2 курс / Нормальная физиология / ТЕХНОЛОГИИ_ДИАГНОСТИКИ_И_КОРРЕКЦИИ_ИММУНОМЕТАБОЛИЧЕСКИХ_НАРУШЕНИЙ

ИММУННАЯ СИСТЕМА

Рис. 13. Лимфоциты

Лимфоциты врожденного иммунитета (ILC) — система клеток врожденного иммунитета (отсутствует антигенспецифические рецепторы), которые происходят от общего лимфоидного предшественника (CLP) и принадлежат к лимфоидной линии. На основании путей развития, фенотипа и продуцируемых сигнальных молекулах ILC разделены на 5 групп: NK-клетки, ILC1, ILC2, ILC3 и LTi (рис. 14).

Помимо эффекторной функции, ILC участвуют во многих других физиологических функциях, включая гомеостаз ткани, морфогенез, метаболизм, репарацию и регенерацию.

Многие из этих функций аналогичны Т-клеткам, поэтому предполагается, что они являются врожденными аналогами Т-клеток. Нарушение регуляции ILC может привести к иммунной патологии. ILC1 и NK-клетки имеют много общих маркеров и функций, однако основная отличительная черта — то, что в ткани LC1 это нецитотоксические или слабоцитотоксические клетки,

40

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

реагирующие на инфекции, вызываемые вирусами и некоторыми бактериями. Основными клетками этой группы лимфоцитов являются NК-клетки.

Естественные или натуральные киллеры (NK) — большие гранулярные лимфоциты («нулевые клетки», «не Т-, не В-клетки»). Число NK в крови — 5–15%, в лимфоузлах и селезенке — 2,5–5% (от всех мононуклеаров). Срок жизни — 7–10 суток. Т-клеточный рецептор (TCR) отсутствует. В тимусе не «обучаются», созревают в лимфатических узлах. Популяция не клонируется. Мишени NK-клеток — вирус-трансформированные и опухолевые клетки. Распознают «чужое» по отсутствию «своего» — ключевая роль принадлежит активирующим и ингибирующим сигналам. Основными лигандами активирующих рецепторов являются молекулы, которые появляются на поверхности собственных клеток организма при различных стрессовых ситуациях и инфицировании различными патогенами. Ингибиторные рецепторы — KIRs (иммуноглобулиновое суперсемейство) и гетеродимер NKG2A (лектиновый рецептор) CD94. Их лигандами являются молекулы МНС I класса. В норме эти молекулы представлены постоянно на поверхности нормальных, неизмененных клеток. Контактный цитолиз происходит в четыре этапа.

Первый этап представляет собой распознавание клеток-мишеней эффекторной клеткой. Ключевую роль в процессах распознавания клеток-мишеней играют MHC I класса.

Второй этап контактного цитолиза сопровождается формированием контакта (или иммунологического синапса) между клеткой-эффектором и клеткоймишенью, что приводит к поляризации киллерной клетки. Ключевую роль в этих процессах играют интегриновые рецепторы. При этом движение гранул, содержащих перфорин и гранзимы, в зону контакта направляют микротрубочки, ориентированные в сторону клетки-мишени. Сокращение актиновых волокон приводит к выбросу гранул в зону контакта.

Третий этап — это экзоцитоз, или выброс гранул клеткой-эффектором. В состав гранул цитотоксических клеток входят несколько компонентов, ключевыми являются перфорин и гранзим В.

И, наконец, последним, четвертым, этапом контактного цитолиза является индукция апоптоза клетки-мишени при помощи описанных ниже механизмов.

В настоящее время описаны три способа индукции апоптоза цитотоксическими клетками в клетках-мишенях:

–цитолиз, осуществляемый за счет высвобождения перфорина, способного к полимеризации в плоскости мембраны клетки-мишени;

–запуск апоптоза в клетке-мишени за счет активации на ее поверхности рецепторов, принадлежащих к семейству TNF-подобных белков;

41

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

– индукция апоптоза в клетках-мишенях при помощи растворимых молекул семейства TNF, которые способны вызывать кластеризацию рецепторов и активацию каскада каспаз внутри клеток-мишеней.

NК-клетки синтезируют такие цитокины, как IFNγ, TNFα, GM-CSF, IL-10 или IL-13. IFNγ ингибирует пролиферацию опухолевых клеток in vitro и косвенно — рост опухоли in vivo путем индукции антиангиогенных факторов; IFNγ усиливает цитотоксичность NK-клеток за счет избыточной экспрессии молекул адгезии и повышения чувствительности опухолевых клеток к цитотоксичности, обусловленной высвобождением гранул или TNF.

Из NK-клеток следует выделить отдельную популяцию клеток, получивших название резидентных, в ткани NK-клетки (trNK). Клетки trNK были выделены из NK-клеток и считаются «врожденными аналогами» T-RM-клеток. Впервые описаны в печени. В дальнейшем дифференцируются в матке, коже, почках, легких и жировой ткани. Популяция клеток trNK представляет собой CD56brightклетки, экспрессирующие иммуноглобулиноподобный рецептор киллерных клеток (KIR), с низким уровнем CD16, CD57 и перфорина. Они продуцируют высокие уровни воспалительных цитокинов, таких как IFNγ, TNF и GM-CSF, плохо дегранулируют при стимуляции. Этот тип клеток был идентифицирован на границе раздела матери и плода. Их уменьшение ухудшает развитие плода и приводит к задержке его роста.

Важными регуляторами иммунного ответа являются популяции других врожденных лимфоидных клеток (табл. 10).

Они в основном представляют собой резидентные клетки, обнаруживаемые в тканях (как в лимфоидных, так и в нелимфоидных), редко — в периферической крови. Их особенно много на поверхности слизистых оболочек, где они

42

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

играют ключевую роль в локальном (мукозальном) иммунитете. Из-за их непосредственной близости к поверхности слизистой оболочки ILC поддерживают тканевой гомеостаз за счет поддержания комменсалов и реагирования на патогенные бактерии.

Это в основном регуляторные клетки, секретирующие цитокины для активации врожденного и/или адаптивного иммунитета. В зависимости от их дифференциации и функции ILC вместе с NK-клетками можно разделить на несколько подгрупп: ILC1, ILC2 и ILC3, которые из-за их сходных функций рассматриваются как аналоги трех основных CD4+ T-лимфоцитов, Th1, Th2 и Th17.

ILC 1-го типа не могут самостоятельно распознавать патогенные паттерны. Эти клетки активируются под влиянием цитокинов микроокружения, которые генерируют DCs и другие тканерезидентные клетки. В ответ на стимуляцию IL-12 и IL-18 ILC1 способны продуцировать IFNγ, TNF, GM-CSF. Это, а также экспрессия соответствующего транскрипционного фактора Tbet позволяют считать данные клетки аналогами Th1-лимфоцитов системы приобретенного иммунитета. Наиболее известными и хорошо изученными представителями ILC1 являются NK-клетки. В отличие от ILC1, NK-клетки, кроме T-bet+, дополнительно экспрессируют транскрипционный фактор Eomes. Фенотипически ILC1 можно описать как Lin − CD127 + лимфоциты.

ILC 2-го типа присутствуют в очень небольшом количестве в тканях легких, коже и кишечнике, а также в мезентериальном жире. Они характеризуются высокой экспрессией фактора транскрипции GATA-3, а также IL-7R, CD25, рецепторов IL-33 и IL-25. ILC2 человека, помимо этих маркеров, также экспрессируют CRTH2 (от англ. Chemoattract-ant receptor-homologous molecule expressed on TH2 cells или CD294) и CD161. Активация ILC2 происходит под действием IL25, IL-33 и тимического стромального лимфопоэтина (TSLP) (от англ. thymic stromal lymphopoietin), которые продуцируются эпителиальными клетками после повреждения ткани при аллергии или гельминтозах. В ответ на активацию ILC2 человека продуцируют полный набор цитокинов, характерных для Th2, — IL-4, IL-5, IL-9 и IL-13, а также некоторое количество провоспалительных IL-6, IL-8 и GM-CSF. ILC2 являются важнейшим источником IL-5, по крайней мере у мышей. ILC2 кишечника в ответ на поступление пищи, под действием вазоактивного кишечного пептида конститутивно экспрессируют IL-5 и IL-13. Клинические наблюдения указывают на то, что уровень ILC, продуцирующих IL-13, увеличивается у взрослых с филяриозными инфекциями (например, Loa loa,

Wuchereria bancrofti или Onchocerca volvulus). У пациентов, инфицированных

Schistosoma haematobium, была обнаружена взаимосвязь между площадью фиброзного поражения тканей и уровнем ILC2. Однако было показано, что у детей в возрасте от 6 до 9 лет количество LC2 положительно коррелирует с успешным разрешением шистосомоза. Лучше всего исследована роль ILC2 при

43

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

аллергических реакциях, у пациентов с хроническим риносинуситом и бронхиальной астмой. Также ILC2 играют важную роль в процессах регенерации кожи.

ILC 3-го типа характеризуются экспрессией фактора транскрипции RORγt, который играет ключевую роль в регуляции экспрессии эффекторных молекул этих клеток, а также важен для их развития и эффективного функционирования при активации. Кроме того, они несут на своей поверхности IL-7R, способны к синтезу и секреции IL-17 и IL-22. RORγ t+ ILC3, появляющиеся во время эмбриогенеза, важны для пренатального формирования периферических лимфоидных органов — лимфатических узлов и пейеровых бляшек. RORγt + ILC3 присутствуют в небольшом количестве и после рождения у людей и мышей на поверхности слизистых оболочек. ILC3 человека характеризуются экспрессией RORγt, IL-7R, LTα1β2 и IL-22 (и в меньшей степени — IL-17). Было показано, что в дополнение к упомянутым цитокинам ILC3 человека, выделенные из миндалин, экспрессируют IL-26, GM-CSF, TNF, CCL20 и IL-2. Продукция цитокинов ILC3 мыши и человека может быть вызвана при стимуляции IL-1β и IL-23.

LTi-клетки считаются отдельной линией, хотя некоторые исследователи их относят к группе ILC3, поскольку они имеют много сходных характеристик. Они участвуют в образовании вторичных лимфатических узлов и пейеровых бляшек, способствуя развитию лимфоидной ткани. Эти клетки также контролируют образование фолликулоподобных структур, называемых третичными лимфоидными фолликулами, которые могут развиваться во время хронического воспаления в тканях.

Все остальные лимфоциты обладают способностью к VDJ-рекомбинациям на различные антигены и формированию иммунной памяти. Это Т- и В-лимфо- циты и их врожденноподобные популяции.

Т-лимфоциты получили свое называние от тимуса, где происходит их созревание и приобретение TCR. Это поверхностный белковый комплекс, состоящий из двух субъединиц — α и β либо γ и δ, представленных на поверхности Т-лимфоцитов, ответственный за распознавание фрагментов антигена, связанных с MHC (major histocompatibility complex). Поступая из костного мозга в тимус, клетки-предшественники созревают в несколько различных типов Т-клеток, которые выполняют множество важных функций в контроле и формировании иммунного ответа (рис. 15).

В процессе лимфопоэза в тимусе формируются несколько субпопуляций Т-лимфоцитов, которые отличаются друг от друга CD-маркерами.

44

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

Рис. 15. Т-лимфоциты

Группой Т-лимфоцитов, имеющих кластер дифференцировки CD4, являются Т-хелперы и регуляторные Т-клетки. Описано более 30 разных популяций и субпопуляций клеток, обладающих стимулирующей и супрессорной функцией в отношении активности других клеток. Однако ведущая роль принадлежит Т- лимфоцитам, на поверхности которых выявляется рецептор CD4 (Т-хелперы, Thклетки). Среди всех клеток систем врожденного и приобретенного иммунитета Т-хелперы (Тh) выделяются особенным разнообразием выполняемых функций, что находит свое отражение в крайне высокой гетерогенности данной популяции. Все они дифференцируются из наивной Т-хелперной клетки (Th0). В последующем в зависимости от продукции цитокинов среди CD3 + CD4 + лимфоцитов выделяли клетки, способные к синтезу IFNγ и получившие название Т-хелперов 1-го типа (Тh1), и клетки, названные Т-хелперами 2-го типа (Тh2) и синтезировавшие IL-4. Далее были описаны Th17 и фолликулярные Т-хелперы (Tfh). Это основные субпопуляции Т-хелперов, реальное существование которых не подвергается сомнению (табл. 11).

45

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

Однако все эти клетки объединяет общее свойство — они, продуцируя разные комбинации цитокинов, «руководят» функциями других клеток иммунной системы или помогают клеткам иммунной системы выполнять их функции. Поэтому они и получили название «хелперы».

Каждый из типов Т-хелперов за счет продукции цитокинов поддерживает определенный тип воспаления и адаптивного иммунного ответа. Так, поляризация в сторону Тh1 регулирует макрофагально-лимфоцитарное воспаление, направленное преимущественно на элиминацию внутриклеточных патогенов. Поляризация в сторону Тh2 способствует активации тучных клеток, базофилов и эозинофилов и развивает в ответ инвазию многоклеточными патогенами. Поляризация в сторону Тh17 приводит к активации нейтрофилов, которые играют ключевую роль в уничтожении грибов и внеклеточно-паразитирующих бактерий. И, наконец, Tfh регулируют развитие гуморального иммунного ответа, активацию и дифференцировку В-лимфоцитов и продукцию антител. Мы остановимся только на этих четырех типах клеток, так как их реальное существование не подвергается сомнению большинством исследователей. Следует отметить, что с завидной регулярностью появляются работы, свидетельствующие о возможности перехода Th из одной популяции в другую в зависимости от сигналов микроокружения, цитокиновых сигналов, изменения метаболического профиля и широчайшего спектра других факторов.

Особую группу составляют регуляторные Т-лимфоциты (Treg). Интерес к этим клеткам как основной популяции клеток периферической крови, способной подавлять развитие воспалительных реакций, не угасает уже многие годы. При снижении же функциональной активности Treg происходит нарушение

46

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

толерантности к собственным антигенам организма и развитию аутоиммунных патологических состояний. Популяция Treg не является однородной. Описаны как минимум две субпопуляции, циркулирующие в периферической крови и принципиально различающиеся по происхождению. «Тимические», или «натуральные», регуляторные Т-лимфоциты (от англ. thymus derived или natural Treg, nTregs или tTregs) проходят дифференцировку в тимусе в ходе антигеннезависимой стадии созревания Т-клеток. nTregs обладают фенотипом наивных клеток периферической крови — CD45RA + CD45R0 – CD62L + CCR7+. Другая популяция — «периферические», или «индуцибельные», или «адаптивные» Treg (от англ. peripherally derived, induced или adaptive Treg, iTregs) — регуляторные Т-клетки формируются в процессе антигензависимой дифференцировки в периферических лимфоидных органах. В 2013 году была предпринята попытка стандартизировать номенклатуру Treg и было предложено Treg, дифференцирующиеся в тимусе, обозначать как nTreg, а Treg, формирующиеся из Th0 на периферии, в лимфатических узлах, — как pTreg. Название iTreg (от англ. in vitro — induced Treg) было предложено употреблять для обозначения регуляторных Т-клеток, которые были получены в ходе дифференцировки в условиях in vitro, чтобы отличать их от pTreg, формирующихся in vivo. Эффекторные молекулы регуляторных Т-лимфоцитов представлены на рис. 16.

Рис. 16. Эффекторные молекулы регуляторных Т-лимфоцитов

Мишенями Treg являются все клетки врожденного (тканевые макрофаги, антигенпрезентирующие клетки, натуральные киллеры) и приобретенного иммунитета (эффекторные цитотоксические Т-лимфоциты и Т-хелперы, а также В-лимфоциты). Для реализации функций Treg используют различные механизмы, которые традиционно разделяют на бесконтактные (опосредованные действием высвобождаемых регуляторными Т-клетками различных растворимых молекул, диффундирующих в тканевые жидкости) и контактные

47

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

(опосредованные взаимодействием рецепторов Treg и поверхностных структур на клетке-мишени).

К эффекторным, цитотоксическим Т-лимфоцитам относят Т-лимфо- циты, экспрессирующие на своей поверхности рецептор CD8. Основной функцией CD8+ Т-лимфоцитов является уничтожение зараженных или опухолевых клеток-мишеней. Эти клетки реализуют свой эффекторный потенциал при помощи трех основных механизмов:

–первый механизм основан на продукции эффекторных цитокинов IFNγ и TNF при распознавании клеток-мишеней через TCR;

–вторым механизмом является контактный цитолиз, основанный на высвобождении из гранул перфорина и гранзимов, как это было описано ранее для NK-клеток;

–третий способ уничтожения клеток-мишеней — это запуск апоптоза за счет активации на их поверхности рецепторов, принадлежащих к семейству TNF-подобных белков (классическим примером является взаимодействие Fas/FasL). Подобно дифференцировке CD4+ Th1, IFNγ и IL-12 способствуют дифференцировке и созреванию цитотоксических CD8+ Т-лимфоцитов. Транскрипционный фактор T-bet активирует в цитотоксических Т-клетках для продукции IFNγ, а также является крайне необходимым для проявления их цитолитического потенциала. Более того, CD8+ Т-лимфоциты (в первую очередь Tc1) экспрессируют на своей поверхности хемокиновые рецепторы CCR5 и CXCR3, свойственные и для Th1, что позволяет этим двум популяциям Т-клеток направленно мигрировать в один и тот же очаг воспаления, локализованный в периферических тканях.

В ходе активации и клональной экспансии наивных Т-лимфоцитов формируются популяции клеток памяти, которые патрулируют разные компартменты организма и обеспечивают более быстрый и более сильный иммунный ответ при повторной встрече с антигеном.

1. Т-лимфоциты центральной памяти:

–не обладают выраженными эффекторными свойствами;

–способны пролиферировать и быстро дифференцироваться (обычно 3–5 дней) в эффекторные клетки;

–локализуются в периферических лимфоидных органах, а благодаря способности к «рециркуляции» регулярно посещают («патрулируют») периферические лимфоидные органы различной локализации, живут годами — отвечают за долговременный иммунитет;

–нуждаются в презентации антигена в периферических лимфоидных органах и костимуляции для проявления своих свойств и клональной экспансии.

48

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

2. Т-лимфоциты эффекторной памяти:

–быстро активируются и увеличивают уровень продукции цитокинов и других эффекторных молекул;

–обладают низкой способностью к пролиферации;

–постоянно находятся в периферических тканях — потенциальных участках повторного проникновения патогена;

–не нуждаются в презентации антигена в периферических лимфоидных органах и костимуляции.

3. Эффекторные Т-лимфоциты:

–обладают выраженными эффекторными свойствами, играют ведущую роль в продукции цитокинов, необходимых для эффективного функционирования эффекторных клеток (моноцитов и макрофагов в случае Th1; тучных клеток, базофилов и эозинофилов в случае Th2; клеток соединительной ткани, эпителиальных пластов и нейтрофилов в случае Th17) врожденного иммунитета;

–неспособны к пролиферации;

–короткоживущие, время жизни — 10–20 дней;

–локализуются преимущественно в периферических тканях, составляя основную популяцию резидентных лимфоидных клеток.

Врожденноподобные, или «нетрадиционные», Т-клетки. В этой группе выделяют три большие популяции: NKT-клетки, MAIT-клетки и гамма-дельта- Т-клетки. Они вызывают быстрые иммунные ответы независимо от распознавания пептидных антигенов в контексте молекулы MHC.

NKT-клетки (Т-клетки натуральных киллеров) — группа Т-клеток, которые имеют общие поверхностные маркеры NK-клеток (CD16, CD56) и Т-клеточ- ные дифференцировочные антигены (CD3, CD4, CD8). Значительная часть NKTклеток экспрессирует корецептор CD4, небольшая часть NKT-клеток экспрессирует CD8α, оставшиеся NKT-клетки не экспрессируют CD4 и CD8. NKT-клетки также экспрессируют различные маркеры, включая CD25, CD44, CD69 и CD122, которые типичны для Т-клеток с активированным фенотипом или фенотипом памяти, и CD161, который характерен для линии NK-клеток.

Презентация липидных антигенов через CD1d является основной определяющей характеристикой NKT-клеток. Цитотоксические свойства NKT-клеток связаны с экспрессией перфорина, CD95/CD95L и цитокинов. NKT-клетки активируются и, быстро продуцируя большое количество цитокинов, таким образом влияют на состояние активации и функциональные свойства множества других типов клеток в иммунной системе и модулируют иммунные ответы против инфекционных агентов, аутоантигенов, опухолей, тканевых трансплантатов и аллергенов путем собственной эффекторной функции, трансактивации NK-клеток, активации и дифференцировки Т-и В-клеток, активации ДК и макрофагов.

49

https://t.me/medicina_free