CC BY
63
Медицинская Иммунология 2004, Т. 6, №3-5 © 2004, СПб РО РААКИ
РАСПОЗНАВАНИЕ «СВОЕГО» КАК НЕОБХОДИМАЯ ФУНКЦИЯ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ
Ляшенко В. А.
ГУ НИИ вирусных препаратов им. О.Г. Анджапаридзе РАМН, Москва, Россия
Ключевые слова: антиген-презентирующие клетки, интерлейкин, рецептор Т-лифоцита, ростовой фактор Т-лимфоцитов
Термин «распознавание» заимствован иммунологами из области психологии. Обычно мы используем его для обозначения события, вызывающего кардинальные изменения в распознающей клетке - её активацию, размножение, нередко - гибель вместе с «распознаваемой» клеткой (чужеродной или приобретшей «чужеродность» в результате заражения вирусом).
Природа «чужеродности» распознаваемого объекта исходно не известна, не программирована в организме. Следовательно, в каждом случае распознаётся именно его отличие от «своего». Это подразумевает необходимость непрерывного распознавания «своего» для сравнения его с непрерывно появляющимся «чужим», причём «чужое» и «своё» должно распознаваться с использованием одних и тех же механизмов, одних и тех же по природе рецепторов, и только в этом случае распознавание «чужого» будет обеспечено с достаточной уверенностью.
Ясно, что результат распознавания антигенов собственных, нормальных клеток (если оно осуществляется), должен отличаться от результата распознавания чужеродных клеток - ни распознающий лимфоцит, ни нормальная клетка-объект не должны подвергаться гибели.
Отбор клонов будущих зрелых Т-лимфоцитов в корковом слое тимуса начинается с распознавания «своего», а именно - белков МНС первого и второго классов на поверхности антигенпрезентирующих клеток (АРС)
- клеток эпителия и стромы тимуса [20,21]. «Позитивная селекция», как известно, заключается в том, что основой будущих клонов Т-лимфоцитов становятся только клетки, способные к такому распознаванию.
Адрес для переписки:
Ляшенко Всеволод Андреевич д.м.н., профессор
109088, Москва, 1-я Дубровская ул., д. 15, ГУНИИВП им. О.Г, Анджапаридзе РАМН тел.: (095) 274-42-51 факс: (095)274-57-10
«Отрицательная селекция» тимоцитов происходит в medulla тимуса, где погибают многие Т-лим-фоциты, распознающие “своё” на поверхности других АРС - макрофагов и дендритных клеток [17,22].
Утвердившиеся представления иммунологов сводятся к тому, что лимфоцит, распознающий «свой» пептид, включённый в «щель Бьюркмана» соответствующей молекулы 1 или 2 класса главного комплекса гистосовместимости (МНС) на поверхности «своей» антигенпрезентирующей клетки, погибает в medulla тимуса и не поступает в общую циркуляцию [16, 17]. Таким образом, отрицательная селекция клонов лимфоцитов — «распознавателей своего» как бы осуществляется исходно, а все остальные клоны должны распознавать только чужое.
Некоторые факты заставляют полагать, что представляемая картина не полна. Прежде всего, было установлено, что «отрицательная селекция» того или иного клона Т-лимфоцитов зависит от аффинитета их рецепторов (TCR) - удаляются именно высоко аффинные клоны [31]. Главную роль при этом играет микроокружение тимоцитов в medulla тимуса. Специальными опытами было установлено, что клон Т-лимфоцитов известной специфичности, обладающий высокоаффинным TCR, элиминируется в тимусе, но может существовать и быть активным, если он окажется в периферических лимфоидных органах мыши [16]. Конечно, в естественнх условиях созревающий Т-лимфоцит обязан пройти селекцию и дифферен-цировку в тимусе, поэтому удаление тимуса у взрослых мышей (когда репертуар Т-лимфоцита уже сформирован - [16]) мало влияло на состояние животных, даже на общее содержание Т-лимфоцитов в организме. Немедленных аутоиммунных катастроф у мышей не происходило.
Развитие аутоиммунных заболеваний у человека широко известно [6, 16], т.е. соответствующие клоны Т-лимфоцитов не являются абсолютно запретными, хотя их деятельность затруднена различными по
механизму видами иммунологической толерантности. Не менее известен тот факт, что в крови человека можно обнаружить аутоантитела, специфичные к различным белкам крови или тканей. Иначе говоря, Т-хелперы, специфичные к соответствующим пептидам, постоянно обеспечивают активацию соответствующих В-лимфоцитов - предшественников клеток, являющихся продуцентами аутоантител. Следовательно, иммунологическое распознавание своего в организме происходит постоянно, но не представляет большой опасности - оно приводит к заболеванию в достаточно редких случаях.
Однако, остаётся открытым вопрос о том, какое значение имеет такое «рутинное» распознавание своего, является ли оно досадной ошибкой, сбоем работы иммунной системы или же необходимым фактором сохранения гомеостаза, т.е. длительного существования организма в сравнительно неизменном виде. Последнее возможно только в том случае, если контакт Т1 соответствующего клона с клеткой-ми-шеныо не приводит к её гибели, если этот контакт обратим. Иначе говоря, предположение о «физиологической» роли Т-лимфоцитов, распознающих «своё», может оказаться справедливым в том случае, если их ТС К обладает низким аффинитетом к распознаваемому антигену. Современные исследования показали, что это предположение может быть подтверждено экспериментальными фактами.
Так, были получены сведения о том, что сродство ТС11 к комплексу белка МНС 2 класса и распознаваемого пептида может быть очень невелико. Иногда константа ассоциации не превышает 10~7. [6]. Дальнейшее изложение покажет, что эта константа может быть отнесена к «распознаванию своего».
Как известно, Т-лимфоциты проходят в тимусе два этапа отбора жизнеспособных клонов — «позитивную» и «негативную» селекцию. На первом этапе (кортикальный слой клеток тимуса) выживают и размножаются Т-лимфоциты, способные распознать «родную» молекулу МНС - первого или второго класса, экспрессируемую эпителиальными или стро-мальными клетками тимуса [16]. Это - отбор по признаку опознания «своего», но - чего именно «своего»? Сами по себе упомянутые молекулы конфор-мационно не прочны, но становятся прочными после встраивания в так называемую «щель Бьёркма-на» одного из пептидов процессрованного в АРС антигена, который в дальнейшем для простоты изложения будет именоваться «антигенный пептид» (АП). Во всех случаях ТС11 распознаёт именно комплекс АП и белка МНС [16].
Как же в молекуле МНС появляется АП?. Тимус не связан напрямую со внешней средой, откуда могли бы поступать бактерии или вирусы, следовательно, означенные АП, скорее всего, аутологичны (своё!). Данное предположение было подтверждено с использованием техники выделения белков МНС
из АРС, а далее - АП из «щели Бьёркмана». Идентификация выделенных АП показала, что около 90% из них происходят из самого МНС. Даже если в окружении АРС содержится чужеродный (например, вирусный) антиген, его пептидные фрагменты обнаруживаются не более, чем в 100 из 100000 мембранных молекул МНС 2 класса [6]. Итак, почти все клоны лимфоцитов, позитивно отобранные в тимусе, распознают «свои» АП.
Лимфоциты, отобранные при «позитивной селекции», дифференцируются, приобретают маркёры CD4+ или CD8+ и приступают к «негативной селекции» в присутствии дендритных клеток и макрофагов в качестве АРС. Значительная часть тимоцитов при этом подвергается апоптозу. Конечно, элиминируемые клоны распознают «своё», но чем-то отличаются от прочих. Скорее всего, отличие состоит в том, что TCR данных тимоцитов обладает достаточно высоким аффинитетом к некоторым «своим» АП, что грозит в дальнейшем развитием аутоиммунных поражений. Высокий аффинитет TCR не позволят Т-лимфоцитам выйти из плотного контакта с АРС, что и приводит к их гибели (контакт Т-лимфоцитов с АРС протекает здесь в иных условиях, чем в кортикальной зоне тимуса, что способствует более прочному соединению клеток между собой [16]).
В конце концов, тимус покидают «наивные» Т-лимфоциты, отобранные по способности «слабо» распознавать «своё». В дальнейшем специфичность их TCR не изменяется (перестройка соответствующих локусов их генома завершена ранее). Предположительно, рецепторы некоторых клонов способны к перекрёстному распознаванию «:чужих» АП, причём их аффинитет к комплексу МНС белка с «чужим» оказывается достаточно высоким для возникновения адаптивного иммунитета, т.е. защиты организма от бактерий и вирусов.
Но что же происходит с остальной массой клонов Т-лимфоцитов, распознающих белки собственных клеток «обратимо», без прямого уничтожения объекта распознавания? Быть может, распознавание такого типа полезно или даже необходимо для продолжения жизнедеятельности клеток наших органов? Отметим, что «нулевые» тимоциты, ожидающие «позитивной селекции», нуждаются в контакте их TCR с АП в составе белков МНС, иначе - гибель [23].Они получают в таком контакте «команду на существование». Несомненно, для АРС такой контакт также не безразличен, хотя данный вопрос требует дальнейшего изучения.
Подтверждением предположения об активной роли Т-лимфоцитов, распознающих «своё», явились работы последних лет, посвящённые так называемым регуляторным Т-лимфоцитам, которые были выделены в особую группу по их способности подавлять местные воспалительные [15, 30] и аутоиммунные реакции [10,24], а также - способствовать развитию
состояния толерантности при аллотрансплантации [11, 29]. В частности, отмечена регуляторная активность Т-лимфоцитов, CD4+CD25+, обнаруживаемых в тимусе и (в небольшом количестве) — в периферических лимфоидных органах [25, 26]. Однако регуляторные свойства обнаружены также и у Т-лимфоцитов CD8+ (8) и CD4+ [18]. Некоторые регулирующие Т-лимфоциты именуют «анергичными», так как они не склонны к пролиферации или киллерной активности [9,13,19,27]. Они способны подавлять пролиферацию других Т-лимфоцитов, а также - развитие аутоиммунных воспалительных реакций. Большую роль при этом играет подавление некоторых функций дендритных клеток [14,15 30], которое возникает при прямом контакте их с «анергичными» Т-лимфоцитами. Вполне вероятно, что этот контакт представляет собою низкоаффинное распознавание «своего» АП в составе молекул МНС 2 класса. Нужно отметить, что воздействие рецепторов Т-лимфо-цитов на эти молекулы МНС активирует определённые биохимические процессы в АРС и может привести их в состояние апоптоза.
Кроме прямого воздействия регуляторных Т-лимфоцитов, их активность связывают с индукцией синтеза IL-4, TGF[3, IL1-6, а в особенности — IL-10 [7]. В связи с этим, интересно сообщение о временном изменении фенотипа и репертуара цитокинов клеток печени в условиях их контакта с лимфобластами CD8\ полученными в результате иммунизации животных ДНК-вакциной, специфичной к белку МНС класса 1. Наличие небольшого количества таких клеток (105 —10е в печени) обусловливало на 10-20 день повышение экспрессии гепатоцитами молекул гистосовместимости именно 1 класса, а также -повышение уровня синтеза IL-4 и IL-10 [12].
Тема регуляторных Т-лимфоцитов обширна и выходит за пределы настоящей статьи. Упомянутая группа явлений служит хорошей иллюстрацией роли, которую могут играть Т-лимфоциты, распознающие «своё», в регуляции активности иммунной системы и сохранении гомеостаза организма в целом.
Другой аспект предлагаемой для анализа проблемы заключается в том, что CD4+ Т-лимфоциты, распознающие «своё», несомненно, предназначены для участия в индукции синтеза антител против белков собственного организма. Как уже было сказано, некоторый уровень антител, специфичных к аутологичным белкам, обычно обнаруживается в крови человека в норме, не говоря уже об известных антите-ло-зависимых аутоиммунных заболеваниях [6]. Следовательно, не только TCR, но и глобулиновый рецептор, специфичный к «своему» не является запретным и обусловливает «аутоиммунную» специфичность В-лимфоцитов некоторых клонов.
Судя по низким (в норме) титрам антител против органных белков, эффективность синтеза антител невелика, возможно, что и глобулиновый рецеп-
тор к «своему», по преимуществу, является низкоаффинным. Можно допустить, что клоны В-лимфоцитов, располагающие высокоаффинными рецепторами, уничтожаются с помощью механизмов, наблюдаемых при развитии «высокозонной» толерантности [5].
Тем не менее, общее количество «безопасных» клонов В-лимфоцитов, распознающих собственные белки, может оказаться достаточно велико. Продукция соответствующих антител (низкоаффинные глобулины многих специфичностей) может составить значительную часть всех синтезируемых иммуноглобулинов. Такое предположение позволяет объяснить достаточное постоянство уровня иммуноглобулинов в крови человека.
По аналогии с вышеприведенными данными относительно рецепторов Т-лимфоцитов, можно предположить, что воздействие некоторых аутоантител на поверхностные рецепторы тех или иных клеток может служить своеобразным «сигналом на продолжение жизнедеятельности».
Косвенным подтверждением такой возможности является пример собственно В-лимфоцитов. Было установлено, что В-лимфоциты сохраняют жизнеспособность только в том случае, если на их поверхности находятся и функционируют (т.е. контактируют с соответствующим антигеном) глобулиновые рецепторы клетки [28].
Возможная стимулирующая роль воздействия низкоаффинных аутоантител на поверхность клеток различных органов нашла косвенное подтверждение в результатах многолетних наблюдений над активирующим действием цитаминов, т.е. препаратов, полученных из органов крупных животных и применяемых в клинике при некоторых хронических заболеваниях [2, 3]. Авторы не предлагают иммунологического объяснения действия цитаминов, однако существует вероятность того, что органные антигены, перекрёстно специфичные у животных и человека, обусловливают выработку аутоантител «против печени», «против предстательной железы» и т.д. В известных пределах, такие антитела, по-видимому, нормализуют работу соответствующих органов. Разумеется, в этом случае не исключено также и вовлечение в процесс соответствующих клонов Т-лим-фоцитов.
Аналогичное предположение может быть сделано также относительно препарата аффинолейкин, созданного по исходному образцу «фактора Лоуренса» [1,4]. Аффинолейкин представляет собой смесь пептидов, полученных из миндалин человека. Он применяется для лечения вяло текущих инфекций, например, герпетической. Действующее начало и механизм действия препарата не вполне очерчены, но представляется вполне вероятным, что аффинолейкин стимулирует клоны лимфоцитов, распознающие и, следовательно, стимулирующие клетки миндалин
реципиента (лимфоциты, макрофаги, дендритные клетки).Тем самым, косвенно можно повлиять на неблагоприятное течение хронической инфекции.
Общий вывод из изложенных материалов можно сформулировать следующим образом: способность к распознаванию «своего», по-видимому, присуща всем зрелым Т-лимфоцитам, но она лишь изредка выражена в цитотоксической субпопуляции этих клеток.
Естественно образование многочисленных клонов В-лимфоцитов, распознающих «своё».
Клоны Т- и В- лимфоцитов «анти-своей» специфичности, по-видимому, в норме могут нести лишь низкоаффинные рецепторы. Взаимодействие низкоаффинных TCR или антител с клеткой -мишеныо не приводит к её немедленной гибели и может быть обратимым.
Низкоаффинные TCR или антитела могут быть важным инструментом воздействия на функции и продолжительность жизни клеток - объектов иммунного распознавания.
Можно сказать, что распознавание своего - это постоянный фон, на котором развёртывается «распознавание чужого», т.е. реализация защитных функций иммунной системы.
Список литературы
1. Мац А.Н., Перепечкина Н.П., Райхер И.И. / Аф-финолейкины - биофармацевтические препараты для инструктивной противоинфекционной иммунотерапии при недостаточности клеточного иммунитета. // Ж. Микробиол., эпидемиол., иммунобиол. 1998. 2:78.
2. Морозов В.Г., Рыжак Г.А., Малинин В.В./ Ци-тамины — биорегуляторы клеточного метаболизма./ / Санкт-Петербург, 2000 год, 15 стр. Под редакцией д.м.н., профессора Хавинсона В.Х.
3. Муравьёва Т.И. / Цитомедины и цитамины. Новая медицинская технология - биорегулирующая терапия // Новая аптека. Аптека и рынок 2001,9:57.
4. Пархоменко Т.Г., Мац А.Н. / Иммунотерапия с применением аффинолейкина // Лечащий врач 2000, 8:42.
5. Фонталин Л.Н., Певницкий Л.А. / Иммунологическая толерантность // Москва, Медицина, 1978
- 309 стр.
6. Ярилин А.А. / Основы иммунологии // Москва, Медицина, 1999 год, 607 стр.
7. Asseman, С., S. Mauze, М. W. Leach, R. L. Coffman, F. Powrie / An essential role for interleukin 10 in the function of regulatory inflammation // J. Exp. Med.,1999, 190:995.
8. Chai, J. G., I. Bartok, D. Scott, J. Dyson, R. Lechler / T:T antigen presentation by activated murine CD8+ T cells induces anergy and apoptosis // J. Immunol.,
1998 160:3655.
9. Chai, J. G., I. Bartok, P. Chandler, S. Vendetti, A. Antoniou, J. Dyson, R. Lechler. / Anergic T cells act as suppressor cells in vitro and in vivo // Eur. T. Immunol.,
1999 29:686
10. Cua, D. J„ D. R. Hinton, S. A. Stohlman. / Selfantigen-induced Th2 responses in experimental allergic encephalomyelitis (EAE)-resistant mice: Th2-mediated suppression of autoimmune disease / / J. Immunol, 1995 155:4052.
11. Dai Z., Li Q., Wang Y., Gao G., Diggs L.S., Tellides G., Lakkis F.G./ CD4+CD25+ regulatory T cells suppress allograft rejection mediated by memory CD8+ T-cells via a CD30-dependent mechanism // J.Clin.Invest. 2004, 113 (2):310.
12. Dicopoulos N., Wegenka U., Kroger A., Hauser H., Schirmbeck R„ Reimann J. / Resently primed CD8+ T-cells entering the liver induce hepatocytes to interact with nanve CD8+ T-cells in the mouse // Hepatology, 2004, 39, (5):1256.
13. Frasca, L., P. Carmichael, R. Lechler, G. Lombardi / Anergic T cells effect linked suppression // Eur. J. Immunol., 1997, 27:3191
14. Fu, F., Y. Li, S. Qian, L. Lu, F. D. Chambers, T. E. Starzl, J. J. Fung, A. W. Thomson. Costimulatory molecule-deficient dendritic cell progenitors induce T cell hyporesponsiveness in vitro and prolong the survival of vascularized cardiac allografts //Transplant. Proc. 1997, 29:1310
15. Groux, H„ A. O’Garra, M. Bigler, M. Rouleau, S. Antonenko, J. E. de Vries, M. G. Roncarolo A / CD4+ T-cell subset inhibits antigen-specific T-cell response and prevents colitis. Nature // 1997 389:737.
16. Janeway C.A., Travery P., Walpot M. CapraJ.D. / Immunology. The immune system in health and disease. London, 1999, 735 p.
17. Kapler J.M., Boehm N., Marrack P. / T-cell tolerance by clonal elimination in the thymus // Cell 1987, 49:273.
18. Koenen H.I., Fasse E., Joosten I. / IL-15 and cognate antigen successfully expand de novo-induced human antigen-specific regulatory CD4+ T cells that require antigen-specific activation for suppression //J. Immunol. 2003, 171, (12):6431
19. Lombardi G., S. Sidhu, R. Batchelor, R. Lechler. / Anergic T cells as suppressor cells in vitro // Science, 1994, 264:1587.
20. Marrack P., Kappler J. / Positive selection of thymocytes bearing alpha beta T-cell receptors // Curr. Opin. Immunol. 1997, 9:250.
21. Moller G. (ed.) / Positive T-cell selection in the thymus//Immunol. Rev. 1993, 135:5
22. Nossal G.G.V. / Negative selection of lymphocytes // Cell 1994, 76:229.
23. Raff M.C., OwenJ.J./Thymus-derived lymphocytes: their distribution and role in the development of periferal lymphoid tissues of the mouses // Eur. J.Immunol. 1971, (1):23
24. Sakaguichi, S., M. Toda, M. Asano, M. Itoh, S. S. Morse, N. Sakaguichi. / T cell-mediated maintenance of natural self-tolerance: its breakdown as possible cause of various autoimmune disease //J. Autoimmunol. 1996, 9:211.
25. Sempowski G.D., Cross S.J., Heinly C.S., Searce R.M., Haynes B.F. / CD7 and CD28 are required for murine CD4+CD25+ regulatory T cell homeostasis and prevention of thyroiditis //J.Immunol. 2004,172 (2):787.
26. Suri Payer, E., A. Z. Amar, A. M. Thornton, E. M. Shevach. /. CD4+CD25+ T cells inhibit both the induction and effector function of autoreactive T cells and represent a unique lineage of immunoregulatory cells //]. Immunol., 1998, 160:1212.
27. Taams, L. S., A. J. van Rensen, M. C. Poelen, C.
A. van Els, A. C. Besseling, J. P. Wagenaar, W. van Eden,
M. H. Wauben. / Anergic T cells actively suppress T cell responses via the antigen-presenting cell // Eur. J. Immunol., 1998, 28:2902.
28. Weinstein E., Peeva E„ Putterman C., Diamond
B. / B-cell biology // Rheum. Dis. Clin. North.Am. 2004, 30 (1):175
29. Wood K.J., Luo S., Aki A. / Regulatory T-cells: potential in organ transplantation // Transplantation. 2004, 77(1 Suppl):S6-8
30. Zhang-HooverJ., Stein-StreileinJ./Tolerogenic APC generate CD8+ regulatory cells that modulate pulmonary intersticial fibrosis //J. Immunol 2004, 172 (1): 178
31. Zinkernagel R.M., Tonegava S. / Evidence for the differential avidity model of T-cell selection in the thymus//Cell, 1994, 74:577
