Реакции клеточного иммунитета

Потенциальная мишень для К-клетки -- это экспрессированные на клеточной поверхности вирусные антигены, молекулы МНС и отдельные эпитопы, свойственные опухолевым клеткам. Кроме того, моноциты и полиморфноядерные гранулоциты могут проявлять киллерную активность в отношении нагруженных антителами клеток опухолей. Такие клетки миелоидного ряда, как моноциты и эозинофилы, выполняют, несомненно, важную эффекторную роль в уничтожении нагруженных антителами шистосомул.

 

Активированные цитокинами клетки-киллеры относятся, вероятно, к НК-клеткам

 

В иммунологии разрабатывается несколько направлений экспериментальной иммунотерапии рака. Одно из них - это активация интерлейки-ном-2 in vitro собственных лимфоцитов больного с последующим их обратным введением. Такие лимфоциты, выделенные из крови или селезенки, получили название активированные цитокинами клетки-киллеры. Они проявляют не рестриктированную по МНС повышенную цитотоксичность и, по-видимому, происходят преимущественно из предшественников, не отличающихся от З К-клеток. Скорее всего, ЛАК -- это продукт активации, а не какая-то особая клеточная линия. Способ противоопухолевой иммунотерапии с использованием ЛАК пока проходит этап клинических испытаний.

 

Цитотоксический эффект клеток-киллеров реализуется либо при контактном взаимодействии с мишенями, либо путем выделения цитокинов и экзоцитоза гранул

 

Для поражения мишени Тц-, З К- и К-клетки обладают несколькими механизмами воздействия. Один из них -- это передача сигналов при непосредственном клеточном контакте через поверхностные структуры, другой -- непрямая сигнализация с помощью цитокинов. Кроме того, в цитоплазме многих цитотоксических Т-клеток CD8⁺ и БГЛ обнаружены гранулы с белками, высвобождение которых вблизи цитоплазматической мембраны клетки-мишени вызывает ее повреждение. Какое из сочетаний этих трех механизмов цитотоксического действия будет использовано в конкретных условиях, зависит от типа цитотоксических клеток, в частности от субпопуляции Тц-клеток.

 

В гранулах цитотоксических Т-клеток содержатся перфорин и гранзимы

 

Гранулы НК-клеток и цитотоксических Т-клеток содержат несколько белков, в том числе перфорин и гранзимы. Как только цитотоксическая Т-клет-ка связывается со своей мишенью, гранулы внутри Тц перемещаются к тому участку мембраны, где произошел контакт с мишенью. Затем осуществляется Са²⁺-зависимое высвобождение содержимого из этих гранул в щель между цитотоксической клеткой и ее мишенью.

Перфорин -- это мономерный белок, вызывающий образование пор в цитоплазматической мембране. По структуре и функции он близок к С9. Кроме перфорина, гранулы содержат сериновую эстеразу, которая может входить в состав литического комплекса. В присутствии Са²⁺ мономеры перфорина связываются с мембраной клетки-мишени и полимеризуются, образуя трансмембранный канал. Несмотря на тесный контакт собственной плазматической мембраны с перфорином, сама цитотоксическая Т-клетка не повреждается им и продолжает поражать следующие клетки-мишени. Возможно, от самоповреждения

Ф клетку защищает протеогликан хондроитин-сульфат А, который также присутствует в гранулах. Этот белок может связываться с перфорином и вызывать в результате его инактивацию.

Гранзимы -- это набор сериновых эстераз, которые высвобождаются при экзоцитозе гранул и затем активируются. Действие гранзимов не обязательно для проявления цитотоксичности -- клетки, лишенные этих ферментов, еще способны поражать свои мишени. Некоторые из гранзимов могут вызывать в клетках-мишенях запуск программы апоптоза и фрагментации ДНК, воздействуя на пути внутриклеточной сигнализации.

 

Клетки-мишени могут также воспринимать циютоксические сигналы через рецепторы для FasL и ФНО

 

Цитотоксические Т-клетки CD4⁺, как выяснилось, не содержат перфорин и поражают свои мишени в отсутствие Са²⁺. Таким образом, они обладают иным механизмом цитотоксического действия, что было доказано в опытах на Тц-клетках «нокаутных» мышей. У таких мышей в результате направленной, сайт-специфической мутации не экспрессируется ген перфорина. В отсутствие перфорина цитотоксическая активность Т-клеток CD4⁺ снижена, но не устранена полностью. Поиск дополнительного механизма цитотоксичности привел к идентификации на поверхности клеток-мишений группы молекул, связывание с которыми служит сигналом к апоптозу. Среди них прежде всего представляют интерес Fas и рецепторы для ФНО. В эту группу молекул входят также CD30 и CD40. Лиганд для Fas, т. е. FasL, экспрессируется на зрелых Т-клетках CD4⁺ и CD8⁺ после их активации. Связывание FasL с рецепторными молекулами Fas вызывает агрегацию последних и присоединение к их внутриклеточным сегментам белка MORT-1, что в итоге приводит к апоптозу клеток-мишеней. От Fas зависит также выживание и устранение определенных субпопуляций лимфоцитов в период их созревания. По своему строению молекулы Fas похожи на рецепторы для ФНО. Например, те и другие имеют внутриклеточные «смертоносные» домены -- структурные мотивы, обнаруженные у ряда особых белков, контролирующих выживание клеток.

Гранулы Тц-клеток могут содержать также ФНОа и лимфотоксин. Однако сами по себе эти цитокины не могут обеспечить цитотоксичность: отдельная Тц-клетка способна вызвать гибель клетки-мишени за 3--4 ч, а действие ФНО проявляется гораздо позднее. Но сходство между ФНО-рецептором и Fas свидетельствует о потенциальном участии ФНОа и ЦЗПв в поражении мишеней.

Итак, цитотоксическое действие Г-клеток CD8⁺ основано на высвобождении содержимого гранул и экспрессии FasL, Т-клеток CD4⁺ -- в основном на экспрессии FasL, а НК-клеток, в первую очередь, на высвобождении содержимого гранул. В цитотоксическую активность всех этих клеток может вносить вклад ФНО.

 

Цитотоксическое действие клеток миелоидного ряда основано на целом ряде механизмов поражения мишеней

 

Уничтожение опухолевых клеток макрофагами часто обусловлено действием только ФНОа. Вместе с ИФу, выделяемым Т- и НК-клетками. этот цитокин вызывает мощный синергичный эффект цитолиза чувствительных опухолей. Механизмы цитотоксического действия, обусловленные активностью цитокинов. пока недостаточно изучены. В ряде случаев цитокины вызывают повышение активности циклооксигеназы и липоксигеназы с последующим внутриклеточным образованием свободных радикалов. Кроме того, возможны такие цитокин-зависимые эффекты, как образование свободных радикалов в результате митохондриального транспорта электронов и нарушение белкового синтеза. Клетки миелоидного ряда способны также выделять те же токсические медиаторы, которые действуют при разрушении микробных клеток внутри фагоцитов, в частности высокоактивные нестабильные метаболиты кислорода и азота.

 

РОЛЬ МАКРОФАГОВ В ИММУННОМ ОТВЕТЕ

 

Макрофаги принимают участие в иммунном ответе на всех его этапах. Во-первых, как уже было отмечено, они осуществляют немедленную защитную реакцию до тех пор, пока не произойдет усиление иммунного ответа, регулируемое антигенспецифичнми Т-клетками. Во-вторых, они вызывают активацию Т-клеток, осуществляя процессинг и презентацию им антигена. И наконец, активированные в свою очередь Т-клетками, они выполняют важные функции в эффекторных механизмах клеточного иммунитета, вызывая воспаление и уничтожая микроорганизмы, а также опухолевые клетки.

 

Цитокины усиливают некоторые функции макрофагов

 

Циркулирующие моноциты способны уничтожать некоторые микроорганизмы. При культивировании in vitro они в значительной степени теряют эту активность, но под действием добавленных цитокинов, в частности ИФу, она восстанавливается и параллельно происходит активация дополнительных механизмов антимикробного действия, которые в норме не экспрессируются моноцитами.

Такая «активация» цитокинами необходима макрофагам in vitro для разрушения многих внутриклеточных паразитов и некоторых опухолевых клеток. Классический эксперимент, демонстрирующий этот феномен, был проведен на животных, иммунизированных БЦЖ. Введение им очищенных белков туберкулина, т. е. смеси антигенов Mycobacterium tuberculosis, стимулирующих Т-клетки, вызывает, помимо стимуляции противотуберкулезного иммунитета, резистентность и к другому патогенному микроорганизму -- Listeria monocytogenes. При анализе этого эффекта выяснилось, что стимуляция макрофагов происходит по антигенспецифическому механизму, но приводит к усилению их неспецифической бактерицидной активности. Как показали дальнейшие исследования, лимфоциты мышей, иммунизированных БЦЖ, при культивировании in vitro в присутствии соответствующего антигена, выделяют в среду цитокины, усиливающие способность макрофагов сдерживать размножение или уничтожать как микобактерий, так и другие микробы.

 

Макрофаги весьма разнообразны по свойствам

 

Активность макрофагов -- это сложный феномен. Активированные фагоцитарные клетки приобретают повышенную способность уничтожать одни микроорганизмы, не затрагивая другие. Например, очищенный ЙєЦг стимулирует бактерицидную активность моноцитов человека в отношении Legionella, но при этом усиливает рост Mycobacterium tuberculosis. Такой неоднозначный характер эффекта обусловлен несколькими причинами:

* множественностью эффекторных функций, выполняемых активированными макрофагами;

* большим разнообразием моноцитов и макрофагов по их свойствам; в зависимости от ткани и органа они различаются по экспрессии молекул МНС класса II и Fc-рецепторов, профилю выделяемых цитокинов и продукции пероксидазы. Тем не менее большинство исследователей считает, что все макрофаги принадлежат к одной клеточной линии, а наблюдаемые различия обусловлены последовательными стадиями их созревания и влиянием тканевого микроокружения; кроме того, активация тех или иных функций может зависеть не только от природы макрофагов, но и от конкретного «спектра» цитокинов и других провоспалительных стимулов. Предположительно активация макрофагов происходит в несколько этапов, под влиянием следующих один за другим стимулов, которыми могут служить цитокины, эндотоксин, различные медиаторы и регуляторные факторы воспаления. На каждом этапе активации макрофаги способны к осуществлению различных эффекторных функций и обладают характерными особенностями морфологии и физиологии.

В некоторых случаях для стимуляции определенной функциональной активности макрофагов требуется несколько сигналов. Например, чтобы вызвать наибольшую продукцию оксида азота NO, токсичного для бактерий и опухолевых клеток, макрофаги мыши необходимо стимулировать сначала ИФу, а затем ФНОа. На макрофагах человека данный эффект получить гораздо труднее. В большинстве случаев для этого требуется серия стимулов, например воздействие несколькими цитокинами с одновременной перекрестной сшивкой FceRII. Макрофаги человека, выделенные из воспалительного очага, иногда экспрессируют индуцибельную синтазу оксида азота, но необходимый для его синтеза кофактор тетрагидробиоптерин они содержат в низкой концентрации. Поскольку оксид азота выполняет многочисленные сигнальные функции, не связанные с его токсическим действием, можно предполагать, что токсикантом служит не само это соединение азота, а преимущественно пероксинитриты, образующиеся в результате взаимодействия N0 с продуктами восстановления кислорода. Обычно такое взаимодействие происходит только в очагах воспаления и при стимуляции фагоцитарной активности макрофагов.

 

У человека в активации макрофагов и регуляции баланса Тх1/Тх2 принимает участие кальцитриол

 

Под действием ИФу макрофаги человека экспрессируют Й-б-гидроксилазу, которая может превращать неактивный циркулирующий 25-гидроксихолекальциферол в активный 1,25-ди-гидроксихолекальциферол. На поверхности макрофагов имеются рецепторы для кальцитриола, и он дополнительно стимулирует эти клетки. Кроме того, по механизму обратной отрицательной регуляции кальцитриол оказывает мощный подавляющий эффект на Txl-лимфоциты. Этот эффект, по всей вероятности, служит одним из путей переключения иммунного ответа с Txl- на Тх2-тип в тех случаях, когда возбудитель не может быть устранен из тканей и воспаление как реакция клеточного иммунитета становится хроническим. Данный механизм имеет особое значение у человека, поскольку при саркоидозе и туберкулезе образование кальцитриола может быть настолько значительным, что из участка активации макрофагов он проникает в кровоток, вызывая повышение содержания кальция в крови.

 

Помимо положительной существует и отрицательная регуляция эффекторных функций макрофагов

 

Как установлено, макрофаги могут быть не только активированы, но и дезактивированы. Подавление их функций способны вызывать простагландин Е и отчасти глюкокортикоиды. Недавно из среды, в которой культивировались опухолевые клетки, был выделен и получен в очищенном виде фактор, дезактивирующий макрофаги, который способен отменить вызванное МЦгувеличение образования высокоактивных метаболитов кислорода и в некоторой степени NO. Таким же эффектом обладают ИЛ-4 и пептид, связанный с геном кальцитонина, а также семейство ФЦСв-подобных цитокинов.

 

ОБРАЗОВАНИЕ ГРАНУЛЕМ

 

Иногда клеточный иммунитет не обеспечивает устранения проникших в ткани микробов либо антигенный материал не элиминируется из-за того, что устойчив к ферментативному расщеплению или просто относится к собственным компонентам организма. Если при этом Т-клетки продолжают накапливаться и выделять цитокины, образуется гранулема. Появление в тканях гранулем характерно для инфекций, возбудители которых локализуются, хотя бы отчасти, внутриклеточно, либо по размерам крупнее макрофагов, либо проявляют тенденцию персистировать в тканях.

Как правило, гранулемы содержат клетки -- производные макрофагов, в том числе эпителиоидные и гигантские многоядерные клетки; функции этих клеток еще неполностью известны. По морфологии эти компоненты гранулем скорее относятся к секреторным, а не к фагоцитарным клеткам, и появляются, по-видимому, в результате хронической стимуляции макрофагов цитокинами.