CC BY
109
Естественные киллеры. Взгляд ревматолога
Е.В. Супоницкая ГУ Институт ревматологии РАМН, Москва
В 1975 г. в лимфоидной ткани крыс и мышей была обнаружена цитотоксическая активность нового типа. Ее необычность заключалась в том, что она была направлена против широкого спектра лейкозных, вирус-инфицированных и опухолевых клеток-мишеней и существовала без предшествующей иммунизации или активации in vitro. Поэтому она получила название естественная киллерная активность, а обладающие ею клетки — естественные киллеры (ЕК) [1].
ЕК — это лимфоциты, которые относятся к врожденной системе иммунитета. Они развиваются в костном мозге из общего предшественника лимфоидных клеток и являются более крупными, чем В- и Т- лимфоциты. Среди ЕК, фенотип которых характеризует экспрессия CD56+ CD3-, выделено два субтипа: CD56dim CD16+ и CD56bright CD16-, отличающихся по функциям и поверхностным маркерам.
Около 95% популяции ЕК относится к субтипу CD56dim CD16+ и обладает цитолитической функцией. Эти клетки содержат гранзимы и перфорин, являющийся медиатором цитотоксичности [2]. ЕК могут непосредственно лизировать клетки-мишени, причем механизм тот же, что и у цитотоксических Т-лимфоцитов при адаптивном иммунном ответе: цитотоксические гранулы выходят на поверхность клетки-мишени, и эффекторные белки, которые они содержат, через клеточную мембрану проникают внутрь клетки, индуцируя программируемую клеточную смерть [3].
Другой, меньший по численности (5%) субтип ЕК — CD56bright CD16- обладает способностью сек-ретировать в результате активации большое количество интерферона — гамма (ИФН- у) и фактора некроза опухоли в (ФНО-в). Эти клетки экспрессируют маркеры, характеризующиеся тропизмом к периферическим лимфоидным органам, а именно CCR7 и CD62L, содержат существенно меньшее количество перфорина и имеют регуляторную функцию, то есть могут контролировать макрофаги, дендритные клетки и Т-лимфоциты за счет продукции ИФН- у [2].
Адрес: 115522 Москва, Каширское шоссе, 34а,
ГУ Институт ревматологии РАМН Тел/факс: 8-499-614-44-90
ЕК являются первой линий обороны против опухолевого роста [4], вирусной инфекции [5], а также участвуют в реакции отторжения трансплантата [6]. Несмотря на то, что основные функции ЕК были хорошо известны, долгие годы оставался загадкой механизм толерантности к собственным тканям — селф-толерантность (self-tolerance), позволяющий ЕК выявлять поврежденные, а не нормальные клетки.
В 1986 г. H.G. Ljunggren и K. Karre сформулировали гипотезу, объясняющую это явление, и назвали ее «потеря своего» («missing self» hypothesis): ЕК распознают отсутствие молекул основного комплекса гистосовместимости человека (major histocompatibility complex, МНС) на поверхности клеток-мишеней и лизируют их [7].
Молекулярные и клеточные механизмы селф-толерантности до сих пор изучены недостаточно. В одной из моделей, объясняющих это явление, предполагается, что во время своего развития в костном мозге рецепторы ЕК, контактируя с молекулами МНС класса 1, проходят «обучение», или лицензирование (licensing). В результате ЕК становятся не только толерантными к собственным тканям, но и приобретают полные функциональные свойства и способность активироваться под воздействием триггерных механизмов [8].
В отличие от Т- и В- лимфоцитов, на поверхности которых находятся рецепторы к одному антигену (один рецептор — один антиген), на ЕК присутствуют рецепторы, различные по своим функциональным свойствам: ингибирующие и стимулирующие (рис.1) [9].
Рисунок1
РЕЦЕПТОРЫ ЕК
Лиганды
HLA CD48, ?
MICA, MICB, ULBPs
Клетка-мишень
Примечание: «+» стимулирующие рецепторы, «-» ингибирующие [9]. Пояснения в тексте.
Таким образом, «обученные», или лицензированные, ЕК несут на своей мембране ингибирующие рецепторы HLA класса 1, к которым относятся киллер -иммуноглобулино-подобные рецепторы (КИР). КИР распознают различные аллельные группы молекул HLA -A, B и C. Другой тип рецепторов, специфичный для распознавания HLA-Е, представлен CD94/NKG2A группой. Каждый субтип ЕК экспрессирует, как минимум, один КИР, в результате чего целый пул ЕК способен выявлять отсутствие даже единственного аллеля HLA класса 1 на клетках-мишенях, что часто встречается на вирус-инфицированных и опухолевых клетках [10].
Группа стимулирующих рецепторов представляет естественные цитотоксические рецепторы (ЕЦР), включающие NKp30, NKp46 и NKp44. Причем NKp30 и NKp46 являются высокоспецифичными маркерами ЕК, позволяющими идентифицировать как покоящиеся, так и активные ЕК. На сегодняшний день доказана роль ЕЦР в цитолизе большинства опухолевых клеточных линий. Хотя ЕЦР-лиганды еще не обнаружены, предполагается, что они первично экспрессируются быстро пролиферирующими, цитокин-активированными, а также поврежденными опухолевой/вирусной трансформацией клетками [11].
Еще один стимулирующий рецептор, NKG2D, выявляется не только на поверхности ЕК, но и на цитотоксических Т-лимфоцитах. Его лиганды — это группа стресс-индуцируемых белков: MICA, MICB и ULBP, которые экспрессируются, главным образом, на клетках эпителиальной природы. К стимулирующим рецепторам относятся и определенные субклассы КИР [11].
Кроме того, на мембране ЕК обнаружена особая группа ко-рецепторов, включающая недавно выявленный NTB-A с неизвестным пока лигандом и 2B4 с СD48-лигандом, который экспрессируется гематопоэтическими клетками. В зависимости от стимуляции различными цитокинами данные ко-рецепторы способны увеличивать/уменьшать функционирование других рецепторов EK [11].
Цитотоксическая активность ЕК зависит от результата взаимодействия стимулирующих/ ингибирующих рецепторов и их лигандов на клетках-мишенях. Лизис нормальной клетки не происходит, если существует баланс между действием ингибирующих и стимулирующих рецепторов ЕК. ЕК лизи-рует клетки-мишени при активации ее стимулирующих рецепторов. Это возникает при отсутствии молекул МНС класса 1 на клетке-мишени (когда нет «уравновешивающего» действия ингибирующего рецептора) и/или при гиперэкспрессии на ее поверхности стимулирующих лигандов (когда активация стимулирующего рецептора ЕК чрезмерна), например, при опухолевой (вирусной) трансформации (рис.2) [12].
Кроме того, существует и второй, цитокин-опос-редованный, путь активации ЕК, не зависящий
от экспрессии молекул МНС на клетке-мишени, который заключается в способности ЕК вырабатывать провоспалительные цитокины, в том числе ИФН-у, в ответ на стимуляцию другими цитоки-нами, например, интерлейкинами (ИЛ) 12 и ИЛ 18 [13].
Рисунок 2
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СТИМУЛИРУЮЩИХ/ ИНГИБИРУЮЩИХ РЕЦЕПТОРОВ И ЛИГАНДОВ ЕК [12]
Потеря селф-толерантности ЕК и нарушение баланса между стимулирующими и ингибирующими рецепторами может служить факторами риска развития аутоиммунных заболеваний. Например, чрезмерная активация стимулирующих КИР на поверхности ЕК при неадекватном функционировании ингибирующих рецепторов той же группы отмечается при системной склеродермии [14] и вас-кулите при ревматоидном артрите (РА) [15]. Кроме того, при РА на пролиферирующих синовиоцитах выявлена гиперэкспрессия стресс-индуцируемого лиганда MICA, а на CD4+ Т лимфоцитах в синовиальной ткани и крови — экспрессия NKG2D, стимулирующего рецептора ЕК, отсутствующиего на нормальных CD4 Т клетках. Предполагается, что аномальная экспрессия NKG2D и его лиганда MICA приводит к постоянной ко-стимуляции CD4+ Т лимфоцитов, поддерживающих хроническое воспаление [16], а также к активации ЕК и дисрегуляции продукции провоспалительных цито-кинов [13].
В ряде ранних исследований изучалось потенциальное участие ЕК в развитии РА [17, 18]. Действительно, в синовиальной жидкости пациентов с РА определялись ЕК -подобные лимфоциты, однако данные о цитотоксичности этих клеток были противоречивы. Следует учесть, что все эти работы были выполнены еще до открытия рецепторного аппарата ЕК, регулирующего их активность.
Тем не менее роль ЕК и их участие в аутоиммунном воспалении неясны до сих пор. Это весьма
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕВМАТОЛОГИЯ № 3, 2008
интригующий факт, поскольку эти клетки, а именно регуляторный субтип CD56bгisht CD16-, в большом количестве (8-16 % от всех лимфоцитов) были обнаружены в синовиальной жидкости пациентов на самых ранних стадиях РА и анкилозирующего спондилоартрита (АС) [19, 20]. Предполагается, что под воздействием ИЛ 12 и ИЛ 15, присутствующих в воспаленном суставе, ЕК секретируют ИФН- у, который является сильным индуктором активации макрофагов. В свою очередь, активированные макрофаги продуцируют фактор некроза опухоли-альфа (ФНО)-а, поддерживающий хроническое воспаление в суставе. Кроме того, на экспериментальных моделях ш vitгo было показано, что ЕК способны контролировать Т -клеточную активацию, являющуюся центральным звеном в патогенезе РА [21]. При экспериментальном аутоиммунном энцефаломиелите деплеция ЕК, предшествующая иммунизации мышей миелиновым пептидом, приводила не только к усилению активности болезни, но и к ее рецидивированию [22]. У крыс также доказана способность ЕК подавлять антиген-специфичес-кий Т клеточный ответ [23]. Однако недостаточно изучено, каким образом ЕК осуществляют иммуно-регуляторные функции. К возможным механизмам относят перфорин-зависимый лизис аутореактивных лимфоцитов, ингибирование пролиферации эффекторных Т клеток и продукции ими цитоки-нов [13].
Действительно, недавние данные показали связь дефицита ЕК с развитием аутоиммунного тире-оидита [24] и псориаза [25], а также с детской ревматической патологией: ювенильным дерматомиозитом [26], ЮРА [27] и системной красной волчанкой (СКВ) [28]. Кроме того, выявлено, что снижение функциональной активности и количества ЕК коррелирует с периодами активности СКВ [29] и системной склеродермии [30], что может
свидетельствовать об иммунорегуляторной роли ЕК в патогенезе этих заболеваний. Однако не совсем понятно, первичны ли нарушения функций и снижение числа ЕК или они являются следствием самой болезни. Не исключено, что ЕК могут концентрироваться преимущественно в тканях-мишенях, и снижение их количества в крови больного будет вторично. Это предположение становится вероятным, так как у пациентов с герпетической инфекцией выявляется тотальный дефицит ЕК [31], а одним из характерных клинических проявлений ЕК-лимфоцитоза и лейкемии, относящихся к группе хронических лимфопролиферативных заболеваний, является аутоиммунный синдром: васкулит, часто манифестирующий поражением кожи [32], и РА [33, 34]. У пациентов с первичным изолированным дефицитом ЕК клиническую картину заболевания чаще всего осложняли вирусные инфекции, а не аутоиммунный синдром [35]. Эти наблюдения могут свидетельствовать о том, что дефицит ЕК, имеющийся в крови пациентов с системной аутоиммунной патологией, вторичен и связан с накоплением ЕК в тканях-мишенях [13].
Таким образом, благодаря достижениям молекулярной биологии стало известно много нового о природе ЕК и их возможном участии в патогенезе ревматических заболеваний. На сегодняшний день объектом пристального исследования остаются рецепторные взаимоотношения, от которых, в конечном итоге, зависит функциональная активность ЕК. Лучшее понимание свойств рецепторов ЕК и их физиологических функций поможет определить их роль в развитии аутоиммунной патологии.
Автор выражает признательность дмн, профессору Я.А. Сигидину за рецензирование рукописи и внесенные замечания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Herberman R.B., Nunn M.E., Lavrin D.H. Natural cytotoxic reactivity of mouse lymphoid cells against syngeneic acid allogeneic tumors. I. Distribution of reactivity and specificity. Int. J. Cancer, 1975,16,216-229.
2. Ferlazzo G., Munz C. NK cell compartments and their activation by dendritic cells. J. Immunol., 2004,172,1333-1339.
3. Janeway C.A., Travers P., Walport M., Shlomchik M. Immunobiology, 6th Edition, Garland Science Publishing, 2004, 89-91
4. Diefenbach A., Raulet D.H. The innate immune response to tumors and its role in the induction of T-cell immunity. Immunol. Rev., 2002,188,9-21.
5. Bukowski J.F., Woda B.A., Habu S. et al. Natural killer cell depletion enhances virus synthesis and virus-induced hepatitis in vivo. J/Immunol.,1983,131,1531-1538.
6. Yu Y.Y., Kumar V., Bennett M.Murine natural killer
cells and marrow graft rejection. Ann. Rev. Immunol., 1992,10,189-213.
7. Ljunggren H.G., Karre K. In search of the ‘missingself’: MHC molecules and NK cell recognition.Immunol. Today, 1990,11,237-244.
8. Kim S., Poursine-Laurent J., Truscott S.M. et al. Licensing of natural killer cells by host major histocompatibility complex class I molecules. Nature,,2005,436,709-713.
9. Moretta A., Bottino C., Mingari M.C. et al.What is a natural killer cell?Nat.Immunol., 2002,3,6-8.
10. Moretta L., Biassoni R., Bottino C.,et al. Human NK cells and their receptors. Microbes. Infect., 2002,4,1539-1544
11. Moretta L., Moretta A. Killer immunologlobulin-like receptors. Curr. Opin. Immunol., 2004, 16, 626-633.
12. Raulet D.H., Vance R.E. Self-tolerance of natural killer cells. Nat. Rev. Immunol., 2006,6,520-531.
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕВМАТОЛОГИЯ № 3, 2008
13. French, A.R., Yokoyama W.M.. Natural killer cells and autoimmunity. Arthr. Res.Ther., 2004,6,8-14.
14. Momot T., Koch S., Hunzelmann N. et al. Association of killer cell immunologlobulin-like receptors with scleroderma. Arthr. Rheum., 2004, 50,1561—1565.
15. Yen J.H., Moore B.E., Nakajima T. et al. Major histocompatibility complex class I-recognizing receptors are disease risk genes in rheumatoid arthritis. J. Exp. Med., 2001, 193,1159-1167.
16. Groh V., Bruhl A., El-Gabalawy H. et al. Stimulation of T cell autoreactivity by anomalous expression of NKG2D and its MIC ligands in rheumatoid arthritis. Proc. Nat. Acad. Sci.USA, 2003, 100,9452-9457.
17. Silver R.M. Studies of rheumatoid synovial fluid lymphocytes. III. Phenotypic and functional analysis of natural killer-like cells. Clin. Immunol. Immunopathol., 1986, 39,159-167.
18. Combe B., Pope R., Darnell B., Talal N. Modulation of natural killer cell activity in the rheumatoid joint and peripheral blood. Scand. J. Immunol.,1984,20,551-558.
19. Dalbeth N., Callan M.F. A subset of natural killer cells is greatly expanded within inflamed joints. Arthr. Rheum., 2002, 46,1763-1772.
20. Pridgeon C., Lennon G.P., Pazmany L. et al. Natural killer cells in the synovial fluid of rheumatoid arthritis patients exhibit a CD56bright, CD94bright, CD158negative phenotype. Rheumatology (Oxford), 2003, 42,870-878.
21. Fox D.A. The role of T cells in the immunopathogenesis of rheumatoid arthritis. Arthr. Rheum.,1997,40,598-609.
22. Zhang B., Yamamura T., Kondo T. et al. Regulation of experimental autoimmune encephalomyelitis by natural killer (NK) cells. J. Exp. Med., 1997, 186,1677-1687.
23. Smeltz R.B., Wolf N.A., Swanborg R.H. Inhibition of autoimmune T cell responses in the DA rat by bone marrow derived NK cells in vitro: implications for autoimmunity. J. Immunol., 1999,163,1390-1397.
24. Ciampolillo A., Guastamacchia E., Amati L. et al. Modifications of the immune responsiveness in
patients with autoimmune thyroiditis: evidence for a systemic immune alteration. Curr. Pharm. Des., 2003, 9,1946-1950.
25. Cameron A.L., Kirby B., Griffiths C.E. Circulating natural killer cells in psoriasis. Br. J.Dermatol.,2003, 149,160-164.
26. O’Gorman M., Smith R., Garrison A. et al. Lymphocyte subsets in peripheral blood from newly diagnosed, untreated patients with juvenile dermatomyositis (JDM) are associated with disease activity scores (DAS). Arthr. Rheum., 2002, 46(suppl 9),S490.
27. Wouters C.H., Ceuppens J.L., Stevens E.A. Different circulating lymphocyte profiles in patients with different subtypes of juvenile idiopathic arthritis. Clin. Exp. Rheumatol., 2002, 20,239-248.
28. Yabuhara A., Yang F.C., Nakazawa T. et al. A killing defect of natural killer cells as an underlying immunologic abnormality in childhood systemic lupus erythematosus. J.Rheumatol.,1996,23,171-177.
29. Erkeller-Yusel F., Hulstaart F., Hannet I. et al. Lymphocyte subsets in a large cohort of patients with systemic lupus erythematosus. Lupus,1993, 2,227-231.
30. Kastrukoff L.F., Morgan N.G., Zecchini D. et al. A role for natural killer cells in the immunopathogenesis of multiple sclerosis. J. Neuroimmunol., 1998, 86,123-133.
31. Biron C.A., Byron K.S., Sullivan J.L. Severe herpesvirus infections in an adolescent without natural killer cells. N.Engl.J.Med., 1989, 320,1731-1735.
32. Vanness E.R., Davis M.D., Tefferi A. Cutaneous findings associated with chronic natural killer cell lymphocytosis. Int. J. Dermatol., 2002,41,852-857.
33. Lamy T., Loughran T.P. Jr. Clinical features of large granular lymphocyte leukemia. Semin. Hematol., 2003, 40,185-195.
34. Rabbani G.R., Phyliky R.L., Tefferi A. A long-term study of patients with chronic natural killer cell lymphocytosis. Br. J. Haematol., 1999, 106,960-966.
35. Orange J.S. Human natural killer cell deficiencies and susceptibility to infection. Microbes. Infect., 2002,4,1545-1558.
Поступила 25.09.08
