5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Респираторная_медицина_Руководство_в_3_томах_Том_1

тирозинсодержащий мотив иммунорецепторов) или ITIM (Immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif — ингибирующий тирозинсодержащий мотив иммунорецепторов). При активации ITAM (например, при связывании с рецепторами FcγRI и FcγRIII) активируются фагоцитоз, антителозависимая клеточно-опо- средованная цитотоксичность, выброс медиаторов воспаления, усиление антигенпрезентации, а при активации ITIM (при связывании с рецепторами FcγRIIb, располагающимися на лимфоцитах, в особенности на В-клетках) — напротив, блокируется клеточная активация, т.е. данный механизм является супрессорным. На поверхности ТК и базофилов имеются высокоаффинные FcεRI-рецепторы, которые связываются с IgE с активацией и выбросом гистамина и других вазоактивных и воспалительных медиаторов. Таким образом, различные классы и подклассы АТ могут реализовывать принципиально отличающиеся биологические функции, связываясь с различными Fc-рецепторами клеток.

Репертуар BCR и антигенраспознающих участков АТ отличается огромным разнообразием. Специфичность АТ определяется последовательностью аминокислот антигенсвязывающего участка вариабельного домена. Хотя информация для продукции иммуноглобулина кодирована в ДНК, возможность В-клеток к реаранжировке множества сегментов генов позволяет продуцировать АТ с фактически неограниченным разнообразием специфичностей. Последующие гипермутации вносят еще большее разнообразие в популяцию B-клеток [49]. В основе формирования такого разнообразия лежит несколько генетических механизмов, которые включают в себя генетическую рекомбинацию при формировании функционального гена Ig, комбинаторное разнообразие сочетания H- и L-цепей и соматическую мутацию реаранжированных генов [46–48]. Именно соматические мутации служат «тонкой настройкой» антительного ответа после первичного контакта с антигеном при развитии B-клеток памяти. Такие точечные мутации в полностью рекомбинированных VDJ (тяжелая цепь) и VJ (легкая цепь) генах приводят к повышению специфичности продуцируемых в последующем АТ к антигену. Несмотря на то что мутации носят случайный характер, но количество B-лимфоци- тов с высокой аффинностью рецепторов селективно увеличивается (так называемое созревание аффинитета), так как более сильное связывание с антигеном приводит к большей стимуляции таких клеток. Обычно соматические мутации происходят в месте взаимодействия Т- и B-лим- фоцитов в зародышевых центрах лимфатических узлов или селезенки. В то время как В-лим- фоцит может продуцировать АТ только одной специфичности, в течение существования клетки

может происходить переключение с продукции IgM на IgG, IgA или IgE, что получило название «переключение изотипов». Важно отметить, что исходная специфичность рецепторов сохраняется. Переключение изотипов обычно следует за стимуляцией В-лимфоцитов антигеном и зависит от факторов, выделяемых Т-хелперами. После прошедшего переключения B-лимфоцит уже не может вернуться к продукции IgM. Изменения в структуре АТ в течение гуморального иммунного ответа суммированы на рис. 3.33.

Учитывая изложенные механизмы, становится понятным динамика выработки АТ при первичном

иповторном попадании возбудителя в организм. Если количество, скорость синтеза и специфичность IgM не претерпевают значимых изменений, то продукция IgG после первичной сенсибилизации при повторном попадании антигена в организм нарастает гораздо быстрее, чем при первом контакте, количество АТ значительно увеличивается, а их аффинитет повышается, что обусловлено образованием В-клеток памяти. В схематичном варианте это представлено на рис. 3.34.

Таким образом, в ряде случаев в клинической практике сопоставление уровней специфических IgM и IgG к тому или иному возбудителю позволяет определить фазу инфекционного процесса. Например, изолированное повышение IgM характерно для острой первичной инфекции, а одновременное увеличение IgM и IgG свидетельствует о реактивации инфекции или повторном инфицировании.

B-лимфоциты характеризуются их способностью продуцировать иммуноглобулины. Основное их свойство — экспрессия иммуноглобулинового рецептора для распознавания антигенов (BCR). В-лимфоциты подразделяют на несколько подтипов: B1, B2 и MZB. Основной из них — В2-лимфоциты, или «обычные» В-клетки, которые локализованы в селезенке и лимфатических узлах (в том числе в фолликулах), костном мозгу, лимфоидных тканях кишечника; эти клетки отвечают за образование высокоспецифичных и высокоаффинных АТ разных изотипов. На мембране зрелой наивной В-клетки содержатся IgM

иIgD (IgD отличает более высокая экспрессия). При этом мембранный IgM В-клеточного рецептора представляет собой мономер. Формирование репертуара BCR в костном мозге происходит случайным образом, при этом возникает негативная селекция аутореактивных клонов. Если B-клетка имеет аутореактивный BCR, то происходит либо «редактирование» данного рецептора, либо клетка подвергается апоптозу [93–95].

В-клетки несут на поверхности молекулы MHC не только I, но и II класса, а также костимулирующие молекулы CD40, CD86, а при активации — также CD80. Благодаря экспрессии этих молекул В-лимфоциты могут выполнять роль «профессиональных» АПК.

Уровень антител, усл. ед./мл

100

10

Первичный

ответ

1,0

Всего

0,1 IgM

Iag

0,01

1-я иммунизация

Всего

Вторичный

ответ

IgG

IgG

IgM

Время, сут

2-я иммунизация

У взрослых людей B-лимфоциты продуцируются в костном мозге, после миграции из которого продолжительность жизни B-клеток зависит от наличия контакта с антигеном в периферических лимфоидных тканях. Взаимодействие с антигеном при участии Т-хелпера приводит к началу синтеза большого количества АТ плазматическими клетками и формированием В-клеток памяти. На рис. 3.35 показаны взаимодействия В-клеток с внешними структурами для активации и начала пролиферации.

Связывание антигена с мембранным иммуноглобулином (mIg) В-клеточного рецептора служит источником первого активационного сигнала (1В), усиливающего экспрессию молекул MHC-II и костимулирующих молекул В7 (CD80 и CD86). Комплекс «антиген–рецептор» интернализуется, фрагменты антигена включаются в молекулы MHC-II, экспрессируемые на поверхности В-клетки. Т-клеточный рецептор Тh2-клетки распознает комплекс MHC-II–пептид (индуцируется сигнал 1Т). Вместе с костимуляцией (сигнал 2Т) через CD28 это приводит к активации Т-клет- ки, экспрессии CD154 и секреции цитокинов. В результате взаимодействия CD40–CD154 возникает второй активационный сигнал для В-кле- ток (сигнал 2В), что приводит к экспрессии рецепторов для цитокинов. Цитокиновые сигналы, индуцируемые при связывании IL-2, -4, -5 с их рецепторами (3В), обеспечивают продвижение В-лимфоцитов по клеточному циклу и их пролиферацию. Следует отметить, что для синтеза АТ к мультивалентным небелковым антигенам

с повторяющимися детерминантами, такие как полисахариды, некоторые липиды, нуклеиновые кислоты, не требуется контакт с Т-лимфоцитами. Такие антигены называются Т-независимыми [96].

В воздухоносных путях B-клетки способны активироваться и дифференцироваться вне зависимости от вторичных лимфоидных органов. Их присутствие в воспалительных инфильтратах в воздухоносных путях коррелирует с тяжестью заболевания у пациентов со многими респираторными заболеваниями, при этом продукция аутоантител часто ассоциирована с худшим прогнозом при воспалительной патологии [45, 97].

После активации антигеном класс антигенраспознающего рецептора В-клетки может изменяться: вместо IgM и IgD на мембране появляются иммуноглобулины других классов — IgG, IgE или IgA, при этом повышается аффинитет к стимулирующему антигену [3]. Через 4–5 дней после контакта с антигеном в циркуляции можно определить высокие титры IgM, а через 10–14 дней появляются определяемые уровни IgG (см. рис. 3.34).

Всего имеется шесть вариантов Fc-рецепторов к IgG. Среди них только FcγRIIb является ингибирующим рецептором и через ITIM снижает активацию клеток. Интересно, что FcγRIIb — это единственный FcγR, экспрессируемый на В-лим- фоцитах и плазматических клетках. Важность этого факта обусловлена тем, что при перекрестном связывании FcγRIIb и BCR иммунными комплексами, которые содержат специфичный BCR-анти- ген, происходит прекращение антителопродукции В-лимфоцитами, т.е. таким образом обеспечива-

ется антигенспецифическое снижение синтеза АТ. Связывание с BCR обеспечивает специфичность действия иммунного комплекса на клон В-лим- фоцитов, вовлеченный в иммунный ответ, а связывание с Fc-рецептором — реализацию ингибирующего эффекта. Если же происходит перекрестное связывание FcγRIIb без участия B-клеточного рецептора, то это приводит к индукции апоптоза B-лимфоцитов и плазматических клеток. Важно отметить, что при этом не затрагивается пул долгоживущих В-клеток памяти, которые при необходимости могут быстро дифференцироваться в плазматические клетки, обеспечивая гуморальную иммунную защиту при последующем попадании в организм данного антигена [42–45].

Полиреактивные В1-клетки локализованы в серозных полостях (в том числе плевральной) и барьерных тканях, несут рецептор с низкой специфичностью к антигену, спонтанно вырабатывают низкоаффинные АТ преимущественно IgMизотипа, в том числе к аутоантигенам. Отличает эти клетки высокая экспрессия CD5. MZB — это отдельный подтип B-клеток, который в основном отвечает на полисахариды. После активации

эти клетки дифференцируются в короткоживущие плазматические клетки, которые продуцируют в основном IgM.

Т-лимфоциты [3, 4, 41, 49, 100–102]

Развитие адаптивного иммунного ответа зависит от специфического распознавания антигенов Т- и B-клетками, которые экспрессируют большое количество поверхностных молекул, характерных для различных подтипов лимфоцитов, которые обозначаются в соответствии с CD-номенклату- рой (рис. 3.36).

Название Т-лимфоциты получили из-за того, что основные этапы своего развития эти клетки проходят в тимусе. Отличить данные лимфоциты можно по наличию на их мембране комплекса антигенраспознающего рецептора TCR и рецептора CD3. У большинства T-лимфоцитов антигенраспознающий рецептор TCR состоит из двух цепей α и β. Гораздо меньшее количество лимфоцитов несет на своей мембране рецептор TCR, содержащий цепи γ и δ. Респираторная система отличается тем, что имеется большое количество γδT-клеток,

которые локализуются интраэпителиально и могут являться резидентными для легких [50]. Роль γδТ-клеток в настоящее время продолжает интенсивно изучаться, и уже установлено, что они участвуют в формировании первой линии иммунной защиты, играя роль цитотоксических клеток, обладают иммунорегулирующим действием, так как ограничивают чрезмерно интенсивный иммунный ответ, выступая в качестве регуляторных Т-кле- ток, могут выполнять роль АПК в лимфатических узлах и способствуют регенерации эпителия при его повреждениях. Эти клетки являются «промежуточными» между врожденными и адаптивными механизмами иммунитета.

αβT-клетки подразделяются на несколько подтипов, основными из которых являются CD4+- (хелперы) и CD8+- (цитотоксические) лимфоциты. Как уже отмечалось, эти лимфоциты распознают антиген только в комплексе с молекулой гистосовместимости собственного организма соответствующего класса, учитывая сродство к MHC I или II класса. CD8+ T-клетки взаимодействуют с

антигенами в составе MHC I класса (что свидетельствует о цитозольной локализации патогена или его продуктов), а CD4+ T-клетки — MHC II класса (что является сигналом о внеклеточной природе патогена).

Важно отметить, что для активации T-клеток требуется больше стимулов, чем просто связывание TCR с антигеном в составе MHC. Для этого необходимы костимулирующие взаимодействия рецепторов на АПК и лимфоците, которые представлены на рис. 3.37. Каждая дополнительная молекула имеет соответствующий лиганд, с которым она специфически связывается. Например, CD80 и CD86 на активированных ДК связывается с комплементарным рецептором CD28 на поверхности Т-лимфоцита. Если CD28 исходно присутствует на большинстве Т-клеток, то молекула CD80 на ДК барьерных тканей почти отсутствует, а CD86 представлена на них в количестве, недостаточном для костимуляции. Усиление экспрессии молекул CD80 на ДК (а также и на других АПК) происходит при распознавании PAMP и реализуется в

комплексе активации врожденного иммунитета. Таким образом, для запуска адаптивного иммунитета необходима предварительная активация клеток врожденного иммунитета. Функциональная костимуляция является ключевой для активации Т-клеток, так как при отсутствии такой костимуляции взаимодействие между TCR и MHC на ДК приводит не к активации лимфоцита, а напротив — к формированию анергии. При этом активация происходит и в направлении АПК, а через CD40 осуществляется дополнительная стимуляция АПК лимфоцитами. В частности, это приводит к дополнительной активации макрофагов и повышению бактерицидной активности этих клеток с формированием оксида азота и его производных. Это стимулирует разрушение внутриклеточных патогенов, резистентных к действию факторов врожденного иммунитета.

Взаимодействия рецепторов важны не только для активации иммунного ответа, но и для его ограничения, так как после выполнения Т-клет- кой своих эффекторных функций происходит снижение экспрессии CD28 и повышение CTLA- 4 (CD152). Рецептор CD152 также связывается с CD80 и CD86, но это приводит к деактивации эффекторного ответа, в условиях, когда в этом уже нет необходимости [24].

В соответствии со своим названием молекулы адгезии играют важную роль в клеточных взаимодействиях, в том числе адгезии лейкоцитов к эндотелиальным клеткам. Эти молекулы разделяются на несколько групп, среди них три большие основные группы: интегрины, селектины и суперсемейство иммуноглобулинов. Именно они обеспечивают миграцию клеток в очаг воспаления. При этом происходит селектинзависимый роллинг лейкоцитов вдоль активированного эндотелия. Затем формируются плотная интегринзависимая адгезия лейкоцитов и, наконец, трансэндотелиальная миграция лейкоцитов, которая

происходит под влиянием хемокинов. Известно три варианта селектинов: P (от platelet — тромбоцитарный), E (от endothelial — эндотелиальный) и L (от lymphocyte — лимфоцитарный). Селектины распознают концевые остатки маннозы и фукозы, входящие в состав полисахаридов и гликоконъюгатов на лейкоцитах и эндотелиальных клетках. Интегрины состоят из пяти семейств, которые обеспечивают связывание лимфоцитов и моноцитов к эндотелиальному рецептору адгезии VCAM (vascular cell adhesion molecule). Нарушение экспрессии интегринов приводит к формированию тяжелых иммунодефицитных состояний. Суперсемейство иммуноглобулинов включает подсемейство ICAM (intracellular adhesion molecule), VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule) и соединительные молекулы адгезии.

Также для клеточных взаимодействий необходимы цитокины, среди которых выделяют IL (обеспечивающие взаимодействие между клетками иммунной системы), и хемокины (стимулируют хемотаксис). Основные общие свойства цитокинов заключаются в коротком времени существования, быстрой деградации, местном действии, взаимодействии со специфическими рецепторами на поверхности клеток, что может приводить к их активации и дифференцировке или, напротив, к снижению активности. Цитокины в равной степени важны для реализации как врожденного, так и адаптивного иммунитета. Цитокины участвуют во многих процессах, так как они имеют большое значение в кроветворении, тканевом гомеостазе, межсистемной передаче сигналов. Основные цитокины и их свойства приведены в табл. 3.7.

CD4+ T-клетки продуцируют большое количество цитокинов и экспрессируют большое количество молекул, которые необходимы для пролиферации B-лимфоцитов с последующей продукцией АТ, а также эффективного функционирования CD8+ T-клеток. MHC II класса, распознаваемые

син, столбнячный анатоксин и убитые Bordetella pertussis. В настоящее время известно достаточно много веществ, обладающих адъювантными свойствами: минеральные (алюминиевые квасцы — Al(OH)2 и др.), растительные (сапонины), микробные [липополисахариды (ЛПС), полисахариды, пептидогликаны, бактерии и компоненты бактерий, вытяжки вакцины БЦЖ и т.д.], синтетические (полиэлектролиты и т.д.), цитокины, комплексные транспортные системы (липосомы и т.д.). В 1980-е годы в нашей стране был разработан принцип создания полностью синтетических вакцин на основе пептидов, конъюгированных с носителем, который представляет собой адъювант — азоксимера бромид (полиоксидоний) [3]. С этим соединением наиболее известны вакцины против гриппа, которые в настоящее время активно применяются в России. Наиболее часто применяемыми адъювантами в человеческих вакцинах являются алюминия гидроксид или фосфат, которые активируют ДК, что приводит к повышению экспрессии молекул гистосовместимости, костимулирующих молекул и активации продукции цитокинов, требуемых для активации Т-лимфоцитов. При этом стимулируется миграция ДК в лимфатические узлы, где находятся Т-клетки [25].

CD8+-лимфоциты осуществляют антигенспецифический клеточно-опосредованный ответ. CD8+-лимфоциты могут лизировать клетки, экспрессирующие специфические антигены (цитотоксичность), выбрасывать цитокины, стимулирующие воспалительный процесс или регулировать иммунный ответ. Цитотоксические Т-клетки распознают антигены в составе MHC I класса на поверхности клеток, чему способствует наличие рецептора CD8 в комплексе с TCR соответствующей специфичности. Таким образом, могут уничтожаться клетки, инфицированные вирусами, или опухолевые клетки, при условии того, что они экспрессируют распознаваемый антиген в комплексе с MHC I класса. Цитотоксические лимфоциты, как и естественные киллеры, используют несколько механизмов для уничтожения клеток. Первый состоит в том, что экспрессия Fas-рецептора на поверхности CD8+-лимфоцита и связывание с Fas-лигандом на поверхности клетки мишени индуцирует гибель клетки по механизму апоптоза. Второй механизм состоит в выбросе перфорина лимфоцитом после распознавания клетки-мише- ни и формировании комплекса цитотоксического лимфоцита и клетки-мишени с их поляризацией, повреждением мембраны клетки-мишени с образованием пор и цитолиз или апоптоз клетки вследствие проникновения внутрь гранзимов и TNF-α. При этом оставшиеся части клеток фагоцитируются и уничтожаются.

NKT-клетки, которые также являются αβT-клет- ками, распознают липидные эпитопы, что происходит при участии «неклассических молекул MHC» — CD1. Эти комплексы распознаются

αβTCR ограниченной вариабельности и входят в «промежуточную зону» между врожденным и адаптивным иммунитетом (см. рис. 3.29).

NK-клетки являются важным компонентом врожденной иммунной защиты и могут уничтожать клетку-мишень даже при отсутствии антительной или антигенной стимуляции, хотя и экспрессируют на мембране рецептор CD16, который распознает АТ, фиксированные на клетке-мише- ни. NK-клетки активируются неспецифически митогенами, IFN и IL-12. Эти клетки не имеют иммунологической памяти, и ключевой их задачей является распознавание собственных MHC I класса на клетках организма с помощью рецепторов, которые ингибируют цитотоксичность этих клеток. Поскольку многие вирусы приводят к снижению экспрессии MHC на инфицированных клетках, то NK-клетки, выявляя отсутствие MHC, уничтожают те клетки, которые не несут MHC I класса. Учитывая эти свойства, NK-клетки играют важную роль в осуществлении противовирусного и противоопухолевого иммунитета. Также необходимо отметить, что NK-клетки принадлежат к так называемым врожденным лимфоидным клеткам (ILC — Innate lymphoid cells), в которые объединены несколько типов клеток с лимфоидной морфологией и эффекторными функциями, сходными с Т-клетками, но при этом не имеющих TCR.

Как же связаны все перечисленные выше механизмы в рамках одного процесса? Для того чтобы проиллюстрировать, каким образом взаимодействуют механизмы врожденного и приобретенного иммунитета, целесообразно схематично рассмотреть модель реакции иммунной системы в ответ на попадание патогена в организм. В качестве примера приведен каскад защитных реакций при проникновении внеклеточных бактерий, что является частым событием в респираторной системе [по 3].

Инициальным моментом в развитии иммунного ответа в данной ситуации является распознавание PAMP бактерий TLR-макрофагов, тучных и эпителиальных клеток с их активацией, секрецией провоспалительных цитокинов и миграцией лейкоцитов (нейтрофилов) в место проникновения патогена. Активация комплемента на их поверхности происходит не только по классическому, но и по альтернативному пути. Начинается секреция гуморальных факторов врожденного иммунитета — пентраксинов, дефензинов. При достаточности фагоцитарных механизмов патоген может уничтожаться без включения механизмов адаптивного ответа как менее выгодных для организма с энергетической точки зрения.

В рамках врожденного ответа активируются NKT-клетки, секретирующие IFN-γ, и γδТ-клет- ки. B1-клетки, которым не требуется контакт с Т-лимфоцитами для активации, вырабатывают естественные АТ (обычно IgM), специфич-