β-клетках имеются рецепторы для этого цитокина. TNF, синтезируемые CD4⁺ клетками и МФ, усиливают эффект IL-1β. В отсутствие МФ разрушение β-клеток T-лимфоцитами не происходит. Полагают, что внедрение вирусов в β-клетку приводит к экспрессии на поверхности клетки вирусных пептидов в комплексе с молекулой HLA-I. CD8⁺ T-клетки присоединяются к β-клеткам и разрушают их двумя путями. Первый путь происходит с помощью образования иммунологического синапса с β-клеткой и внедрением в нее перфорина и гранзима. Второй путь происходит посредством взаимодействия апоптозиндуцирующих рецепторов Fas-лигaнд/Fas-рецептор. CD4⁺ Т1-хелперы не вызывают гибель β-клеток. Их главная функция - синтез цитокинов, которые активируют эффекторные T-клетки и макрофаги.

МФ участвуют в процессинге и презентации аутоантигенов и индуцируют Th1-ответ в виде образования CD8⁺ киллеров и цитотоксинов, а также в прямом разрушении β-клеток островков Лангерганса путем выделения активных форм кислорода и азота.

Рассеянный склероз (РС) - это хроническое аутоиммунное заболевание центральной нервной системы. Происходит диссеминированная демиелинизация аксонов мозга. В России частота заболевания составляет 30-60 случаев на 100 000 населения.

Аутоиммунная теория патогенеза РC является на сегодня доминирующей. Cоглaсно этой теории, исходными событиями в патогенезе РC являются срыв аутотолерантности к антигенам миелина и активация ауто-реактивных T-клеток, распознающих АГ миелина. Миелинреактивные T-клетки присутствуют и у здоровых лиц, но являются наивными. Причины их активации на ранних этапах РC мало изучены. Одним из возможных механизмов является молекулярная мимикрия между вирусными АГ и АГ миелина, что ведет к перекрестной реакции вирусспеци-фических T-клеток на аутоантигены. Второй возможный механизм - недостаточность регуляторных T-клеток (Treg-клеток) и других контрольных механизмов.

Активация миелинреактивных наивных T-хелперов при РC происходит по Th1-типу. Кроме того, в патогенезе РC играют роль и CD8⁺ T-клетки. Активированные аутореактивные T-клетки проникают через посткапиллярные венулы в периваскулярные пространства ЦНC. Цитокины, вырабатываемые аутореактивными Тh1-клеткaми (TNF, LTα, IFNγ), активируют эндотелий и резидентные периваскулярные МФ. Хемокины, продуцируемые аутореактивными Тh1-клетками, активированным эндотелием и периваскулярными МФ, способствуют привлечению из кровотока ДК, моноцитов/макрофагов, T-клеток и B-клеток. IFNγ, вырабатываемый Th1-клетками, активирует МФ и микроглию, которые вырабатывают широкий спектр миелинотоксических субстанций. Все это приводит к развитию воспаления, демиелинизации и аксонального повреждения. В ходе дальнейшего развития РC возможно формирование двух «порочных кругов» поддержания аутоиммунного ответа: «внешнего» круга, в котором аутоантигены миелина транспортируются ДК в регионарные (глубокие шейные, парааортальные) лимфатические узлы, где происходит активация новых аутореактивных T-клеток, и «внутреннего» круга, в котором представление аутоантигенов T-клеткам происходит непосредственно в воспалительных очагах. В роли местных антигенпрезентирующих клеток могут выступать ДК, активированные МФ и активированные астроциты.

Рассматриваются и другие теории патогенеза РC. Cоглaсно нейродегенеративной теории, в основе РC лежат первичные дегенеративные изменения олигодендроцитов и аксонов, вызванные, например, персистирующей вирусной инфекцией ЦНC, а аутоиммунный компонент присоединяется на относительно поздних стадиях болезни. Возможно, что изначально T-клеточный ответ направлен только против персистирующего в ЦНC инфекционного возбудителя. Поскольку такой ответ неизбежно сопровождается разрушением миелина в условиях воспаления, это ведет к аутосенсибилизации и развитию истинного аутоиммунного процесса. Воспаление может играть не только отрицательную, но и положительную роль, так как может сдерживать персистирующую вирусную инфекцию или полностью ее элиминировать. Кроме того, часть миелинреактивных T-клеток продуцирует нейротрофические факторы, такие как BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor), что способствует ремиелинизации.

В иммунопатогенезе РC активно участвуют также антимиелиновые ауто-антитела и IL-17, поддерживающий хроническое воспаление в ЦНC.

По данным биопсии и аутопсии выделили четыре типа активных очагов РC, что свидетельствует о гетерогенности патогенетических механизмов заболевания. Интересно, что все активные бляшки у такого больного в данный момент времени принадлежат к одному типу, хотя не исключены переходы между типами с течением времени.

Все типы очагов характеризуются лимфоцитарно-макрофагальной инфильтрацией и также демиелинизацией. Очаги I типа не имеют каких-либо дополнительных признаков. Очаги II типа, кроме того, содержат повышенное количество B-клеток, а также депозиты IgG и активированного литического комплекса комплемента, что указывает на анти-телоопосредованный характер демиелинизации. В очагах III и IV типов, помимо демиелинизации, происходит гибель самих источников миелина - олигодендроцитов. В очагах III типа олигодендроциты погибают путем апоптоза. Эти очаги имеют нетипичную морфологию, поскольку не связаны с посткапиллярными венулами. Не исключен прямой вирусный генез таких очагов. В очагах IV типа гибель олигодендроцитов происходит по механизму, отличному от апоптоза. В связи с уменьшением количества олигодендроцитов ремиелинизация в очагах III и IV типов отсутствует.

Миастения гравис (МГ) - это аутоиммунное заболевание, опосредованное аутоантителами к ацетилхолиновому рецептору (AcetylCholine Receptor - AChR), обеспечивающему передачу нервного импульса с двигательного нерва на поперечнополосатые мышцы. У 70% больных выявляются аномалии в тимусе. Помимо антител к рецептору обнаруживаются антитела к актину, миозину и др. Распространенность до 40 случаев на 100 000.

а. Передача импульса в нервно-мышечном синапсе.

б. Роль АТ в развитии миастении гравис.

Передача импульса в нервно-мышечном синапсе в норме происходит следующим образом. Потенциал действия, поступающий по терминали двигательного мотонейрона, вызывает деполяризацию пресинаптической мембраны и открытие ее потенциал-зависимых кальциевых каналов. Вход кальция в клетку приводит к выбросу нейромедиатора ацетилхолина (ACh) из ацетилхолинсодержащих везикул в синаптическую щель. AChR у взрослых состоит из 5 субъединиц и находится в верхушках складок постсинаптической мембраны. Cвязывaние ацетилхолина с AChR приводит к открытию рецептор-ассоциированных натриевых каналов и входу натрия в клетки. Возникающая в результате частичная деполяризация постсинаптической мембраны приводит к открытию постсинаптических потенциал-зависимых натриевых каналов. Это ведет к возникновению и распространению потенциала действия по мышечному волокну, результатом чего является его сокращение. После того как деполяризация пресинаптической мембраны прекратилась, ацетилхолин, выделившийся в синаптическую щель, расщепляется ферментом ацетилхолинэстеразой. Это прекращает активацию AChR, возбуждение постсинаптической мембраны и способствует расслаблению мышечного волокна.

Полагают, что аутоантитела к AChR блокируют работу нервно-мышечного синапса тремя способами:

Аутоантительный ответ при МГ может быть направлен также против MuSK-киназы, которая экспрессируется на постсинаптической мембране и участвует в кластеризации AChR.

У больных МГ в крови выявляются повышенные уровни T-хелперов, специфичных к AChR. Возможным фактором в индукции аутоиммунного ответа является недостаточная делеция AChR-реактивных T-клеток в тимусе. Однако причины, приводящие к срыву толерантности к AChR, до конца не известны. У многих больных МГ, особенно при ее ранней форме, выявляется гиперплазия тимуса и формирование в тимусе герминативных центров, которые в норме присутствуют только во вторичных лимфоидных органах. Такие герминативные центры содержат B-клетки, секретирующие аутоантитела к AChR, а также T-клетки, специфичные к эпитопам AChR. Интересно, что миоидные клетки тимуса экспрессируют AChR и могут являться источником АГ для аутореактивных T-клеток.

Антифосфолипидный синдром является аутоиммунным заболеванием, в котором антифосфолипидные антитела (антикардиолипиновые антитела и волчаночный коагулянт) активируют систему свертывания крови в венах и артериях. Как и многие другие аутоиммунные заболевания, этот синдром чаще встречается у женщин, чем у мужчин. Точная причина заболевания неизвестна.

Cчитaется, что антифосфолипидные аутоантитела, особенно к β2-глико-протеину (aнти-GPIβ2), являются ответственными за развитие клинических симптомов, характерных для антифосфолипидного синдрома.

Гликопротеин GPIβ2 (1) является белком плазмы, обладающим аффинитетом к анионным фосфолипидам. При наличии aнти-GPIβ2-АТ происходит образование димера GPIβ2, кросс-связанного АТ (2). Этот димер приобретает высокий аффинитет не только к анионным фосфолипидам, но также и к клеточной поверхности. GPIβ2-димеры связываются с клетками эндотелия (3), МН (4) и тромбоцитами (5) и вызывают их активацию. Вероятно, у тромбоцитов рецептор LRP-8 (6) из семейства рецепторных белков LDL (липиды низкой плотности) является ответственным за взаимодействие с GPIβ2-димером, следствием чего является индукция синтеза тромбоксана А2. Тромбоксан А2 синтезируется активированными тромбоцитами. Cтимулирует активацию новых тромбоцитов и их агрегацию. Агрегация тромбоцитов достигается повышением уровня экспрессии гликопротеинового комплекса GPIIb/IIIa на их мембранах. Циркулирующий фибриноген связывается с этим комплексом, укрепляя тромб. Применение растворимых форм этого рецептора полностью препятствует развитию тромбоза, индуцированного антифосфолипидными АТ.

В процессе дифференцировки трофобласта фосфатидилсерин (PS) внедряется в наружную оболочку трофобласта, создавая эпитоп для взаимодействия с антифосфолипидными АТ (aPL). Это ведет к развитию классического пути активации комплемента. В результате образования и внедрения в мембрану трофобласта фрагментов комплемента C3b и C5b происходит образование мембраноатакующего комплекса (МАК) и разрушение мембраны. Кроме того, фрагмент C5a вызывает активацию МФ, НФ и тромбоцитов, имеющих рецептор к этому фрагменту. Эти клетки выделяют ряд медиаторов (TNF, sVEGF-R1, TF), вызывающих воспаление, повреждение тканей плода и его гибель. Так, например, C5a-C5aR-взaимодействие индуцирует выделение растворимой формы рецептора sVEGF-R1, ингибирующего активность ангиогенного ростового фактора VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), способствующего росту и инвазии трофобласта в слизистую оболочку матки. Далее C5a-C5aR-взaимодействие увеличивает экспрессию тканевого фактора TF (Tissue Factor), повышающего образование нейтрофилами АФК, токсичных для развивающегося плода. Таким образом, представленные данные показывают, что фрагмент C5a играет главную роль в разрушении плода.

TF является мембранным белком с молекулярной массой 45 kDa. Он выделяется в кровяное русло при повреждении сосуда и образует инициирующий комплекс TF+FVIIa. Этот комплекс при участии ряда коагуляционных факторов вызывает образование комплекса FXa+FVa, который индуцирует переход протромбина в тромбин и в конечном итоге образование сгустка. Главным регулятором пути TF является белок с молекулярной массой 42 kDa TFPI (Tissue Factor Pathway Inhibitor), конститутивно синтезируемый эндотелием микрососудов. Этот белок ингибирует образование комплекса TF+FVIIa на фосфолипидной поверхности сосудов. Установлено, что aнти-GPIβ2-АТ ингибируют активность фактора TFPI, возможно, за счет конкуренции за одни и те же фосфолипидные участки на поверхности сосудов, способствуя тем самым тромбообразованию.

Васкулиты, ассоциированные с антинейтрофильными цитоплазматическими антителами ANCA (AntiNeutrophil Cytoplasmic Autoantibodies), - это некротизирующие васкулиты малых сосудов, характеризующиеся небольшими отложениями иммуноглобулинов в стенке сосудов. Эти васкулиты подразделяются на органные и системные. У 90% больных с почечным васкулитом и микроскопическим полиангиитом чаще образуются АТ против миелопероксидазы (MPO-ANCA), у больных гранулематозом Вегенера - против протеинкиназы 3 (PR3-ANCA), являющихся ферментами азурофильных гранул НФ. У больных с синдромом Черджa-Cтроссa ANCA выявляются реже, чем у больных с гранулематозом Вегенера (от 25 до 75%), причем эта частота повышается при развитии у этих больных гломеруло-нефрита.

Из многочисленных препаратов для лечения аллергического ринита (АР) мометазон фуроат демонстрирует самую высокую противовоспалительную эффективность и самую низкую системную абсорбцию по сравнению с обычно используемыми интраназальными стероидами. Пероральные антигистаминные препараты второго поколения рекомендуются по сравнению с препаратами первого поколения из-за отсутствия седативного эффекта и эквивалентной способности уменьшать симптомы АР. Интраназальные антигистаминные препараты могут быть столь же эффективны, но ни один из них не является столь же эффективным, как интраназальные стероиды, для лечения заложенности носа. Другие фармакологические агенты, потенциально полезные при лечении ринита, включают пероральные стероиды, антагонисты рецепторов лейкотриена (ЛТ), интраназальные хромоны и интраназаль-ный ипратропия бромид. (см. продолжение на с. 386).

а. На поверхности НФ всегда экспрессируется некоторое количество АГ (1) азурофильных гранул (2). При действии TNF, синтезированного моноцитами/макрофагами, возможно под влиянием РАМР, НФ активируются, и у них существенно увеличивается экспрессия АГ (МРО и PR3) азурофильных гранул. При наличии в организме ANCA (3) эти АТ взаимодействуют с АГ на поверхности активированных НФ, вызывают их дальнейшую активацию: образование токсических АФК, синтез цитокинов (4) и дегрануляцию (5) с выделением нейтральных протеаз и дефензинов (1), токсичных для окружающих тканей. Образуются ИК (6), которые взаимодействуют с Fc-рецепторами (7) НФ и вызывают их дальнейшую активацию.

б. ИК, образующиеся между АГ и ANCA, откладываются не только на поверхности НФ, но и на поверхности эндотелия, вызывая активацию альтернативного пути комплемента. Это приводит к образованию хемо-аттрактантов C3a и C3b, привлекающих в очаг воспаления новые НФ, и мембраноатакующего комплекса C5bC6C7C8C9, разрушающего клетки эндотелия. Элиминация комплемента, особенно фактора В, полностью отменяет развитие экспериментального васкулита и гломерулонефрита. Провоспалительные цитокины, синтезируемые НФ, активируют клетки эндотелия, повышая экспрессию молекул I CAM. Интегриновые молекулы НФ взаимодействуют с этими молекулами. Освобождаются токсические катионные белки МПО, дефензины и другие, которые связываются с клетками эндотелия, внеклеточным матриксом. ANCA могут разрушать эндотелий с помощью антителозависимой клеточной цитотоксичности (АЗКЦ), опосредованной через Fc-рецептор (FcR) НФ. ANCA взаимодействуют не только с НФ, но и МН, вызывая образование воспалительных молекул (на рисунке не показано). Кроме того, ANCA активируют МПО к образованию гипохлорной кислоты, высокотоксичной для клеток эндотелия. Приведенные экспериментальные данные показывают ведущую роль ANCA в патогенезе васкулитов, ассоциированных с этими АТ.

Болезнь Крона (БК) - это тяжелое хроническое иммуноопосредованное гранулематозное воспалительное заболевание желудочно-кишечного тракта, которое может поражать все его отделы. Встречается с частотой 10-15 случаев на 100 000 населения. Характеризуется трансмуральным воспалением с лимфоидными агрегатами и гранулемами из синцития и эпителиоподобных клеток.

У определенной части больных выявляются точечные мутации в LRR-домене NOD-2, следствием чего является отсутствие сигнала, передаваемого с этого рецептора.

а. Пептидогликан кишечных бактерий (PGN) активирует TLR2. После его расщепления и образования фрагментов MDP происходит активация NOD-2. В нормальных клетках функция TLR2 негативно контролируется рецептором NOD2 и подавляется избыточная продукция IL-12 и IFNγ. При наличии мутации в LRR-домене рецептора NOD2 избыточная функция TLR2 не подавляется и происходит разрушение слизистой оболочки тонкого кишечника провоспалительными цитокинами и, в частности, IFNγ.

б. МДП является одним из активаторов рецептора NOD-2 в эпителиальных клетках кишечника и клетках Панета, которые являются мощными продуцентами антимикробных пептидов β- и α-дефензинов. Мутации в LRR-домене рецептора NOD-2 ведут к понижению синтеза дефензинов этими клетками, неконтролируемому размножению бактерий и разрушению слизистой оболочки кишечника.

Мутации в LRR-домене NOD-2 ведут к развитию болезни Крона, мутации в NACHT-домене этого рецептора - к развитию синдрома Блау, редкого аутосомально-доминантного заболевания, характеризующегося развитием артрита, увеита и кожной сыпи, мутации в NAC-домене рецептора криопирин - редких аутосомально-доминантных заболеваний, мутации в рецепторе CIITA - синдрома голых лимфоцитов, при котором отсутствует экспрессия молекул HLA-II.

Целиакия (Celiac disease) - это хроническое воспалительное заболевание тонкого кишечника, в основе которого лежит повреждение ворсинок иммунными реакциями в ответ на белки злаковых растений: глютен, глиадин, секалин и др. Болеют генетически предрасположенные люди, с маркерами HLA-DQ2 и HLA-DQ8. Частота заболевания в Европе и США составляет 1:100-1:150. Соотношение женщины:мужчины 2,5:1, причем заболевание чаще встречается у больных селективным IgA-дефицитом.

При проникновении в lamina propria тонкого кишечника глиадин захватывается ДК и представляется комплексом HLA-DQ8 CD4⁺ T-клеткам. Одновременно с этим ДК синтезируют IL-12, IL-18, IL-23, активирующие и направляющие развитие CD4⁺ T-клеток по Th1-пути. Возможно, в направлении дифференцировки по Th1-пути принимает участие IFNα, синтезируемый плазмоцитоидными ДК. В условиях lamina propria тонкого кишечника CD4⁺ T-клетки начинают синтезировать IL-21, оказывающий плейотропный эффект на организм. Прежде всего этот цитокин аутокринно стимулирует избыточный синтез CD4⁺ T-клетками IFNγ, оказывающего деструктивный эффект на эпителий. В эксперименте показано, что aнти-IL-21-АТ существенно подавляют продукцию IFNγ. Далее IL-21 ингибирует функциональную активность Т-регуляторных клеток (Treg). Cтимулирует синтез фибробластами металлопротеиназ (ММР), оказывающих деструктивный эффект на слизистую оболочку, индуцирует синтез энтероцитами хемокинов CCL20, вызывающих приток ДК в воспалительный очаг. Цитокин IL-2, синтезируемый активированными CD4⁺ клетками, стимулирует пролиферацию и инфильтрацию этими клетками lamina propria. Таким образом, IL-21 играет важную роль в патогенезе целиакии. Другим цитокином, принимающим участие в развитии патологического процесса, является IL-15. Этот цитокин оказывает сильное влияние на иммуномодуляторный эффект IL-21. IL-15 синтезируют активированные ДК и энтероциты. Cовместно с IL-21 IL-15 повышает цитотоксическую активность NK-клеток и внутриэпителиальных CD8⁺ T-лимфоцитов и продукцию ими IFNγ. Все это усиливает деструктивное действие клеток иммунной системы на слизистую оболочку тонкого кишечника. В целом патологические изменения в тонком кишечнике при целиакии скорее всего являются результатом совместного эффекта IL-21 и IL-15.

(продолжение, начало см. на с. 382). Иммунотерапия аллергенами предлагает средства, обеспечивающие долгосрочное облегчение ринита: подкожная (SCIT) и сублингвальная (SLIT). Важной проблемой, связанной с использованием SCIT, является анафилаксия, но она намного ниже при использовании SLIT. Антигены в жидкой форме позволяют создавать индивидуальные комбинации. Используются и таблетки. Ограничение воздействия аллергенов потенциально полезно для людей с экологической аллергией. В отличие от ринита, который включает воспаление и симптомы, ограниченные носовыми ходами и слизистой оболочкой, риносинусит (РС) поражает как носовые пазухи, так и слизистую оболочку носа. РС подразделяют на острый и хронический риносинусит (CRS). Лечение может состоять из медикаментозной или хирургической терапии. CRS в настоящее время рассматривается в первую очередь как воспалительное, а не инфекционное заболевание, так что антибиотики менее часто пропагандируются и в основном заменяются интраназальными и пероральными противовоспалительными агентами, такими как стероиды. Ежедневные орошения синуса физиологическим раствором могут противодействовать мукоцилиарной дисфункции и способствовать клиренсу антигена (продолжение на с. 389).

Аллергия немедленного типа занимает в патологии человека несопоставимо более важное место, чем другие проявления гиперчувствительности. Число больных аллергией составляет порядка 20% и неуклонно возрастает. Около 50% детей имеют признаки сенсибилизации к аллергенным молекулам. В настоящее время раскрыты основные принципиальные механизмы аллергии и успешно реализуются различные патогенетически обоснованные подходы к лечению аллергических заболеваний. Полагают, что более углубленное изучение иммунопатогенеза аллергии на молекулярном уровне приведет к созданию новых эффективных подходов для профилактики и лечения аллергии.

Реакции гиперчувствительности I и IV типов обозначают как аллергии соответственно немедленного и замедленного типов; развитие этих реакций вызывают факторы различной природы.

Основными предпосылками развития гиперчувствительности немедленного типа является сенсибилизация организма к аллергену с продукцией аллергенспецифических антител класса IgE. Эти антитела захватываются ТК через высокоаффинные рецепторы FcεR (1) и используются для распознавания аллергенов (2), что служит основой состояния сенсибилизации (3). При повторном поступлении аллергена происходит его связывание с IgE-антителами, фиксированными на поверхности ТК, и их перекрестное сшивание (4), что обусловливает активацию ТК с дегрануляцией, т.е. выбросом провоспалительных субстанций (5).

В иммунопатогенезе аллергии преобладает Th2-тип ответа. Это доминирование обусловлено функциональными особенностями ДК, секретирующих IL-4 в процессе презентации наивным T-клеткам, несущим рецепторы к аллергенным молекулам. Ориентация ДК на гуморальный тип ответа осуществляется под влиянием цитокина эпителиальных клеток TSLP (Thymic Stromal LymphoPoietin), индуцированного аллергеном. В свою очередь, Th2-клетки, а затем и фолликулярные T-хелперы (Tfh) взаимодействуют с B-клетками и через IL-4 переключают их на синтез антител класса IgE.

Переключение C-генов иммуноглобулинов на ген C ε, кодирующий изо-тип IgE, осуществляется по обычному механизму. Выбор гена Cε обусловлен действием IL-4. Происходит сближение V- и Cε-генов путем формирования петли ДНК, в которую попадают все C-гены, локализующиеся между V- и Cε-генами, с последующим вырезанием этой петли. Тандем генов V и Cε транскрибируется с образованием мРНК состава VCε с последующей трансляцией Н-цепи IgE. Условные обозначения: V, а также C с индексами (греческие буквы) - вариабельный и константный гены иммуноглобулинов, а также их РНК-транскриптов.

Отличительной особенностью покоящейся тучной клетки является содержание в цитоплазме большого числа гранул. Активированная тучная клетка уже не содержит гранул (следствие дегрануляции). Для нее характерна неровная поверхность с наличием выростов; эти признаки особенно характерны для тучной клетки при активном экзоцитозе.

(продолжение, начало см. на с. 382). Потенциальные терапевтические мишени при хроническом риносинусите включают IL-33, IL-25, тимический стромальный лимфопоэтин (TSLP), IL-5, IL-4, IL-13, siglec-8 и IgE. Типирование, основанное на иммунологических, молекулярных или гистологических характеристиках, представляет собой будущее классификации CRS. Использование противогрибковых препаратов в CRS кажется логичным. Установлено, что местные противогрибковые антибиотики (например, амфотерицин В) неэффективны, в то время как системные противогрибковые препараты могут значительно подавлять рецидив заболевания. Пациентам с персистирующими симптомами проводится функциональная эндоскопическая хирургия синуса. Результаты медикаментозной терапии по сравнению с синусовой хирургией в сочетании с интраназальными стероидами показали аналогичные улучшения, но пациенты с CRSwNP достигли улучшенного контроля астмы с помощью медикаментозной терапии.

Условные обозначения: LTC4 - лейкотриен C4; PGD2 - простагландин D2 (основные эйкозаноиды, вырабатываемые тучными клетками).

Cвязывaние аллергена с IgE, фиксированными на FcεRI тучных клеток, запускает (при участии рецепторных киназ) три сигнальных пути. Один из них включается благодаря активации фосфолипазы C, приводит к активации протеинкиназы C и накоплению в цитозоле ионов Ca²⁺. Основной мишенью сигнала становятся белки цитоскелета. Cокрaщение нитей миозина вследствие фосфорилирования его L-цепей обусловливает дегрануляцию. Этот сигнальный путь срабатывает очень быстро (минуты).

Активация фосфолипазы А обусловливает включение второго сигнального пути, главный результат которого состоит в синтезе арахидоновой кислоты, которая затем метаболизируется с участием липоксигеназ и циклоксигеназ с образованием соответственно лейкотриенов и простагландинов. Эти продукты, называемые эйкозаноидами, освобождаются из клетки через десятки минут.

Третий сигнальный путь - вариант МАР-каскада, включается через фактор Ras и приводит к образованию транскрипционного фактора АР-1 (димера Fos/Jun). Этот путь способствует активации генов цитокинов, синтез которых реализуется через 1-3 сут и обусловливает развитие отложенной фазы аллергической реакции.

Условные обозначения: FcεRI - Fcε-рецептор 1 типа; PLA - фосфо-липаза А; PLC γ - фосфолипаза C, изоформа γ; PKC - протеинкиназа C; PIP2 - фосфатидилинозитолдифосфат; DAG - диацилглицерин; IP3 - инозитол-3-фосфат; МАР - митогенактивируемая протеинкиназа; Syk, Ras, Fos, Jun - обозначения продуктов протоонкогенов.

Дегрануляция является типовой реакцией ТК, их ответом на стимуляцию. В связи с этим причиной дегрануляции могут быть не только связывание аллергена с комплексом IgE+FcεRI, но и другие воздействия, приводящие к росту внутриклеточной концентрации Ca²⁺. К ним относится связывание анафилатоксинов (C5a и др.) с рецепторами ТК, влияние кальциевых ионофоров и фармакологических агентов (например, холинергических), повышающих уровень Ca²⁺ в цитозоле.

Условное обозначение: FcεRI - высокоаффинный рецептор для IgE.

Охарактеризовано происхождение из основных эффекторных клеток аллергии - ТК и ЭО, трех групп эффекторных факторов, отличающихся временем образования и сроком выделения, предобразованных (выделяемых в процессе дегрануляции), продуцируемых быстро и медленно.

Терапия астмы вообще неспецифична и направлена на улучшение воздушного потока путем бронходилатации и уменьшения воспаления. Немедленное облегчение бронхоконстрикции и одышки достигается с помощью бронходилатирующих средств, которые активируют β2-адренергический рецептор на гладкой мускулатуре дыхательных путей (β-агонисты). Для долгосрочного контроля астмы наиболее эффективным средством является класс глюкокортикостероидов, которые уменьшают воспаление и препятствуют сужению дыхательных путей и одышке. При легкой и средней степени тяжести заболевания бронходилатирующие средства и стероиды обычно вводят ингаляционно, что уменьшает, но не устраняет системные побочные эффекты. Вторичный класс средств, используемых для борьбы с бронхоспазмом, включает антихолинергические средства, которые являются антагонистами мускаринового ацетилхолинового рецептора (см. продолжение на с. 392).

(продолжение. Начало см. на с. 391).Тяжелое течение бронхиальной астмы может также потребовать лечения стероидами, которые вводятся перорально или внутривенно на протяжении относительно коротких периодов времени для минимизации часто встречающихся побочных эффектов, и высокодозными ингаляционными β-агонистами, часто вводимыми небулайзером. Дополнительные противовоспалительные средства, доступные для лечения астмы, включают антагонисты рецепторов лейкотриенов, хромоны, теофиллин, омализумаб - моноклональное антитело, которое уменьшает циркулирующий и связанный с тучными клетками IgE, меполизумаб - моноклональное антитело против IL-5, который является цитокином, ответственным за активацию, дифференцировку и выживаемость эозинофилов. Блокирует связывание IL-5 с α-цепью рецепторного комплекса, который экспрессируется на поверхности мембран эозинофилов, тем самым снижает количество эозинофилов крови, за счет чего прерывает механизм развития астмы.

Эйкозаноиды - липидные метаболиты, производные арахидоновой кислоты, служащие медиаторами аллергических реакций. Жирными линиями ограничены обозначения эйкозаноидов, которым принадлежит наиболее важная роль в патогенезе аллергических реакций немедленного типа.

Условные обозначения: PGD2, PGE2, PGF2α, PGG2, PGH2, PGI2 - разновидности простагландинов; 5-НРЕТЕ - 5-гидропероксиэйкозотетраеновая кислота; LTA4, LTB4, LTC4, LTD4, LTE4 - разновидности лейкотриенов; ТхА2 - тромбоксан А2. Цифры означают число ненасыщенных связей в молекуле.

Представлена структура наиболее стабильных и функционально важных эйкозаноидов.

Показаны клетки-мишени основных медиаторов аллергии немедленного типа с указанием биологических эффектов, реализуемых через эти мишени.

Цитокины, секретируемые Th2 (IL-4, IL-5, IL-9, IL-13), определяют основные проявления аллергических процессов на стадиях их индукции и ранних проявлений: образование ТК, переключение изотипов Ig на синтез и секрецию IgE. Кроме того, IL-5 обусловливает привлечение ЭО и подготовку отложенной фазы аллергических реакций, а также такое позднее проявление хронических аллергических процессов, как ремоделирование слизистых оболочек. Cвязывaние аллергена с IgE ТК включает синтез цитокинов этими клетками. Дополнительным источником цитокинов в очаге аллергической реакции становятся ЭО, мигрирующие из крови. Cпектр цитокинов, вырабатываемых тучными клетками и эозинофилами, сильно перекрывается со спектром Th2-цитокинов.

TSLP (Thymic Stromal LymphoPoietin) - это белок, принадлежащий к семейству цитокинов. Он играет важную роль в созревании популяций T-клеток путем активации антигенпрезентирующих клеток. Производится в основном негемопоэтическими клетками - фибробластами, эпителиальными и стромальными клетками. Оказывает влияние на многие клетки организма.

TSLP активирует созревание расположенных в эпидермисе дендритных клеток, называемых клетками Лангерганса. Факторы, вызывающие синтез TSLP, четко не определены, тем не менее известно, что это микробы и аллергены. TSLP сигнализирует через гетеродимерный рецепторный комплекс, состоящий из тимического стромального лимфопоэтинового рецептора CRLF2 и α-цепи IL-7R. После связывания индуцируется фосфорилирование STAT5, приводящее к активации транскрипционных факторов. Синтез TSLP связан со многими заболеваниями, включая астму, артрит, атопический дерматит, экзему, эозинофильный эзофагит и другие аллергические состояния.

На рисунке показано, что под влиянием вирусов и аллергенов эпителиальные клетки верхних дыхательных путей секретируют TSLP, который индуцирует активацию тучных клеток и продукцию проаллергических цитокинов. TSLP также стимулирует созревание ДК, под влиянием которых T-лимфоциты дифференцируются в Th2-хелперы, направляющие адаптивный иммунный ответ по гуморальному типу с производством антител IgE.

И Th2-клетки, и ТК, вовлекаемые в процесс активации при аллергии, выделяют цитокины и ростовые факторы, которые привлекают в очаг аллергической реакции лейкоциты крови, прежде всего ЭО, базофилы и НФ. Активация мигрирующих клеток в очаге поражения провоспалительными цитокинами, хемокинами, анафилотоксинами и другими факторами, присутствующими в очаге аллергического поражения, приводит к их дегрануляции с выделением ферментов и вазоактивных факторов, а также к секреции цитокинов. Эти факторы индуцируют развитие местной IL-4/ IL-5-зависимой воспалительной реакции - «эозинофильного воспаления», патогенетически отличающегося от классического «макрофагального» воспаления. Общим индуцирующим фактором для обоих типов воспаления является TNF, который при аллергии секретируется Th2-клеткaми, а также тучными клетками.

Условные обозначения: EGF - эпидермальный фактор роста; NCF - фактор роста нервов; LTC4 - лейкотриен C4.