CC BY
301
Обзор литературы
В.В. Трошина, А.Д. Перцева
Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Минздравсоцразвития, Москва
Субпопуляции Т лимфоцитов в иммунопатогенезе аллергии у детей: новое в привычном
Контактная информация:
Перцева Анна Дмитриевна, ассистент кафедры факультетской педиатрии педиатрического факультета Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова Минздравсоцразвития России Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1, тел.: (916) 543-18-31, e-mail: [email protected] Статья поступила: 29.08.2011 г., принята к печати: 01.11.2011 г.
В настоящее время описано несколько субпопуляций Тлимфоцитов, ответственных за реализацию различных функций иммунной системы, в том числе регуляторные: Пь П2, П17, П3, ^ и Treg. Что касается последних (1^), то наиболее убедительно доказана их супрессорная активность только по отношению к одной молекуле — транскрипционному фактору FOXP3+. Основа представлений об участии Treg в аллергических процессах — наличие аллергических проявлений у носителей мутаций гена FОХР3 — детей с IPEX-синдромом. Повышение содержания CD4+CD25+-клеток обнаружено также при атопическом дерматите, контактном дерматите, при обострении атопической формы бронхиальной астмы и у детей с аллергией к лактальбумину коровьего молока. Имеются убедительные свидетельства функциональной недостаточности Treg при аллергии у детей и корреляция восстановления их активности с положительным эффектом лечения. В прикладной иммунологии сегодня активно разрабатываются подходы к восстановлению функции Treg при аллергических заболеваниях у детей.
Ключевые слова: субпопуляции регуляторных Т лимфоцитов, иммунопатогенез, аллергия, дети.
В начале 70-х годов прошлого столетия был описан феномен супрессии иммунного ответа, вызываемый Т клетками. В качестве клеток-супрессоров рассматривались CD8+-клетки. В ходе исследований накопилось весомое число проблем, связанных с получением стабильных клонов супрессорных CD8+ Т клеток, идентификации маркеров и генетической рестрикции их реакций. К концу 80-х годов сообщество иммунологов пришло к выводу о необоснованности сложившихся ранее пред-
ставлений о природе супрессорных Т клеток. Несмотря на сложившуюся точку зрения, что традиционно в фундаментальной науке, несколько групп исследователей продолжали осуществлять поиск иных субпопуляций супрессорных клеток, и в 90-е годы прошлого столетия было описано сразу несколько групп Т лимфоцитов, обладающих супрессорной активностью. На этот раз вновь обнаруженные клетки-супрессоры были обозначены как регуляторные Т клетки [1].
V.V. Troshina, A.D. Pertseva
N.I. Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow
Subpopulations of T lymphocytes in the allergy immunopathogenesis in children: a new in the familiar
At present time few subpopulations T lymphocytes responsible for the implementation of various immune functions including regulatory have been described:Th1, Th2, Th17, Th3, Tr u Treg. As for the regulatory T lymphocytes (Treg), then the most convincingly established fact is their suppressing activity only for a single molecule — the transcription factor FOXP3+. The basis of representation of Treg participation in allergic processes — the presence of allergic manifestations in carriers of gene mutations FOXP3 — children with IPEX-syndrome. Elevated levels of CD4+CD25+-cells was also revealed in atopic dermatitis, contact dermatitis, and exacerbation of atopic form of bronchial asthma in children allergic to cow's milk lactalbumin. There is strong evidence of functional Treg impairment in allergies in children and restoration of their activity correlated with a positive effect of treatment. Approaches to the restoration of Treg function in allergic diseases in children are now actively being developed in the applied immunology.
Key words: regulatory T lymphocyte subpopulations, immunopathogenesis, allergies, children.
Известно, что сразу после активации CD4+ Т клетки продуцируют интерлейкин (^) 2 и экспрессируют для него высокоаффинные рецепторы, что является условием пролиферативной экспансии клона, вовлекаемого в иммунный ответ. Затем ТИ0 клетки начинают вырабатывать разнообразные цитокины, пока еще в малом количестве. Происходящая далее дифференцировка Т хелперов приводит к существенным изменениям в способности этих клеток продуцировать и секретировать цитокины. Изучение функций CD4+ Т лимфоцитов в продукции цитокинов показало, что уже в ходе пролиферативной экспансии происходит поляризация Т хелперов с формированием двух вариантов цитокинобразую-щих клеток с различным (частично перекрывающимся) спектром секретируемых цитокинов. Эти варианты клеток оказались стабильными и вскоре были признаны истинными субпопуляциями. Они получили обозначение ТИ1 и ТИ2 клеток. Основными компонентами в спектре цитокинов, вырабатываемых ТИ1 клетками, являются интерферон (^) 7 и ^ 2. Цитокины, секретируемые ТИ2, — ^ 4, 5, 6, 9, 13, а цитокины GM-CSF и ^ 3 — общие для ТИ1 и ТИ2 клеток [2].
Состав цитокинов, секретируемых ТИ1 и ТИ2 клетками, в значительной степени определяет их функциональные различия. ТИ1 клетки являются эффекторами воспалительной формы клеточного иммунитета. Будучи главным источником ^ 2, эти клетки поддерживают и Т клеточную форму иммунного ответа, обусловленную цитоток-сическими CD8+ Т лимфоцитами. ТИ2 клетки контролируют развитие гуморального иммунного ответа, защиту от паразитов и внеклеточных патогенов. Этот иммунный ответ реализуется вследствие дифференцировки специфических В клеток в плазматические клетки — антите-лопродуценты. И пролиферация, и дифференцировка В лимфоцитов в плазматические клетки происходит при участии ^ 4, в меньшей степени — ^ 5 и 6. Эти цитокины контролируют также включение/переключение синтеза изотипов иммуноглобулинов. ^ 5 отвечает за развитие и привлечение эозинофилов — важных факторов антипаразитарной защиты [2, 3].
ТИ1 и ТИ2 клетки способны к автономному самоподдер-жанию: выделяемые ими цитокины служат факторами дифференцировки этих же клеток. Так, ^ 7 индуцирует развитие ТИ1 клеток, а ^ 4 — ТИ2 клеток. С другой стороны, ТИ1 и ТИ2 клетки оказывают друг на друга взаимное ингибирующее действие: ТИ1 клетки подавляют диффе-ренцировку и активность ТИ2 клеток через секретируе-мый ими ^ 7, а ТИ2 клетки подавляют ТИ1 клетки, синтезируя ^ 4 [2, 4]. В результате, раз появившись, клетки того или иного типа способствуют своему собственному развитию и размножению, а с другой стороны, подавляют дифференцировку и размножение клеток оппозитного типа. Все это благоприятствует поляризации дифференцировки Т хелперов в одном из главных направлений — ТИ1 ^ и ТИ2.
В недавно проведенном исследовании обнаружено, что ТИ1/ТИ2 дивергенция не исчерпывает дифференцировоч-ного разнообразия Т хелперов: описано еще несколько вариантов CD4+ Т клеток — это субпопуляции ТИ17 клеток и регуляторные CD4+ Т лимфоциты. ТИ17 клетки секре-
тируют только провоспалительные цитокины — TNF ß, IL 17 и др. Они способны активировать нейтрофилы и опосредуют развитие воспалительного Т клеточного иммунного ответа и аутоиммунных процессов (защита от внеклеточных патогенов). Дифференцировку Th17 клеток поддерживают IL 6 и трансформирующий фактор роста (TGF ß), но подавляют ключевые цитокины Th1 (IFN 7) и Th2 (IL 4, 5, 10) клеток [5].
Повторно открытые регуляторные Т клетки отличаются разнообразием. Часть их дифференцируется при нормальном Т лимфопоэзе в тимусе. Это естественные регуляторные Т клетки (Treg). Они экспрессируют на своей поверхности корецепторы CD4+, CD25+ (а-цепь IL 2R), CTLA-4. Их основным маркером является экспрессия гена FOXP3+, кодирующего транскрипционный фактор, ответственный за реализацию супрессорной функции [4, 6]. Treg реализуют свое действие путем контактных взаимодействий с Т клетками-мишенями и антигенпрезенти-рующими (дендритными) клетками.
Несколько вариантов регуляторных Т клеток образуется в ходе иммунного ответа (адаптивные Treg). К ним относятся Th3 и Tr1, пока недостаточно охарактеризованные CD4+ Т клетки, секретирующие, соответственно, TGF ß и IL 10. Механизм превращения Т хелперов в Treg называют конверсией. Для его осуществления требуется распознавание клеткой комплекса пептид-MHC (презентация антигена) и действие TGF ß. Назначение адаптивных Treg состоит в ограничении и завершении иммунного ответа. Образованию как естественных, так и адаптивных FOXP3+ Treg препятствует IL 6 [7].
Из сказанного о цитокинах, способствующих и препятствующих развитию субпопуляции Th17 и Treg, следует, что цитокин TGF ß благоприятно влияет на дифференцировку тех и других клеток, а цитокин IL 6 способствует развитию только Th17 и препятствует конверсии и дифференци-ровке Treg. И Th1, и Th2 цитокины подавляют дифференцировку Th17 клеток. Таким образом, для субпопуляций CD4+ Т клеток существует основа в виде их цитокинового контроля для конкуренции и поляризации во взаимодействии этих клеток.
Представление о дисбалансе субпопуляции Т клеток уже не одно десятилетие рассматривается в качестве основы для развития иммунопатологии. Первоначальная трактовка роли дисбалансов Т хелперов в развитии иммунопатологии учитывала только две субпопуляции Т хелперов — Th1 и Th2 [8]. Она состояла в следующем заключении: несбалансированное преобладание Th1 клеток способствует развитию клеточных форм аутоиммунных процессов, а преобладание Th2 — развитию аллергических процессов. Позже, с открытием Treg и Th17 лимфоцитов, в первоначальную гипотезу были внесены уточнения, учитывающие вклад новых субпопуляций.
Наиболее распространенной патологией, патогенетически связанной с дисбалансом субпопуляций Т хелперов, является аллергия. Th1 клетки служат патогенетическим фактором при гиперчувствительности замедленного типа (контактный дерматит), Th2 клетки — при аллергии немедленного типа (бронхиальная астма).
Вместе с тем накапливаются факты, свидетельствующие о значимости в развитии аллергических процессов дру-
ПЕДИАТРИЧЕСКАЯ ФАРМАКОЛОГИЯ /2011/ ТОМ 8/ № 6
Обзор литературы
гой функциональной субпопуляции Т клеток — регуляторных Т клеток (Treg) [5, 9].
В настоящее время известно, что однозначная связь супрессорной активности CD4+ Treg убедительно доказана только для одной молекулы — транскрипционного фактора FOXP3, локализующегося внутриклеточно.
В 1982 г. у человека был описан XLAAD-синдром (X-linked autoimmunity-allergic dysregulation syndrome), в настоящее время обозначаемый как IPEX-синдром (Immune disregulation, Polyendocrinopathy, Enteropathy X-linked syndrome) [10]. В 2000 г. причиной этого синдрома были признаны мутации (миссенс-мутации, мутации стоп-кодона) гена, локализованного на хромосоме X (p11.23), который получил обозначение FOXP3 [11].
Ген FOXP3 располагается в сегменте p11.23-q13.3 Х хромосомы. Помимо этого гена в семейство FOX-генов человека входит еще 42 члена, из которых 15 причастно к развитию или регуляции иммунной системы. Ген FOXP3 имеет 11 экзонов. Его гомология с соответствующим геном мыши составляет 86%. Ген FOXP3 экспрессируется в клетках тимуса, селезенки и лимфатических узлов. Его белковый продукт — скурфин — содержит 431 аминокислотный остаток. В его составе содержатся (от N- к С-концу) домен, богатый пролином, домен цинковых пальцев, домен лейциновой «застежки» и специфичный для этой молекулы forkhead-домен. Последний домен, содержащий 110 остатков, определяет функцию скурфи-на в качестве транскрипционного фактора, поскольку обладает способностью связываться с ДНК промоторных участков некоторых генов. Функционально продукт гена FOXP3 связан с компонентом Rel транскрипционного фактора NF-kB. Недавно к белку FOXP3 (скурфину) получены моноклональные антитела [12].
У человека FOXP3 экспрессируется периферическими CD4+CD8-CD25+ лимфоцитами в тимусе и на периферии. Наличие продукта гена FOXP3 сопряжено преимущественно с высоким уровнем экспрессии CD25: FOXP3 экспрессируется практически на всех CD25hi клетках и лишь на половине CD25b клеток. Однако экспрессия FOXP3 в большей степени коррелирует с наличием супрессорной активности, чем с присутствием молекулы CD25 на поверхности клетки. Мутации гена FOXP3 сопровождаются утратой Treg фенотипа CD4+CD25+ и супрессорной активности. Наоборот, транс-дукция гена FOXP3 в Т клетки (в том числе в CD25 клетки) приводит к экспрессии молекул CD25, CTLA 4 и др. и проявлению супрессорной активности, определяемой по подавлению пролиферации Т клеток, а также in vivo — по индукции толерантности к несингенному трансплантату [13, 14].
FOXP3 экспрессируется не только CD4+CD25+ клетками, но и небольшой фракцией CD25 клеток человека (клеток фенотипа FOXP3+CD4+CD25-CTLA-4+GITR+). В связи с этим численность FOXP3+ клеток несколько выше, чем CD4+CD25+ клеток. Важно подчеркнуть, что FOXP3 не экспрессируется в активированных CD4+CD25+ хелперах — клетках, фенотипически сходных с Treg, но функционально отличных от них.
Итак, основой представлений об участии Treg в ограничении аллергических процессов явился факт наличия
аллергических проявлений у носителей мутаций гена FOXP3 — детей с IPEX-синдромом. У них наблюдается экзематозное поражение кожи, пищевая аллергия с эозинофилией и повышенным уровнем IgE. На этом основании было высказано предположение, что Treg сдерживают развитие аллергических процессов, и одним из следствий не только генетически обусловленных, но и функциональных дефектов Treg может быть аллергопатология [15]. Более того, сформулирована концепция, согласно которой патогенетическая роль Treg при аллергических процессах не менее важна, чем роль дисбаланса Th1/Th2, и что наличие дисбаланса с преобладанием Th2 клеток может корригироваться Treg клетками и не приводить к развитию аллергического процесса.
Действительно, у большинства больных аллергическим ринитом CD4+CD25+ клетки слабо пролиферируют, продуцируют мало цитокинов и подавляют пролиферацию CD4+CD25- Т клеток и секрецию цитокинов как Th1, так и Th2 клетками. Повышение содержания CD4+CD25+ клеток обнаружено также при атопическом дерматите [16], контактном дерматите [17] и при обострении (но не в период ремиссии) атопической формы бронхиальной астмы [18]. При атопическом дерматите наблюдалось двукратное превышение содержания CD4+CD25+FOXP3+ клеток над их уровнем у доноров и больных бронхиальной астмой (6,7 против 3,4 и 3,3%, соответственно), но это увеличение устранялось при переходе в фазу заболевания, зависящую от действия суперантигенов (при колонизация кожи Staphylococcus aureus); при этом ослаблялось и супрессорное действие этих клеток [1, 19]. При контактном дерматите CD4+CD25+ клетки определялись в пораженных участках кожи. Повышение содержания Treg при аллергических заболеваниях и их накопление в коже при замедленной гиперчувствительности выглядит неожиданным. Возможно, оно имеет отношение не к причине, а к следствию аллергопатологии, и отражает реакцию иммунной системы, направленную на ограничение процесса.
Некоторые авторы свидетельствуют о способности Treg подавлять активность как Th1, так и Th2 [20], однако, при этом сильнее проявляется их действие на те субпопуляции Т хелперов, функция которых усилена, что обозначается как регулирующее действие CD4+CD25+ клеток на баланс Th1/Th2. Так, при бронхиальной астме проявляется подавляющее действие CD4+CD25+ на Th2 — ответ, вызванный аллергенами. В пользу способности регуляторных CD4+CD25+ предотвращать аллергопатологию свидетельствуют данные о корреляции подъема содержания этих клеток в циркуляции у детей, у которых первоначально наблюдалась аллергия к лактальбумину коровьего молока с утратой гиперчувствительности после периода удаления молока из пищи [21]. Имеются данные о способности Treg усиливать положительный эффект специфической иммунотерапии. Эффективность иммунотерапии больных с аллергией к пыльце и аллергенам клещей Dermatophagoides pteronyssinus коррелировала с повышением содержания CD4+CD25+, продуцирующих IL 10, и параллельным снижением Th2 клеток [22].
Таким образом, имеются убедительные свидетельства функциональной недостаточности Т^ при аллергии у детей и корреляция восстановления их активности с положительным эффектом лечения. На этом основании сформулировано представление о том, что патогенетическим фактором аллергических болезней является повышение активности ТИ2 клеток из-за сни-
жения сдерживающего влияния Т^, то есть дисбаланс субпопуляций ТИ2/Т^. Это изменение взгляда на иммунопатогенез аллергии не может не повлиять на стратегию терапии аллергических болезней. В настоящее время активно разрабатываются подходы к восстановлению функции Т^ при аллергических болезнях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Донецкова А. Д. Изучение естественных регуляторных Т клеток и их молекулярного маркера FOXP3 в норме и при аллергии у детей. Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М., 2007. — 119 с.
2. Хаитов Р. М., Пинегин Б. В., Ярилин А. А. Руководство по клинической иммунологии. Диагностика заболеваний иммунной системы: Руководство для врачей. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. — 352 с.
3. Фрейдлин И. С. Регуляторные Т клетки: происхождение и функции // Мед. иммунология. — 2005; 7 (4): 347-354.
4. Athanassakis I., Vassiliadis S. T regulatory cells: are we re-discovering T suppressors? // Immunol. Lett. — 2002; 84: 179-183.
5. Cassis L., Aiello S., Noris M. Natural versus adaptive regulatory T cells // Contrib. Nephrol. — 2005; 146: 121-131.
6. Baecher-Allan C., Brown J. A., Freeman G. J. et al. CD4+CD25high regulatory cells in human peripheral blood // J. Immunol. — 2001; 167: 1245-1253.
7. Chen W., Jin W., Hardegen N. et al. Conversion of peripheral CD4+CD25- naive T cells to CD4+CD25+ regulatory T cells by TGF p induction of transcription factor Foxp3 // J. Exp. Med. — 2003; 198: 1875-1886.
8. Romagnani S. Human Th1 and Th2 subsets: regulation of differentiation and role in protection and immunopathology // Int. Arch. Allergy Immunol. — 1992; 98: 279-285.
9. Strickland D. H. et al. Mucosal regulatory T cells in airway hyperresponsiveness // Chem. Immunol. Allergy. — 2008; 94: 40-47.
10. Powell B. R., Buist N. R., Stenzel P An X-linked syndrome of diarrhea, polyendocrinopathy, and fatal infection in infancy // J. Pediatr. — 1982; 100: 731-737.
11. Caramalho I., Lopez-CatvalhoT., Ostler T. et al. Regulatory T cells selectively express toll-like receptors and are activated by lipopolysaccharide // J. Exp. Med. — 2003; 197: 403-411.
12. Robinson D. S. Regulation: the art of control? Regulatory T cells and asthma and allergy // Thorax. — 2004; 59: 640-643.
13. Chai J. G., Xue S. A., Coe D. et al. Regulatory T cells, derived from naive CD4+CD25- T cells by in vitro foxp3 gene transfer, can induce transplantation tolerance // Transplantation. — 2005; 79: 1310-1306.
14. Fontenot J. D., Gavin M. A., Rudensky A. Y. FOXP3 programs the development and function of CD4+CD25+ regulatory T cells // Nat. Immunol. — 2003; 4: 330-336.
15. Halabi-Tawil M. et al. Cutaneous manifestations of immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked (IPEX) syndrome // Br. J. Dermatol. — 2009; 160 (3): 645-651.
16. Ou L. S., Goleva E., Hall C. et al. T regulatory cells in atopic dermatitis and subversion of their activity by superantigens // J. Allergy. Clin. Immunol. — 2004; 113: 756-763.
17. Saint Mezard P, Berard F., Dubois B. et al. The role of CD4+ and CD8+ T cells in contact hypersensitivity allergic contact dermatitis // Eur. J. Immunol. — 2004; 14: 131-138.
18. Shi H. Z., Li S., Xie Z. F. et al. Regulatory CD4+CD25+ T lymphocytes in peripheral blood from patients with atopic asthma // Clin. Immunol. — 2004; 113: 172-178.
19. Szegedi A. et al. Regulatory T cells in atopic dermatitis: epidermal dendritic cell clusters may contribute to their local expansion // Br. J. Dermatol. — 2009; 160 (5): 984-993.
20. Bellinghausen I., Klostermann B., Knop J., Saloga J. Human CD4+CD25+ T cells derived from the majority of atopic donors are able to suppress Th1 and Th2 cytokine production // J. Allergy Clin. Immunol. — 2003; 111: 862-868.
21. Karlsson M. R., Rugtveit J., Brandtzaeg P. Allergen-responsive CD4+CD25+ regulatory T cells in children which have outgrown cow's milk allergy // J. Exp. Med. — 2004; 199: 1679-1688.
22. Gardner L. M. Thien F. C., Douglass J. A. et al. Induction of T regulatory cells by standardized house dust immunotherapy: an increase in CD4+CD25+IL-10+ cells expressing peripheral tissue trafficking markers // Clin. Exp. Allergy. — 2004; 34: 1209-1219.
Информация для педиатров
МРТ
Исследование проводится на современном томографе 1,5 Тесла с высоким разрешением (8 каналов).
Для детей и взрослых пациентов:
• МРТ головного мозга.
• МРТ спинного мозга и позвоночника с возможностью визуализации сосудов шеи.
• МР ангиография головного мозга (как с контрастным усилением, так и без введения контрастного препарата).
• МРТ органов брюшной полости, забрюшинного пространства.
• МРТ малого таза.
• МРХПГ — неинвазивная безконтрастная визуализация билиарной системы.
• МРурография — неинвазивная безконтрастная визуализация чашечно-лоханочной системы, мочеточников и мочевого пузыря.
• МРТ суставов.
• МРТ детям раннего возраста с анестезиологическим пособием (применение масочного наркоза для медикаментозного сна).
Кроме того, проводятся исследования минеральной плотности
костной ткани на современном денситометре Lunar Prodigy:
• Денситометрия поясничного отдела позвоночника.
• Денситометрия тазобедренных суставов.
• Денситометрия предплечья.
• Денситометрия по программе Total Body.
Адрес: 119991, Москва, Ломоносовский проспект, д. 2/62.
Отдел лучевой диагностики КДЦ НИИ профилактической
педиатрии и восстановительного лечения НЦЗД РАМН
Тел.: 8 (499) 134-10-65.
ПЕДИАТРИЧЕСКАЯ ФАРМАКОЛОГИЯ /2011/ ТОМ 8/ № 6
