Т-лимфоцит как важнейшая клетка иммунорегуляции, Т-клеточный рецептор, субпопуляции Т-клеток.
Развитие Т-лимфоцитов (Т-клеток, тимоцитов) происходит из пре-тимоцитов, созревающих в костном мозге и печени плода. При формировании тимуса в онтогенезе его эпителий вырабатывает гормоны, необходимые для дальнейшей дифференцировки пре-тимоцитов. Ранние предшественники Т клеток в тимусе – про-Т-лимфоциты (ранние тимоциты) несут на поверхности антигены CD2, CD7. На пре-Т-клетках (общие тимоциты) при дозревании в тимусе появляются CD4, CD5 и CD8 маркеры, а также CD3. Одновременно в тимусе происходит антиген-независимая дифференцировка Т-клеток под влиянием гормонов тимуса (α и β-тимозины, тимулин, тимопоэтин). Т-лимфоциты дифференцируются в имунокомпетентные клетки и приобретают способность к распознаванию антигена. На пре-Т-клетках появляются Т-клеточные рецепторы (ТКР). Появление CD3 вместе с ТКР на поверхности клетки указывает на переход пре-Т в стадию незрелых кортикальных тимоцитов. Такие тимоциты несут одновременно еще и CD4 и CD8 молекулы. Это «двойные позитивные», кортизон-чувствительные клетки; их фенотип (поверхностные антигены): ТКР+ CD3+ CD4+ CD8+. Кроме того, на них есть и CD1,2,5,7,38 антигены. При контакте с эпителиоидными клетками мозгового вещества Т-лимфоциты, реагирующие на «свои» антигены организма, разрушаются путем запуска запрограммированного самоуничтожения (апоптоза) через CD95 - Fas антиген. Это уничтожает аутореактивные клоны клеток и формирует толерантность к «своим» антигенам. Оставшиеся Т-лимфоциты утрачивают либо CD4, либо CD8 антигены и становятся зрелыми Т-клетками. Сохранившие CD4 молекулы становятся Т-хелперами/индукторами, тогда как имеющие CD8 антиген становятся цитотоксическими/супрессорами. Из тимуса они мигрируют в периферические лимфоидные органы, главным образом в лимфоузлы, где заселяют паракортикальную зону или циркулируют в кровотоке. Под влиянием гормона тимуса – тимулина, Т-клетки заканчивают процесс созревания. Первичные «наивные» Т-клетки циркулируют до контакта с соответствующим антигеном и несут поверхностный антиген СD45RА.
Т-клеточный рецептор. На поверхности Т-лимфоцитов может быть до 3x104 молекул ТКР. Т-клеточный рецептор является димером и состоит обычно из альфа- и бета-цепей (молекулярной массой 40-50 кДа). В эпителии кишечника и в коже находятся также и тимуснезависимые Т-лимфоциты с гамма- и сигма-цепями в ТКР (до 5% всех Т-лимфоцитов). Для них характерно CD4, CD8 антигенов. Каждая цепь ТКР имеет вариабельный и постоянный участки-домены, аналогичные тем, что имеются у иммуноглобулинов. Учитывая это сходство, ТКР относят к «суперсемейству» Ig- рецепторов. Вариабельные домены цепей ТКР образуют структуру, обеспечивающую распознавание антигена.
Варианты Т-клеточных рецепторов специфичные для каждого чужеродного антигена формируются на разных Т-клетках заранее. Такое разнообразие рецепторов запрограммировано генетически. Как и в случае генетики молекулы иммуноглобулинов, семейство генов, кодирующих ТКР, включает сотни вариабельных V-доменов α- и β- цепей. Вариабельность V-доменов ТКР рецепторов достигается: наличием множественных V-генов, комбинациями различных D и J-участков двух типов цепей, сдвигом рамки считывания при трансляции D-сегментана РНК, гипермутациями и другими генетическими механизмами. За синтез α-цепи ответственны гены, находящиеся в 14-й хромосоме, а синтез β-цепи определяется локусами генов V, D, J. Между ними, также как у генов иммуноглобулинов, происходят рекомбинации, которые создают самые различные варианты рецепторов для всех возможных антигенов. Рекомбинации генов вариабельных цепей приводят к появлению около 10 тысяч вариантов α- и 2,8 тысяч вариантов β- цепей. Общее возможное число комбинаций α/β вариантов превосходит 1015. Антиген связывают Т-клетки с таким ТКР, который ему наиболее соответствует. Процесс связывания антигена стимулирует деление соответствующих Т лимфоцитов, которые образуют большой клон идентичных клеток.
Т-лимфоциты: рецепторы и цитокины.
В норме у человека Т-лимфоциты составляют 60% (50-75%) всех лимфоцитов крови. Т-лимфоциты неоднородны по функциям. После контакта с соответствующим антигеном возможна дифференцировка наивных Т лимфоцитов по одному из двух вариантов Т-хелперов (Тх): первого типа Tх1 (Th1) или второго типа Тх2 (Th2). Тх тесно контактируют с макрофагами и другими клетками иммунной системы, которые «представляют» им антигены. Процесс «презентации» антигена происходит с участием дендритных клеток и осуществляется при помощи ТКР. На данном этапе определяется как эффективность иммунного ответа, так и вариант дифференцировки Тх. Ключевым здесь является спектр продуцируемых лимфоцитами и другими клетками многочисленных растворимых регуляторных факторов – цитокинов и хемокинов – в окружающую среду. В частности, интерлейкины (ИЛ) стимулируют пролиферацию и дифференцировку окружающих Т-и В-лимфоцитов. При этом Тх1, выделяющие ИЛ-2, ИЛ-12, гамма-интерферон и другие цитокины, активируют макрофаги и усиливаю процессы воспаления, т.е. способствуют уничтожению внутриклеточных патогенов. Тх2, секретирующие ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-13, стимулируют синтез антител В-лимфоцитами. Клетки Тх2 играют важнейшую роль и в регуляции синтеза IgE. В частности, ИЛ-4 способствует дифференцировке В -клеток в плазматические клетки, синтезирующие IgG1 и IgE, тогда как ИЛ-13 индуцирует продукцию IgG4 и IgE. В норме у человека Тх составляют 34-45% лимфоцитов крови.
Т-цитотоксическими/супрессорами (Тс) относят Т-лимфоциты, которые несут на поверхности антиген CD8 и рецептор к IgG (FсγR). Макромолекула CD8 служит рецептором для антигенов главного комплекса гистосовместимости (HLA) класса. Более раннее название «супрессоры» не отражает функцию Тс. После активации антигеном на поверхности инфицированных клеток Т-цитотоксические клетки - Т-киллеры, связываются на поверхности клеток и разрушают их. При этом Т-киллер остается способным разрушать следующую инфицированную клетку.
Соотношение количества Тх/Тс (CD4/CD8) в периферической крови считается важным показателем при многих заболеваниях. При аллергии преобладает активность Тх2, секреция ИЛ-4, ИЛ-5 и синтез IgE и IgG-антител. Повышение их активности ведет к снижению эффективности иммунитета против внутриклеточных бактерий. Но среди инфильтрирующих очаги поражения лимфоцитов выявляются всегда как Тх1, так и Тх2, причем на разных стадиях процесса преобладают одни или другие.
ТКР у Тх и Тс не отличаются по строению. Но Т-хелперы взаимодействуют с антигеном, ассоциированным с HLA-молекулами П класса, тогда как Т-супрессоры узнают соответствующий антиген в комплексе с HLA-молекулами I класса. Показано, что белковый антиген должен быть «подготовлен» презентирующими клетками и представлен в виде пептида длиной 8-11 аминокислот для Т-супрессоров и 12-25 аминокислот для Т-хелперов. Такоеразличие в распознавании Тх и Тс связано с участием во взаимодействии различных молекул: CD4 у Тх и CD8 у Тс. С обычными чужеродными белками, полисахаридами, липидами ТКР не взаимодействует. В активации через ТКР участвуют многие стимулирующие молекулы и цитокины. В результате на Т-клетках изменяется экспрессия ряда молекул: усиливается экспрессия CD2, появляются активные изоформы тирозин-фосфатазы (CD45), экспрессируется интегрин VLA-4, связывающий Т клетку в сосудах очага воспаления. Одновременно активируется секреция многих цитокинов: ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-9 и др. При активации Т-клеток и связывании антигена с ТКР, комплекс антиген-ТКР ассоциируется с CD3-кластером, состоящим из пяти полипептидных цепей. CD3 передает сигнал от рецептора внутрь клетки через ферментативные реакции. Комплекс ТКP-CD3 функционирует как единая структура. В процессе распознавания антигена Т-лимфоцитом участвуют и его CD4 или CD8 молекулы, которые не только усиливают связь ТКР с антиген-представляющим комплексом, но и запускают активацию протеиновых тирозинкиназ, которые начинают процессы активации Т-лимфоцита.
Ввиду ключевой роли Т лимфоцитов в формировании и регуляции иммунного ответа, перечислим кратко основные факты о Т-клетках:
А. Дифференцируются в тимусе на две субпопуляции «наивных» клеток (То) с основными маркерами CD3+/ CD4+ (Тх) или CD3+/ CD8+ (Тс).
В. Т клетки имеют ТКР, генетически формируемые для распознавания определенных антигенов.
С. В процессе распознавания антигена вместе с ТКР участвуют CD3 комплекс и молекулы CD4 и CD8 – как проводники сигналов в клетку.
D. В тканях под влиянием цитокинов То-хелперы дифференцируются в Тх1, вырабатывающие ИЛ-2 и гамма-интерферон (стимуляция клеточного ответа) или в Тх2 - секретирующие ИЛ-4, ИЛ-5 и др. (стимуляция синтеза антител).
Е. Участвуют в созревании В-клеток в лимфоидных органах.
F. Тo –цитотоксические/супрессоры лимфоциты дифференцируются в зрелые Т-киллеры, специфически разрушающие клетки-мишени.
G. Формирующееся соотношение активности Тх1 и Тх2 существенно влияет на характер иммунного ответа в организме.
Н. Т-клетки иммунологической памяти, несут маркер CD45RO и являются долгоживущими Тх или Тс, активированными к определенным антигенам и сохраняющими к ним рецепторы ТКР.
