/ Ярилин - Иммунология. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет


Иммунология. Ярилин

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

153

CD34. На последнем этапе созревания NK-клеткапроходит несколько актов деления.IL-15-зависимаяпередача сигнала играет ключевую роль на этом этапе развитияNK-клеток.Переход от стадии NKP к зрелымNK-клеткамблокируется при выключении генов самогоIL-15,α-цепиего рецептора и связанной с ней тирозинкиназы Jak3, а также транскрипционных факторов STAT5 (a и b), обеспечивающих передачу сигнала от рецептора, и факторовIRF-1иIRF-2,необходимых для секрецииIL-15.

Зрелые NK-клеткипокидают костный мозг и мигрируют в периферический отдел иммунной системы. Их расселение существенно отличается от распределения Т- иВ-лимфоцитов.Значительная частьNK-клетокнаходится в циркуляции, составляя около 10%(5–15%)числа лимфоцитов периферической крови. Естественные киллеры содержатся в синусоидах печени, эндометрии матки и некоторых других солидных органах. Их содержание в лимфатических узлах и селезенке невелико(2,5–5%).В селезенкеNK-клеткилокализованы в основном в красной пульпе. Расселение естественных киллеров обусловено экспрессированными на их поверхности хемокиновыми рецепторами: CXCR4, CCR1 и CCR5. Эти рецепторы определяют миграцию клеток по градиенту хемокинов: CXCL12(SDF-1)и многихβ-хемокинов.Только небольшая их часть (5%NK-клетоккрови) экспрессирует рецептор CCR7, участвующий в преодолении эндотелиального барьера в посткапиллярных венулах и миграции лимфоцитов вТ-зонывторичных лимфоидныех органов. НаNK-клетках,кроме того, экспрессирован рецептор для фракталкина СX3СR.

Естественные киллеры — короткоживущие клетки (время полужизни составляет 7–10сут). Как уже отмечалось, выживаемостьNK-клетокзависит отIL-15.При отсутствииIL-15они быстро погибают; при этом перенесенныеNK-клеткине приживаются.IL-15не действут на рецепторыNK-кле-ток напрямую. Этот цитокин предварительно связывают вспомогательные клетки и представляют его естественным киллерам, удлинняя действие и существенно повышая его эффект. Дополнительную роль в поддержании жизнеспособностиNK-клетокиграетIL-7.При снижении численностиNK-клетокзапускается механизм гомеостатической пролиферации, также обусловленныйIL-15иIL-7.

2.4.3. Рецепторы естественных киллеров

Как уже отмечалось выше, по особенностям распознавания чужеродных агентов NK-клеткиотличаются как от миелоидных клеток врожденного, так и от лимфоидных клеток адаптивного иммунитета. Тем не менее по данному параметру они наиболее близки кТ-лимфоцитам,поскольку способны распознаватьМНС-Iв качестве маркера собственных клеток.NK-клеткиэкспрессируют множество рецепторов (табл. 2.23). Описано несколько семействNK-рецепторов(рис. 2.33). Многие рецепторные белкиNK-клетоккодируются генамиNK-комплекса(у человека локализован в коротком плече хромосомы 12). Согласно вызываемому эффекту (мобилизация или подавление функциональной активности) выделяют активирующие и ингибирующие рецепторыNK-клеток(причем и те и другие могут входить в состав одного семейства).

Таблица 2.23. Рецепторы естественных киллеров

154

 

 

 

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Название

Обозначение

 

Функция

Мотив, пере-

Лиганды

 

согласно

 

 

дающий

 

 

CD-номенклатуре

 

сигнал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KIR

 

 

 

 

 

 

 

 

KIR2DL1

СD158a

 

И

ITIM

HLA-Cw2,4,5,6

 

 

 

 

 

(S77/N80)

 

 

 

 

 

 

KIR2DL2

СD158b1

 

И

ITIM

HLA-Cw1,3,7,8

 

 

 

 

 

(S77/N80)

 

 

 

 

 

 

KIR2DL3

СD158b2

 

И

ITIM

HLA-Cw(S77/N80)

 

 

 

 

 

 

KIR2DL4

СD158d

 

И

FcεRIγ/ITIM

HLA-G

 

 

 

 

 

 

KIR2DL5A

СD158e1

 

И

ITIM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

KIR2DL5B

 

 

И

ITIM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

KIR3DL1

СD158e1

 

И

ITIM

HLA-Bw4

 

 

 

 

 

 

KIR3DL2

СD158k

 

И

ITIM

HLA-A

 

 

 

 

 

 

KIR3DL3

СD158z

 

И

ITIM

HLA-A3,11

 

 

 

 

 

 

KIR2DS1

СD158h

 

А

DAP12/ITAM

HLA-Cw2,4,5,6

 

 

 

 

 

 

KIR2DS2

СD158j

 

А

DAP12/ITAM

HLA-Cw1,3,7,8

 

 

 

 

 

 

KIR2DS3

 

 

А

DAP12/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

KIR2DS4

СD158i

 

А

DAP12/ITAM

HLA-Cw4

 

 

 

 

 

 

KIR2DS5

СD158g

 

А

DAP12/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

KIR3DS1

СD158e2

 

А

DAP12/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

 

 

CD94/NKG2

 

 

 

 

 

 

 

 

СD94/NKG2A

CD94/CD95a

 

И

ITIM

HLA-E

 

 

 

 

 

 

СD94/NKG2E

CD94/CD95e

 

И

ITIM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

СD94/NKG2F

CD94/CD95f

 

И

ITIM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

СD94/NKG2C

CD94/CD95g

 

А

DAP12/ITAM

HLA-E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NKG2D

 

 

 

 

 

 

 

 

NKG2D

Нет

 

А

DAP10/

MIC A, B;

 

 

 

 

YХХM

ULBP 1-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LILR

 

 

 

 

 

 

 

 

LILRB1

CD85j

 

И

ITIM

HLA-A,B,C,E,F,G;

 

 

 

 

 

CMV

 

 

 

 

 

 

LILRB2

CD85k

 

И

ITIM

HLA-F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FcR

 

 

 

 

 

 

 

 

FcγRIII

CD16

 

A

ITAM

IgG1, IgG3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NCR

 

 

 

 

 

 

 

 

NKp46

Нет

 

A

CD3ζ/ITAM,

Не установлены

 

 

 

 

FcεRIγ/ITAM

 

 

 

 

 

 

 

NKp30

Нет

 

A

CD3ζ/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

NKp44

Нет

 

A

DP-12/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

И — ингибирование; А — активация.

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

155

KIR3DL

KIR2DL

KIR3DS/DAP12

KIR2DS/DAP12

CD94/NKG2A

NKG2D:S/DAP10

LIRLB1

Ig:Домен

Лектиновый

домен

ITIM

ITAM

YXXM

Рис. 2.33. Схема строения основных рецепторов естественных киллеров. Наличие мотива ITAM или ITIМ в цитоплазматической части молекулы или в дополнительной полипептидной цепи определяет тип рецептора — активирующий или ингибирующий

2.4.3.1. Активирующие рецепторы естественных киллеров

К активирующим относят рецепторы нескольких групп. Основной из них — рецептор NKG2D — гомодимерный трансмембранный белок II типа (наружу направлен С-конецмолекулы),С-лектин(т.е.Са2+-зависимыйуглеводсвязывающий белок). В мембране NKG2D электростатически связан с адапторным белкомDAP-10,имеющим в своей цитоплазматической части активационный мотив YXXM (образован остатками тирозина и метионина, разделенными двумя любыми аминокислотными остатками). При связывании рецептора с лигандом происходит фосфорилирование остатка тирозина в этом мотиве, что обеспечивает взаимодействие YXXM с липидной киназой — PI3K, приводящее к ее фосфорилированию и активации.

156 Глава 2. Врожденный иммунитет

Далее активационный сигнал посупает в ядро, где происходит индукция комплекса генов, связанных с цитолизом. NKG2D несут все NK-клетки,а также некоторыеТ-лимфоцитыи макрофаги (что свидетельствует об относительности разделения типов распознавания между клетками различного гистогенетического происхождения).

Лигандами NKG2D служит особый тип молекул, кодируемых генами MHC I классаMICA иMICB. По своей третичной структуре продукты этих генов сходны с молекуламиМНС-I(см. раздел 3.2.2), что и определило их название (MIC — отMНC class I-related chain). Другая группа лигандов NKG2D включает 4 белка ULBP (отUL-16 binding proteins), нумеруемые от 1 до 4. Молекулы MIC содержат 3 внеклеточных домена, организованных подобно доменамМНС-I.От молекулМНС-Iих отличают 2 важные особенности: в состав MIC не входитβ2-микроглобулини их2-йи3-йдомены (считая от клеточной мембраны) не имеют свойственного молекуламМНС-Iжелобка, предназначенного для связывания антигенного пептида (рис. 2.34). Молекулы ULBP имеют сходное строение, но содержат 2 домена. Таким образом, ни MIC, ни ULBP не имеют отношения к презентации антигена. С другой стороны, сами геныMICA иMICB, располагающиеся в комплексе МНС рядом с геномHLA-B,высокополиморфны (соответственно, 54 и 18 аллелей).

Роль этих молекул как объекта распознавания NK-клеткамиобусловлена их экспрессией только на трансформированных, инфицированых или подвергшихся стрессорному воздействию клетках. Контроль экспрессии генов, кодирующих MIC и ULBP, аналогичен контролю экспрессии классических стрессорных генов белков теплового шока. Вирусная инфекция индуцирует экспрессию стрессорных белков семейств MIC и ULBP, а экспрессируемый при этом белок теплового шока HSP60 маскирует молекулу

Антигенный пептид

 

 

α2

α1

α2

α1

α3

β2

α3

 

M

 

 

 

 

Мембрана

Молекула МНС класса I

Стрессорная молекула MIC

Рис. 2.34. Сопоставление структуры молекулMHC-Iи MIC. При значительном сходстве общего плана строения молекул обращает на себя внимание отсутствие в МIC полости для связывания пептида, а также ассоциированной молекулыβ2-мик-роглобулина

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

157

HLA-E,распознаваемую ингибирующими рецепторами. Иногда индукция вирусамибелков-активаторовNK-клетокопределяет видовую устойчивость к данному вирусу. Так, устойчивость мышей к цитомегаловирусу связывают с индукцией этим вирусом белка m17, распознаваемого активационным вариантом рецепторов.

При развитии некоторых опухолей выявлена индукция стрессорных белков, особенно относящихся к группе MIC. Однако опухолевые клетки не только экспрессируют молекулы MIC, но и секретируют их в растворимой форме, что может привести к ослаблению реакции NK-клетокна эти молекулы (см. раздел 4.1.2.4). Таким образом, экспрессия лигандов NKG2D сигнализирует об опасности, вызванной индуцированным изменением клетки. Иммунная система при этом обеспечивает не исправление, а элиминацию таких клеток (при участииNK-лимфоцитов).

Группа NK-рецепторовсемейства KIR (отKiller cell Ig-like receptor) включает 15 молекул. Рецепторы этой группы — трансмембранные белки суперсемейства иммуноглобулинов, с 2 или 3 внеклеточными доменами (что отражено в названии рецепторов в виде символов 2D или 3D соответственно).KIR-рецепторыхарактерны дляNK-клетокчеловека и слабо представлены у мышей. Из них 9 обладают ингибирующими свойствами и 6 — активирующими, что определяется строением цитоплазматической части молекулы. Она может быть длинной (тип L —long) или короткой (тип S —shоrt).S-вари-ант цитоплазматической части KIR связан с белком DAP12, содержащим последовательность ITAM и, следовательно, передающей активационные сигналы. Последовательность аминокислотных остатков в ITAM можно выразить формулойYХХI/Lx(6–12)YХХI/L,где Y — остаток тирозина; L — лейцина; I — изолейцина; Х — любой остаток.L-варинтцитоплазматической части KIR содержит ингибирующий мотив ITIM (I/V/L/SХYХХL, где Y — остаток тирозина; L — лейцина; I — изолейцина; V — валина; S — серина; Х — любой остаток), через который в клетку передаются супрессирующие сигналы. Принадлежность рецепторов KIR к этим 2 функциональным группам предствлена в табл. 2.23. Лиганды активирующихKIR-рецепторовне всегда известны (для некоторыхKIR-рецепторов— аллельные варианты молекулHLA-C).Например, молекулы KIR2DS2 и KIR2DS3 распознают аллелиHLA-CCw1, Cw3, Cw7, Cw8, содержащие вα1-доменеН-цепив77-йпозиции остаток серина, а в80-йпозиции — аспарагина.

Существует еще несколько активационных рецепторов NK-клеток,природа и особенности функционирования которых изучены слабее. К ним относят белки NKp46, NKp30 и NKp44, объединяемые в группу NCR (отNatural cytotoxity receptors). NKp46 и NKp30 экспрессируются на всехNK-клеткахконститутивно, хотя и в неодинаковой степени, а рецептор NKp44 наNK-клетках— только после их активацииIL-2(т.е. наLAK-клет-ках — см. далее). Лиганды для этих рецепторов — слабоохарактеризованные стрессорные молекулы, экспрессия которых индуцируется вирусами (показано для вирусов гриппа и Сендай). Активационные свойства рецепторов обусловлены связью NKp46 и NKp30 с полипептидными цепями CD3ζ и FcεRIγ, a NKp44 — с цепьюDP-12.Перечисленные цепи содержат в своей цитоплазматической части активационный мотив ITAM. К активационным рецепторам принадлежит белок CD94/NKG2C (тоже связанный сDP-12)

158

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

группы NKG2, которая будет охарактеризована при описании ингибирующих рецепторов.

Fc-рецепторFcγRIII (CD16) тоже относят к активационным рецепторамNK-клеток.FcγRIII обусловливает активацию зрелыхNK-клетокв ответ на взаимодействие склетками-мишенями,опсонизированнымиIgG-анти-телами. Этот рецептор описан вместе с другимиFcγ-рецепторамивыше (см. раздел 2.3.4.2).

2.4.3.2. Ингибирующие рецепторы естественных киллеров

Основная функция ингибирующих рецепторов — предотвращение контактного цитолиза клеток-мишеней,несущих те же молекулыМНС-I,что и самаNK-клетка.Эту функцию можно объяснить концепцией «потери своего», состоящей в том, что киллерная активностьNK-клетокраспространяется только на клетки, не имеющие или утратившие признаки генетической идентичности сNK-клеткой.Клетки с выраженной экспрессией молекулMHC-I(т.е. молекул MHC, присутствующих в норме практически на всех ядросодержащих клетках организма) не подвергаются контактному цитолизу естественными киллерами даже при инфицировании, трансформации и в условиях клеточного стресса. Эти ограничения обусловливают активацию киллеров только при отсутствии наклетке-мишенитаких же молекулМНС-I(рис. 2.35). Концепция «потери своего» в настоящее время общепринята, однако в нее внесены некоторые изменения: ведущую роль отдают балансу сдерживающего эффекта молекулМНС-Iи активирующего эффекта стрессорных молекул — лигандов активирующих рецепторовNK-клеток.

Цитолиз собственных клеток предотвращается при помощи ингибирующих рецепторов, представленных несколькими группами мембранных молекул NK-клеток.По структуре и особенностям распознавания выделяют несколько групп ингибирующих рецепторов естественных киллеров. Все они распознают молекулыМНС-I:одна группа рецепторов распознает все молекулыМНС-Iнезависимо от их аллельной принадлежности; другая распознает определенные (широко распространенные) аллельные формы.

К рецепторам первой группы относят CD94/NKG2 и LILR (от Leukocyte Ig-like receptor), экспрессируемые и CD56hi и CD56lo NK-клетками.Рецепторы группы CD94/NKG2 — гетеродимеры, включающие практически лишенную цитоплазматической части неполиморфную цепь CD94 и один из четырех вариантов молекул NKG2 — A, C, Е или F. Описанная выше активационная молекула NKG2D не связана с белками группы NKG2 ни генетически, ни структурно, ни функционально и получила сходное наименование в связи с обстоятельствами ее открытия. Белки NKG2 —С-лектинысС-концом,направленным наружу клетки (белки II типа). Из 4 рецепторов CD94/NKG2 ингибирующие только три (А, Е и F), а NKG2С — активирующий (см. выше). Цитоплазматическая часть NKG2A содержит последовательность ITIM. Рецепторы группы CD94/NKG2 (и ингибирующие, и активирующие) распознают неклассические молекулы МНС —HLA-Е,характеризующиеся слабовыраженным полиморфизмом. Входящие в составHLA-Еи презентируемые ею пептиды представляют собой фрагменты лидирующей последовательности белковМНС-I.

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

159

а Ингибирующий рецептор

Нет ни МНС:I,

Ответ

отсутствует

ни активиру:

 

ющего лиганда

 

Активирующий рецептор

б

Есть МНС:I,

Ответ

нет активиру:

отсутствует

ющего лиганда

 

в

Нет МНС:I,

NK,клетка

есть активиру:

повреждает

ющий лиганд

клетку,мишень

г

Есть и МНС:I,

Результат

зависит

и активиру:

от баланса

ющий лиганд

сигналов

 

Рис. 2.35. Варианты реакций естественных киллеров в зависимости от экспрессии наклетках-мишеняхмолекулMHC-Iи активирующих лигандов

Другая группа включает рецепторы охарактеризованной выше группы KIR, экспрессированные на CD56dim NK-клетках.Эти рецепторы распознают распространенные аллельные формы молекулыМНС-I—HLA-C,режеHLA-A,HLA-BиHLA-G,причем эти молекулы должны содержать не толькоН-цепь,но иβ2-микроглобулини встроенный пептид. Как уже было отмечено, молекулы KIR могут проявлять активационные или ингибирующие свойства в зависимости от строения их цитоплазматической части. Ингибирующие рецепторы (в группе KIR они составляют большинство — 9 из 15) имеют длинный цитоплазматический участок (вариант L), содержащий последовательность ITIM. Через нее рецептор контактирует с

160

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

тирозинфосфатазами семейства SHР1, SHР2 и SHIP, дефосфорилирующими активированные белки, и тем самым прерывающими активационный сигнал. L- и S-формыаналогичных рецепторов, как правило, распознают одни и те же аллельные вариантыHLA-C,но оказывают противоположный эффект.NK-клеткимышей слабо экспрессируютKIR-рецепторы.Однако они имеют большую группу (8 членов) ингибиторных рецепторов семейства Ly49, отсутствующих у человека. Ly49, как и KIR, распознают аллельные варианты молекулМНС-I.

2.4.4. Эффекторные функции естественных киллеров

2.4.4.1. Контактный цитолиз и его стадии

Основная функция естественных киллеров — цитолиз клеток, несущих признаки трансформации, инфицирования или клеточного стресса, при отсутствии на них собственных молекул MHC-I.Как известно, большую роль в разрушении клеток (особенно клеток патогенов) играют лейкоциты миелоидного ряда. Однако миелоидные клетки осуществляют цитолиз преимущественно путем фагоцитоза (внутриклеточный цитолиз) или секреции цитотоксических субстанций (внеклеточный цитолиз). Лимфоциты (естественные киллеры и цитотоксическиеТ-лимфоциты)индуцируют гибельклеток-мишенейдоставляя вклетки-мишенилетальные вещества или поставляя им киллерные сигналы. Эту форму цитотоксичности обозначают как контактный цитолиз. Макрофаги и нейтрофилы тоже могут осуществлять такие реакции, но скорее в виде исключения.

Вреакции контактного цитолиза выделяют 4 этапа:

–распознавание естественным киллером клетки-мишении формирование с ней контакта;

–активация естественных киллеров;

–программирование гибели клеток-мишеней;

–уничтожение клетки-мишени.

Всего контактный цитолиз занимает 1–2часа.

На 1-мэтапе реакции происходит формирование зоны контакта (иммунного синапса) между киллером иклеткой-мишенью.Несмотря на сложность этого процесса, он осуществляется очень быстро — в течение1,5–2мин. Важная особенность этого этапа — его зависимость от ионов Mg2+, необходимых для установления межклеточных контактов. При формировании синапса происходит взаимодействие молекул адгезии, а затем активационных или ингибиторных рецепторовNK-клетокс их лигандами.

В активации NK-клеткиучаствуют сигналы, генерируемые при взаимодействии активационных рецепторов с их лигандами. Результат такой активации — секреция киллерной клеткой предназначенных для осуществления цитолиза молекул в микрополость между контактирующими клетками или экспрессия мембранных индукторов клеточной гибели.

Программирование лизиса состоит в доставке через образованную перфорином трансмембранную пору в клетку-мишеньгранул, содержащих гранзимы, или передаче киллерного сигнала через апоптотические рецепторы. После этого этапа предотвратить гибельклетки-мишениуже невозможно, даже нарушив контакт склеткой-киллером.

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

161

Гибель клетки-мишени,происходящая на4-мэтапе, осуществляется по механизму апоптоза и состоит в ее «сморщивании», уменьшении размера, фрагментации ДНК без существенного нарушения проницаемости мембраны. Погибшие клетки быстро подвергаются фагоцитозу.NK-клеткипри этом не только сохраняют жизнеспособность, но вскоре снова могут участвовать в аналогичных актах цитолиза (феномен рециклинга).

Следует отметить, что в большинстве случаев свежевыделенные опухолевые клетки не становятся мишенью естественных киллеров. Это связано с сохранением на таких клетках молекул МНС-Iи, возможно, недостаточной степенью экспрессии стрессорных молекул. Только немногие искусственно полученные линии опухолевых клеток подвергаются цитолизу естественными киллерамиin vitro. Обычно в качестве мишенейNK-клетокиспользуют клетки эритромиелоидного лейкоза человека К562.

2.4.4.2. Цитолитический иммунный синапс и передача сигнала от рецепторов естественных киллеров

Механизмы перечисленных этапов контактного цитолиза в настоящее время изучены достаточно полно. Иммунный синапс, называемый также супрамолекулярным активационным кластером (SMAC — Supramolecular activation cluster), — универсальная основа взаимодействия клеток при презентации антигена (см. раздел 3.5.1.3) и осуществлении контактного киллинга. Формирование иммунного синапса происходит с участием двух классов молекул — молекул адгезии, формирующих контакт между клетками,

ирецепторных молекул и их мишеней, обусловливающих специфический характер взаимодействия. В запуске активационных сигналов участвуют связанные с рецепторами ферменты и адапторные белки, доставляемые в синапс в составе рафтов — обогащенных сфинголипидами и холестерином липидных доменов в составе клеточной мембраны.

Синапс, образующийся при контактном цитолизе клеток-мишенейестественными киллерами илиТ-лимфоцитами(см. раздел 3.6.1.1), называют цитотоксическим иммунным синапсом (рис. 2.36). Для его формирования необходимо отсутствие ингибирующих сигналов (экспрессияМНС-I)и распознаваниемолекул-мишенейактивирующими рецепторами. Решающую

роль на начальном этапе формирования такого синапса играют молекулы адгезии — β2-интегрины(LFA-1,Mac-1— со стороны киллера) и их рецепторы (особенноICAM-1,ICAM-2— со стороныклетки-мишени),а также молекула CD2 и ее рецептор CD58. Уже на этом этапе происходит мобилизация к синапсу некоторых внутриклеточных структур — компонентов цитоскелета и ферментов. При помощи белка талина устанавливается связь синапса с цитоскелетом и происходит полимеризация актина (формированиеF-актина),осуществляемая с участием белка WASP (отWiskott–Aldrich syndrome protein), играющего роль посредника между актиновыми нитями

имембраной клетки. С участием F-актинапроисходит перемещение рафтов и формируется организующий центр микротрубочек. Микротрубочки ориентируются по направлению кклетке-мишени,и по ним к синапсу

транспортируются гранулы, содержащие перфорин. К синапсу в составе рафтов доставляется PLC (изоформа γ), адапторные белки LAT, SLP-76,протеинкиназы Fyn, Lck, Syk,ZAP-70,Itk, PKC (изоформа θ).

162

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

Гранзим B

Перфорин

Экзоцитоз

гранул

CTL или NK:клетка

Клетка:мишень

Микрополость между

ЦТЛ и клеткой:мишенью

Перфориновые поры

Гранзим B, проникший

в клетку:мишень через поры

Рис. 2.36. Структура цитолитического синапса. Цитолитический синапс формируется при распознавании киллеромклетки-мишени.Синапс стабилизируется молекулами адгезии. В его центральной части формируется микрополость, в которую секретируется перфорин, гранзимы и другие участвующие в цитолизе вещества. Секреция ориентирована таким образом, что акцептором этих веществ становится мембранаклетки-мишени.Далее — см. текст

В центре синапса на мембране NK-клетокрасположены активационные рецепторы, а на мембранеклеток-мишеней— их лиганды. При взаимодействии активационного рецептора NKG2D с лигандом происходит перекрестное связываение 2 рецепторов. Это необходимо для нековалентного взаимодействия NKG2D с адапторными белкамиDAP-10(два белкаDAP-10на 1 рецептор). При этом происходит фосфорилирование мотива YXXM в молекулеDAP-10(при участии тирозинкиназ Src) и запускается активационный сигнал, передаваемый через PI3K. Происходит формирование мультимолекулярного комплекса, включающего 2 молекулы рецептора NKG2D, 4 молекулы белкаDAP-10,p85-субъединицукиназы PI3K, адапторный белок Grb2 иGEF-белок(GEF —Guanine nucleotide exchange factor) Vav1. Это приводит к активации не только PI3K, но и PLCγ, а также ГТФазы семейства Rho. Затем

впроцесс вовлекаются киназы р38, Jak3, EKK1/2, MEK1/2 и транскрипционный фактор STAT5 — компоненты нескольких параллельных сигнальных путей. Результат этой последовательности молекулярных событий — мобилизация ионов Са2+ из внутриклеточных депо и индукция ряда транскрипционных факторов (в частности NFκB иAP-1),ответственных за экспрессию активационных генов. Это обеспечивает ответNK-клеток,проявляющийся

водной из двух основных форм — развитии цитотоксической реакции (в случае CD56dim клеток, или синтезе цитокинов в случае CD56bright клеток.

При связывании лиганда FcγRIII NK-клетокактивация происходит сходным образом. При взаимодействии сFc-фрагментомIgG происходит

studfiles.net

Ярилин - Иммунология

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

153

CD34. На последнем этапе созревания NK-клеткапроходит несколько актов деления.IL-15-зависимаяпередача сигнала играет ключевую роль на этом этапе развитияNK-клеток.Переход от стадии NKP к зрелымNK-клеткамблокируется при выключении генов самогоIL-15,α-цепиего рецептора и связанной с ней тирозинкиназы Jak3, а также транскрипционных факторов STAT5 (a и b), обеспечивающих передачу сигнала от рецептора, и факторовIRF-1иIRF-2,необходимых для секрецииIL-15.

Зрелые NK-клеткипокидают костный мозг и мигрируют в периферический отдел иммунной системы. Их расселение существенно отличается от распределения Т- иВ-лимфоцитов.Значительная частьNK-клетокнаходится в циркуляции, составляя около 10%(5–15%)числа лимфоцитов периферической крови. Естественные киллеры содержатся в синусоидах печени, эндометрии матки и некоторых других солидных органах. Их содержание в лимфатических узлах и селезенке невелико(2,5–5%).В селезенкеNK-клеткилокализованы в основном в красной пульпе. Расселение естественных киллеров обусловено экспрессированными на их поверхности хемокиновыми рецепторами: CXCR4, CCR1 и CCR5. Эти рецепторы определяют миграцию клеток по градиенту хемокинов: CXCL12(SDF-1)и многихβ-хемокинов.Только небольшая их часть (5%NK-клетоккрови) экспрессирует рецептор CCR7, участвующий в преодолении эндотелиального барьера в посткапиллярных венулах и миграции лимфоцитов вТ-зонывторичных лимфоидныех органов. НаNK-клетках,кроме того, экспрессирован рецептор для фракталкина СX3СR.

Естественные киллеры — короткоживущие клетки (время полужизни составляет 7–10сут). Как уже отмечалось, выживаемостьNK-клетокзависит отIL-15.При отсутствииIL-15они быстро погибают; при этом перенесенныеNK-клеткине приживаются.IL-15не действут на рецепторыNK-кле-ток напрямую. Этот цитокин предварительно связывают вспомогательные клетки и представляют его естественным киллерам, удлинняя действие и существенно повышая его эффект. Дополнительную роль в поддержании жизнеспособностиNK-клетокиграетIL-7.При снижении численностиNK-клетокзапускается механизм гомеостатической пролиферации, также обусловленныйIL-15иIL-7.

2.4.3. Рецепторы естественных киллеров

Как уже отмечалось выше, по особенностям распознавания чужеродных агентов NK-клеткиотличаются как от миелоидных клеток врожденного, так и от лимфоидных клеток адаптивного иммунитета. Тем не менее по данному параметру они наиболее близки кТ-лимфоцитам,поскольку способны распознаватьМНС-Iв качестве маркера собственных клеток.NK-клеткиэкспрессируют множество рецепторов (табл. 2.23). Описано несколько семействNK-рецепторов(рис. 2.33). Многие рецепторные белкиNK-клетоккодируются генамиNK-комплекса(у человека локализован в коротком плече хромосомы 12). Согласно вызываемому эффекту (мобилизация или подавление функциональной активности) выделяют активирующие и ингибирующие рецепторыNK-клеток(причем и те и другие могут входить в состав одного семейства).

Таблица 2.23. Рецепторы естественных киллеров

154

 

 

 

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Название

Обозначение

 

Функция

Мотив, пере-

Лиганды

 

согласно

 

 

дающий

 

 

CD-номенклатуре

 

сигнал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KIR

 

 

 

 

 

 

 

 

KIR2DL1

СD158a

 

И

ITIM

HLA-Cw2,4,5,6

 

 

 

 

 

(S77/N80)

 

 

 

 

 

 

KIR2DL2

СD158b1

 

И

ITIM

HLA-Cw1,3,7,8

 

 

 

 

 

(S77/N80)

 

 

 

 

 

 

KIR2DL3

СD158b2

 

И

ITIM

HLA-Cw(S77/N80)

 

 

 

 

 

 

KIR2DL4

СD158d

 

И

FcεRIγ/ITIM

HLA-G

 

 

 

 

 

 

KIR2DL5A

СD158e1

 

И

ITIM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

KIR2DL5B

 

 

И

ITIM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

KIR3DL1

СD158e1

 

И

ITIM

HLA-Bw4

 

 

 

 

 

 

KIR3DL2

СD158k

 

И

ITIM

HLA-A

 

 

 

 

 

 

KIR3DL3

СD158z

 

И

ITIM

HLA-A3,11

 

 

 

 

 

 

KIR2DS1

СD158h

 

А

DAP12/ITAM

HLA-Cw2,4,5,6

 

 

 

 

 

 

KIR2DS2

СD158j

 

А

DAP12/ITAM

HLA-Cw1,3,7,8

 

 

 

 

 

 

KIR2DS3

 

 

А

DAP12/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

KIR2DS4

СD158i

 

А

DAP12/ITAM

HLA-Cw4

 

 

 

 

 

 

KIR2DS5

СD158g

 

А

DAP12/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

KIR3DS1

СD158e2

 

А

DAP12/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

 

 

CD94/NKG2

 

 

 

 

 

 

 

 

СD94/NKG2A

CD94/CD95a

 

И

ITIM

HLA-E

 

 

 

 

 

 

СD94/NKG2E

CD94/CD95e

 

И

ITIM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

СD94/NKG2F

CD94/CD95f

 

И

ITIM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

СD94/NKG2C

CD94/CD95g

 

А

DAP12/ITAM

HLA-E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NKG2D

 

 

 

 

 

 

 

 

NKG2D

Нет

 

А

DAP10/

MIC A, B;

 

 

 

 

YХХM

ULBP 1-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LILR

 

 

 

 

 

 

 

 

LILRB1

CD85j

 

И

ITIM

HLA-A,B,C,E,F,G;

 

 

 

 

 

CMV

 

 

 

 

 

 

LILRB2

CD85k

 

И

ITIM

HLA-F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FcR

 

 

 

 

 

 

 

 

FcγRIII

CD16

 

A

ITAM

IgG1, IgG3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NCR

 

 

 

 

 

 

 

 

NKp46

Нет

 

A

CD3ζ/ITAM,

Не установлены

 

 

 

 

FcεRIγ/ITAM

 

 

 

 

 

 

 

NKp30

Нет

 

A

CD3ζ/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

NKp44

Нет

 

A

DP-12/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

И — ингибирование; А — активация.

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

155

KIR3DL

KIR2DL

KIR3DS/DAP12

KIR2DS/DAP12

CD94/NKG2A

NKG2D:S/DAP10

LIRLB1

Ig:Домен

Лектиновый

домен

ITIM

ITAM

YXXM

Рис. 2.33. Схема строения основных рецепторов естественных киллеров. Наличие мотива ITAM или ITIМ в цитоплазматической части молекулы или в дополнительной полипептидной цепи определяет тип рецептора — активирующий или ингибирующий

2.4.3.1. Активирующие рецепторы естественных киллеров

К активирующим относят рецепторы нескольких групп. Основной из них — рецептор NKG2D — гомодимерный трансмембранный белок II типа (наружу направлен С-конецмолекулы),С-лектин(т.е.Са2+-зависимыйуглеводсвязывающий белок). В мембране NKG2D электростатически связан с адапторным белкомDAP-10,имеющим в своей цитоплазматической части активационный мотив YXXM (образован остатками тирозина и метионина, разделенными двумя любыми аминокислотными остатками). При связывании рецептора с лигандом происходит фосфорилирование остатка тирозина в этом мотиве, что обеспечивает взаимодействие YXXM с липидной киназой — PI3K, приводящее к ее фосфорилированию и активации.

156 Глава 2. Врожденный иммунитет

Далее активационный сигнал посупает в ядро, где происходит индукция комплекса генов, связанных с цитолизом. NKG2D несут все NK-клетки,а также некоторыеТ-лимфоцитыи макрофаги (что свидетельствует об относительности разделения типов распознавания между клетками различного гистогенетического происхождения).

Лигандами NKG2D служит особый тип молекул, кодируемых генами MHC I классаMICA иMICB. По своей третичной структуре продукты этих генов сходны с молекуламиМНС-I(см. раздел 3.2.2), что и определило их название (MIC — отMНC class I-related chain). Другая группа лигандов NKG2D включает 4 белка ULBP (отUL-16 binding proteins), нумеруемые от 1 до 4. Молекулы MIC содержат 3 внеклеточных домена, организованных подобно доменамМНС-I.От молекулМНС-Iих отличают 2 важные особенности: в состав MIC не входитβ2-микроглобулини их2-йи3-йдомены (считая от клеточной мембраны) не имеют свойственного молекуламМНС-Iжелобка, предназначенного для связывания антигенного пептида (рис. 2.34). Молекулы ULBP имеют сходное строение, но содержат 2 домена. Таким образом, ни MIC, ни ULBP не имеют отношения к презентации антигена. С другой стороны, сами геныMICA иMICB, располагающиеся в комплексе МНС рядом с геномHLA-B,высокополиморфны (соответственно, 54 и 18 аллелей).

Роль этих молекул как объекта распознавания NK-клеткамиобусловлена их экспрессией только на трансформированных, инфицированых или подвергшихся стрессорному воздействию клетках. Контроль экспрессии генов, кодирующих MIC и ULBP, аналогичен контролю экспрессии классических стрессорных генов белков теплового шока. Вирусная инфекция индуцирует экспрессию стрессорных белков семейств MIC и ULBP, а экспрессируемый при этом белок теплового шока HSP60 маскирует молекулу

Антигенный пептид

 

 

α2

α1

α2

α1

α3

β2

α3

 

M

 

 

 

 

Мембрана

Молекула МНС класса I

Стрессорная молекула MIC

Рис. 2.34. Сопоставление структуры молекулMHC-Iи MIC. При значительном сходстве общего плана строения молекул обращает на себя внимание отсутствие в МIC полости для связывания пептида, а также ассоциированной молекулыβ2-мик-роглобулина

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

157

HLA-E,распознаваемую ингибирующими рецепторами. Иногда индукция вирусамибелков-активаторовNK-клетокопределяет видовую устойчивость к данному вирусу. Так, устойчивость мышей к цитомегаловирусу связывают с индукцией этим вирусом белка m17, распознаваемого активационным вариантом рецепторов.

При развитии некоторых опухолей выявлена индукция стрессорных белков, особенно относящихся к группе MIC. Однако опухолевые клетки не только экспрессируют молекулы MIC, но и секретируют их в растворимой форме, что может привести к ослаблению реакции NK-клетокна эти молекулы (см. раздел 4.1.2.4). Таким образом, экспрессия лигандов NKG2D сигнализирует об опасности, вызванной индуцированным изменением клетки. Иммунная система при этом обеспечивает не исправление, а элиминацию таких клеток (при участииNK-лимфоцитов).

Группа NK-рецепторовсемейства KIR (отKiller cell Ig-like receptor) включает 15 молекул. Рецепторы этой группы — трансмембранные белки суперсемейства иммуноглобулинов, с 2 или 3 внеклеточными доменами (что отражено в названии рецепторов в виде символов 2D или 3D соответственно).KIR-рецепторыхарактерны дляNK-клетокчеловека и слабо представлены у мышей. Из них 9 обладают ингибирующими свойствами и 6 — активирующими, что определяется строением цитоплазматической части молекулы. Она может быть длинной (тип L —long) или короткой (тип S —shоrt).S-вари-ант цитоплазматической части KIR связан с белком DAP12, содержащим последовательность ITAM и, следовательно, передающей активационные сигналы. Последовательность аминокислотных остатков в ITAM можно выразить формулойYХХI/Lx(6–12)YХХI/L,где Y — остаток тирозина; L — лейцина; I — изолейцина; Х — любой остаток.L-варинтцитоплазматической части KIR содержит ингибирующий мотив ITIM (I/V/L/SХYХХL, где Y — остаток тирозина; L — лейцина; I — изолейцина; V — валина; S — серина; Х — любой остаток), через который в клетку передаются супрессирующие сигналы. Принадлежность рецепторов KIR к этим 2 функциональным группам предствлена в табл. 2.23. Лиганды активирующихKIR-рецепторовне всегда известны (для некоторыхKIR-рецепторов— аллельные варианты молекулHLA-C).Например, молекулы KIR2DS2 и KIR2DS3 распознают аллелиHLA-CCw1, Cw3, Cw7, Cw8, содержащие вα1-доменеН-цепив77-йпозиции остаток серина, а в80-йпозиции — аспарагина.

Существует еще несколько активационных рецепторов NK-клеток,природа и особенности функционирования которых изучены слабее. К ним относят белки NKp46, NKp30 и NKp44, объединяемые в группу NCR (отNatural cytotoxity receptors). NKp46 и NKp30 экспрессируются на всехNK-клеткахконститутивно, хотя и в неодинаковой степени, а рецептор NKp44 наNK-клетках— только после их активацииIL-2(т.е. наLAK-клет-ках — см. далее). Лиганды для этих рецепторов — слабоохарактеризованные стрессорные молекулы, экспрессия которых индуцируется вирусами (показано для вирусов гриппа и Сендай). Активационные свойства рецепторов обусловлены связью NKp46 и NKp30 с полипептидными цепями CD3ζ и FcεRIγ, a NKp44 — с цепьюDP-12.Перечисленные цепи содержат в своей цитоплазматической части активационный мотив ITAM. К активационным рецепторам принадлежит белок CD94/NKG2C (тоже связанный сDP-12)

158

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

группы NKG2, которая будет охарактеризована при описании ингибирующих рецепторов.

Fc-рецепторFcγRIII (CD16) тоже относят к активационным рецепторамNK-клеток.FcγRIII обусловливает активацию зрелыхNK-клетокв ответ на взаимодействие склетками-мишенями,опсонизированнымиIgG-анти-телами. Этот рецептор описан вместе с другимиFcγ-рецепторамивыше (см. раздел 2.3.4.2).

2.4.3.2. Ингибирующие рецепторы естественных киллеров

Основная функция ингибирующих рецепторов — предотвращение контактного цитолиза клеток-мишеней,несущих те же молекулыМНС-I,что и самаNK-клетка.Эту функцию можно объяснить концепцией «потери своего», состоящей в том, что киллерная активностьNK-клетокраспространяется только на клетки, не имеющие или утратившие признаки генетической идентичности сNK-клеткой.Клетки с выраженной экспрессией молекулMHC-I(т.е. молекул MHC, присутствующих в норме практически на всех ядросодержащих клетках организма) не подвергаются контактному цитолизу естественными киллерами даже при инфицировании, трансформации и в условиях клеточного стресса. Эти ограничения обусловливают активацию киллеров только при отсутствии наклетке-мишенитаких же молекулМНС-I(рис. 2.35). Концепция «потери своего» в настоящее время общепринята, однако в нее внесены некоторые изменения: ведущую роль отдают балансу сдерживающего эффекта молекулМНС-Iи активирующего эффекта стрессорных молекул — лигандов активирующих рецепторовNK-клеток.

Цитолиз собственных клеток предотвращается при помощи ингибирующих рецепторов, представленных несколькими группами мембранных молекул NK-клеток.По структуре и особенностям распознавания выделяют несколько групп ингибирующих рецепторов естественных киллеров. Все они распознают молекулыМНС-I:одна группа рецепторов распознает все молекулыМНС-Iнезависимо от их аллельной принадлежности; другая распознает определенные (широко распространенные) аллельные формы.

К рецепторам первой группы относят CD94/NKG2 и LILR (от Leukocyte Ig-like receptor), экспрессируемые и CD56hi и CD56lo NK-клетками.Рецепторы группы CD94/NKG2 — гетеродимеры, включающие практически лишенную цитоплазматической части неполиморфную цепь CD94 и один из четырех вариантов молекул NKG2 — A, C, Е или F. Описанная выше активационная молекула NKG2D не связана с белками группы NKG2 ни генетически, ни структурно, ни функционально и получила сходное наименование в связи с обстоятельствами ее открытия. Белки NKG2 —С-лектинысС-концом,направленным наружу клетки (белки II типа). Из 4 рецепторов CD94/NKG2 ингибирующие только три (А, Е и F), а NKG2С — активирующий (см. выше). Цитоплазматическая часть NKG2A содержит последовательность ITIM. Рецепторы группы CD94/NKG2 (и ингибирующие, и активирующие) распознают неклассические молекулы МНС —HLA-Е,характеризующиеся слабовыраженным полиморфизмом. Входящие в составHLA-Еи презентируемые ею пептиды представляют собой фрагменты лидирующей последовательности белковМНС-I.

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

159

а Ингибирующий рецептор

Нет ни МНС:I,

Ответ

отсутствует

ни активиру:

 

ющего лиганда

 

Активирующий рецептор

б

Есть МНС:I,

Ответ

нет активиру:

отсутствует

ющего лиганда

 

в

Нет МНС:I,

NK,клетка

есть активиру:

повреждает

ющий лиганд

клетку,мишень

г

Есть и МНС:I,

Результат

зависит

и активиру:

от баланса

ющий лиганд

сигналов

 

Рис. 2.35. Варианты реакций естественных киллеров в зависимости от экспрессии наклетках-мишеняхмолекулMHC-Iи активирующих лигандов

Другая группа включает рецепторы охарактеризованной выше группы KIR, экспрессированные на CD56dim NK-клетках.Эти рецепторы распознают распространенные аллельные формы молекулыМНС-I—HLA-C,режеHLA-A,HLA-BиHLA-G,причем эти молекулы должны содержать не толькоН-цепь,но иβ2-микроглобулини встроенный пептид. Как уже было отмечено, молекулы KIR могут проявлять активационные или ингибирующие свойства в зависимости от строения их цитоплазматической части. Ингибирующие рецепторы (в группе KIR они составляют большинство — 9 из 15) имеют длинный цитоплазматический участок (вариант L), содержащий последовательность ITIM. Через нее рецептор контактирует с

160

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

тирозинфосфатазами семейства SHР1, SHР2 и SHIP, дефосфорилирующими активированные белки, и тем самым прерывающими активационный сигнал. L- и S-формыаналогичных рецепторов, как правило, распознают одни и те же аллельные вариантыHLA-C,но оказывают противоположный эффект.NK-клеткимышей слабо экспрессируютKIR-рецепторы.Однако они имеют большую группу (8 членов) ингибиторных рецепторов семейства Ly49, отсутствующих у человека. Ly49, как и KIR, распознают аллельные варианты молекулМНС-I.

2.4.4. Эффекторные функции естественных киллеров

2.4.4.1. Контактный цитолиз и его стадии

Основная функция естественных киллеров — цитолиз клеток, несущих признаки трансформации, инфицирования или клеточного стресса, при отсутствии на них собственных молекул MHC-I.Как известно, большую роль в разрушении клеток (особенно клеток патогенов) играют лейкоциты миелоидного ряда. Однако миелоидные клетки осуществляют цитолиз преимущественно путем фагоцитоза (внутриклеточный цитолиз) или секреции цитотоксических субстанций (внеклеточный цитолиз). Лимфоциты (естественные киллеры и цитотоксическиеТ-лимфоциты)индуцируют гибельклеток-мишенейдоставляя вклетки-мишенилетальные вещества или поставляя им киллерные сигналы. Эту форму цитотоксичности обозначают как контактный цитолиз. Макрофаги и нейтрофилы тоже могут осуществлять такие реакции, но скорее в виде исключения.

Вреакции контактного цитолиза выделяют 4 этапа:

–распознавание естественным киллером клетки-мишении формирование с ней контакта;

–активация естественных киллеров;

–программирование гибели клеток-мишеней;

–уничтожение клетки-мишени.

Всего контактный цитолиз занимает 1–2часа.

На 1-мэтапе реакции происходит формирование зоны контакта (иммунного синапса) между киллером иклеткой-мишенью.Несмотря на сложность этого процесса, он осуществляется очень быстро — в течение1,5–2мин. Важная особенность этого этапа — его зависимость от ионов Mg2+, необходимых для установления межклеточных контактов. При формировании синапса происходит взаимодействие молекул адгезии, а затем активационных или ингибиторных рецепторовNK-клетокс их лигандами.

В активации NK-клеткиучаствуют сигналы, генерируемые при взаимодействии активационных рецепторов с их лигандами. Результат такой активации — секреция киллерной клеткой предназначенных для осуществления цитолиза молекул в микрополость между контактирующими клетками или экспрессия мембранных индукторов клеточной гибели.

Программирование лизиса состоит в доставке через образованную перфорином трансмембранную пору в клетку-мишеньгранул, содержащих гранзимы, или передаче киллерного сигнала через апоптотические рецепторы. После этого этапа предотвратить гибельклетки-мишениуже невозможно, даже нарушив контакт склеткой-киллером.

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

161

Гибель клетки-мишени,происходящая на4-мэтапе, осуществляется по механизму апоптоза и состоит в ее «сморщивании», уменьшении размера, фрагментации ДНК без существенного нарушения проницаемости мембраны. Погибшие клетки быстро подвергаются фагоцитозу.NK-клеткипри этом не только сохраняют жизнеспособность, но вскоре снова могут участвовать в аналогичных актах цитолиза (феномен рециклинга).

Следует отметить, что в большинстве случаев свежевыделенные опухолевые клетки не становятся мишенью естественных киллеров. Это связано с сохранением на таких клетках молекул МНС-Iи, возможно, недостаточной степенью экспрессии стрессорных молекул. Только немногие искусственно полученные линии опухолевых клеток подвергаются цитолизу естественными киллерамиin vitro. Обычно в качестве мишенейNK-клетокиспользуют клетки эритромиелоидного лейкоза человека К562.

2.4.4.2. Цитолитический иммунный синапс и передача сигнала от рецепторов естественных киллеров

Механизмы перечисленных этапов контактного цитолиза в настоящее время изучены достаточно полно. Иммунный синапс, называемый также супрамолекулярным активационным кластером (SMAC — Supramolecular activation cluster), — универсальная основа взаимодействия клеток при презентации антигена (см. раздел 3.5.1.3) и осуществлении контактного киллинга. Формирование иммунного синапса происходит с участием двух классов молекул — молекул адгезии, формирующих контакт между клетками,

ирецепторных молекул и их мишеней, обусловливающих специфический характер взаимодействия. В запуске активационных сигналов участвуют связанные с рецепторами ферменты и адапторные белки, доставляемые в синапс в составе рафтов — обогащенных сфинголипидами и холестерином липидных доменов в составе клеточной мембраны.

Синапс, образующийся при контактном цитолизе клеток-мишенейестественными киллерами илиТ-лимфоцитами(см. раздел 3.6.1.1), называют цитотоксическим иммунным синапсом (рис. 2.36). Для его формирования необходимо отсутствие ингибирующих сигналов (экспрессияМНС-I)и распознаваниемолекул-мишенейактивирующими рецепторами. Решающую

роль на начальном этапе формирования такого синапса играют молекулы адгезии — β2-интегрины(LFA-1,Mac-1— со стороны киллера) и их рецепторы (особенноICAM-1,ICAM-2— со стороныклетки-мишени),а также молекула CD2 и ее рецептор CD58. Уже на этом этапе происходит мобилизация к синапсу некоторых внутриклеточных структур — компонентов цитоскелета и ферментов. При помощи белка талина устанавливается связь синапса с цитоскелетом и происходит полимеризация актина (формированиеF-актина),осуществляемая с участием белка WASP (отWiskott–Aldrich syndrome protein), играющего роль посредника между актиновыми нитями

имембраной клетки. С участием F-актинапроисходит перемещение рафтов и формируется организующий центр микротрубочек. Микротрубочки ориентируются по направлению кклетке-мишени,и по ним к синапсу

транспортируются гранулы, содержащие перфорин. К синапсу в составе рафтов доставляется PLC (изоформа γ), адапторные белки LAT, SLP-76,протеинкиназы Fyn, Lck, Syk,ZAP-70,Itk, PKC (изоформа θ).

162

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

Гранзим B

Перфорин

Экзоцитоз

гранул

CTL или NK:клетка

Клетка:мишень

Микрополость между

ЦТЛ и клеткой:мишенью

Перфориновые поры

Гранзим B, проникший

в клетку:мишень через поры

Рис. 2.36. Структура цитолитического синапса. Цитолитический синапс формируется при распознавании киллеромклетки-мишени.Синапс стабилизируется молекулами адгезии. В его центральной части формируется микрополость, в которую секретируется перфорин, гранзимы и другие участвующие в цитолизе вещества. Секреция ориентирована таким образом, что акцептором этих веществ становится мембранаклетки-мишени.Далее — см. текст

В центре синапса на мембране NK-клетокрасположены активационные рецепторы, а на мембранеклеток-мишеней— их лиганды. При взаимодействии активационного рецептора NKG2D с лигандом происходит перекрестное связываение 2 рецепторов. Это необходимо для нековалентного взаимодействия NKG2D с адапторными белкамиDAP-10(два белкаDAP-10на 1 рецептор). При этом происходит фосфорилирование мотива YXXM в молекулеDAP-10(при участии тирозинкиназ Src) и запускается активационный сигнал, передаваемый через PI3K. Происходит формирование мультимолекулярного комплекса, включающего 2 молекулы рецептора NKG2D, 4 молекулы белкаDAP-10,p85-субъединицукиназы PI3K, адапторный белок Grb2 иGEF-белок(GEF —Guanine nucleotide exchange factor) Vav1. Это приводит к активации не только PI3K, но и PLCγ, а также ГТФазы семейства Rho. Затем

впроцесс вовлекаются киназы р38, Jak3, EKK1/2, MEK1/2 и транскрипционный фактор STAT5 — компоненты нескольких параллельных сигнальных путей. Результат этой последовательности молекулярных событий — мобилизация ионов Са2+ из внутриклеточных депо и индукция ряда транскрипционных факторов (в частности NFκB иAP-1),ответственных за экспрессию активационных генов. Это обеспечивает ответNK-клеток,проявляющийся

водной из двух основных форм — развитии цитотоксической реакции (в случае CD56dim клеток, или синтезе цитокинов в случае CD56bright клеток.

При связывании лиганда FcγRIII NK-клетокактивация происходит сходным образом. При взаимодействии сFc-фрагментомIgG происходит

studfiles.net

Ярилин. Иммунология

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

153

CD34. На последнем этапе созревания NK-клеткапроходит несколько актов деления.IL-15-зависимаяпередача сигнала играет ключевую роль на этом этапе развитияNK-клеток.Переход от стадии NKP к зрелымNK-клеткамблокируется при выключении генов самогоIL-15,α-цепиего рецептора и связанной с ней тирозинкиназы Jak3, а также транскрипционных факторов STAT5 (a и b), обеспечивающих передачу сигнала от рецептора, и факторовIRF-1иIRF-2,необходимых для секрецииIL-15.

Зрелые NK-клеткипокидают костный мозг и мигрируют в периферический отдел иммунной системы. Их расселение существенно отличается от распределения Т- иВ-лимфоцитов.Значительная частьNK-клетокнаходится в циркуляции, составляя около 10%(5–15%)числа лимфоцитов периферической крови. Естественные киллеры содержатся в синусоидах печени, эндометрии матки и некоторых других солидных органах. Их содержание в лимфатических узлах и селезенке невелико(2,5–5%).В селезенкеNK-клеткилокализованы в основном в красной пульпе. Расселение естественных киллеров обусловено экспрессированными на их поверхности хемокиновыми рецепторами: CXCR4, CCR1 и CCR5. Эти рецепторы определяют миграцию клеток по градиенту хемокинов: CXCL12(SDF-1)и многихβ-хемокинов.Только небольшая их часть (5%NK-клетоккрови) экспрессирует рецептор CCR7, участвующий в преодолении эндотелиального барьера в посткапиллярных венулах и миграции лимфоцитов вТ-зонывторичных лимфоидныех органов. НаNK-клетках,кроме того, экспрессирован рецептор для фракталкина СX3СR.

Естественные киллеры — короткоживущие клетки (время полужизни составляет 7–10сут). Как уже отмечалось, выживаемостьNK-клетокзависит отIL-15.При отсутствииIL-15они быстро погибают; при этом перенесенныеNK-клеткине приживаются.IL-15не действут на рецепторыNK-кле-ток напрямую. Этот цитокин предварительно связывают вспомогательные клетки и представляют его естественным киллерам, удлинняя действие и существенно повышая его эффект. Дополнительную роль в поддержании жизнеспособностиNK-клетокиграетIL-7.При снижении численностиNK-клетокзапускается механизм гомеостатической пролиферации, также обусловленныйIL-15иIL-7.

2.4.3. Рецепторы естественных киллеров

Как уже отмечалось выше, по особенностям распознавания чужеродных агентов NK-клеткиотличаются как от миелоидных клеток врожденного, так и от лимфоидных клеток адаптивного иммунитета. Тем не менее по данному параметру они наиболее близки кТ-лимфоцитам,поскольку способны распознаватьМНС-Iв качестве маркера собственных клеток.NK-клеткиэкспрессируют множество рецепторов (табл. 2.23). Описано несколько семействNK-рецепторов(рис. 2.33). Многие рецепторные белкиNK-клетоккодируются генамиNK-комплекса(у человека локализован в коротком плече хромосомы 12). Согласно вызываемому эффекту (мобилизация или подавление функциональной активности) выделяют активирующие и ингибирующие рецепторыNK-клеток(причем и те и другие могут входить в состав одного семейства).

Таблица 2.23. Рецепторы естественных киллеров

154

 

 

 

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Название

Обозначение

 

Функция

Мотив, пере-

Лиганды

 

согласно

 

 

дающий

 

 

CD-номенклатуре

 

сигнал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KIR

 

 

 

 

 

 

 

 

KIR2DL1

СD158a

 

И

ITIM

HLA-Cw2,4,5,6

 

 

 

 

 

(S77/N80)

 

 

 

 

 

 

KIR2DL2

СD158b1

 

И

ITIM

HLA-Cw1,3,7,8

 

 

 

 

 

(S77/N80)

 

 

 

 

 

 

KIR2DL3

СD158b2

 

И

ITIM

HLA-Cw(S77/N80)

 

 

 

 

 

 

KIR2DL4

СD158d

 

И

FcεRIγ/ITIM

HLA-G

 

 

 

 

 

 

KIR2DL5A

СD158e1

 

И

ITIM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

KIR2DL5B

 

 

И

ITIM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

KIR3DL1

СD158e1

 

И

ITIM

HLA-Bw4

 

 

 

 

 

 

KIR3DL2

СD158k

 

И

ITIM

HLA-A

 

 

 

 

 

 

KIR3DL3

СD158z

 

И

ITIM

HLA-A3,11

 

 

 

 

 

 

KIR2DS1

СD158h

 

А

DAP12/ITAM

HLA-Cw2,4,5,6

 

 

 

 

 

 

KIR2DS2

СD158j

 

А

DAP12/ITAM

HLA-Cw1,3,7,8

 

 

 

 

 

 

KIR2DS3

 

 

А

DAP12/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

KIR2DS4

СD158i

 

А

DAP12/ITAM

HLA-Cw4

 

 

 

 

 

 

KIR2DS5

СD158g

 

А

DAP12/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

KIR3DS1

СD158e2

 

А

DAP12/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

 

 

CD94/NKG2

 

 

 

 

 

 

 

 

СD94/NKG2A

CD94/CD95a

 

И

ITIM

HLA-E

 

 

 

 

 

 

СD94/NKG2E

CD94/CD95e

 

И

ITIM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

СD94/NKG2F

CD94/CD95f

 

И

ITIM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

СD94/NKG2C

CD94/CD95g

 

А

DAP12/ITAM

HLA-E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NKG2D

 

 

 

 

 

 

 

 

NKG2D

Нет

 

А

DAP10/

MIC A, B;

 

 

 

 

YХХM

ULBP 1-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LILR

 

 

 

 

 

 

 

 

LILRB1

CD85j

 

И

ITIM

HLA-A,B,C,E,F,G;

 

 

 

 

 

CMV

 

 

 

 

 

 

LILRB2

CD85k

 

И

ITIM

HLA-F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FcR

 

 

 

 

 

 

 

 

FcγRIII

CD16

 

A

ITAM

IgG1, IgG3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NCR

 

 

 

 

 

 

 

 

NKp46

Нет

 

A

CD3ζ/ITAM,

Не установлены

 

 

 

 

FcεRIγ/ITAM

 

 

 

 

 

 

 

NKp30

Нет

 

A

CD3ζ/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

NKp44

Нет

 

A

DP-12/ITAM

Не установлены

 

 

 

 

 

 

И — ингибирование; А — активация.

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

155

KIR3DL

KIR2DL

KIR3DS/DAP12

KIR2DS/DAP12

CD94/NKG2A

NKG2D:S/DAP10

LIRLB1

Ig:Домен

Лектиновый

домен

ITIM

ITAM

YXXM

Рис. 2.33. Схема строения основных рецепторов естественных киллеров. Наличие мотива ITAM или ITIМ в цитоплазматической части молекулы или в дополнительной полипептидной цепи определяет тип рецептора — активирующий или ингибирующий

2.4.3.1. Активирующие рецепторы естественных киллеров

К активирующим относят рецепторы нескольких групп. Основной из них — рецептор NKG2D — гомодимерный трансмембранный белок II типа (наружу направлен С-конецмолекулы),С-лектин(т.е.Са2+-зависимыйуглеводсвязывающий белок). В мембране NKG2D электростатически связан с адапторным белкомDAP-10,имеющим в своей цитоплазматической части активационный мотив YXXM (образован остатками тирозина и метионина, разделенными двумя любыми аминокислотными остатками). При связывании рецептора с лигандом происходит фосфорилирование остатка тирозина в этом мотиве, что обеспечивает взаимодействие YXXM с липидной киназой — PI3K, приводящее к ее фосфорилированию и активации.

156 Глава 2. Врожденный иммунитет

Далее активационный сигнал посупает в ядро, где происходит индукция комплекса генов, связанных с цитолизом. NKG2D несут все NK-клетки,а также некоторыеТ-лимфоцитыи макрофаги (что свидетельствует об относительности разделения типов распознавания между клетками различного гистогенетического происхождения).

Лигандами NKG2D служит особый тип молекул, кодируемых генами MHC I классаMICA иMICB. По своей третичной структуре продукты этих генов сходны с молекуламиМНС-I(см. раздел 3.2.2), что и определило их название (MIC — отMНC class I-related chain). Другая группа лигандов NKG2D включает 4 белка ULBP (отUL-16 binding proteins), нумеруемые от 1 до 4. Молекулы MIC содержат 3 внеклеточных домена, организованных подобно доменамМНС-I.От молекулМНС-Iих отличают 2 важные особенности: в состав MIC не входитβ2-микроглобулини их2-йи3-йдомены (считая от клеточной мембраны) не имеют свойственного молекуламМНС-Iжелобка, предназначенного для связывания антигенного пептида (рис. 2.34). Молекулы ULBP имеют сходное строение, но содержат 2 домена. Таким образом, ни MIC, ни ULBP не имеют отношения к презентации антигена. С другой стороны, сами геныMICA иMICB, располагающиеся в комплексе МНС рядом с геномHLA-B,высокополиморфны (соответственно, 54 и 18 аллелей).

Роль этих молекул как объекта распознавания NK-клеткамиобусловлена их экспрессией только на трансформированных, инфицированых или подвергшихся стрессорному воздействию клетках. Контроль экспрессии генов, кодирующих MIC и ULBP, аналогичен контролю экспрессии классических стрессорных генов белков теплового шока. Вирусная инфекция индуцирует экспрессию стрессорных белков семейств MIC и ULBP, а экспрессируемый при этом белок теплового шока HSP60 маскирует молекулу

Антигенный пептид

 

 

α2

α1

α2

α1

α3

β2

α3

 

M

 

 

 

 

Мембрана

Молекула МНС класса I

Стрессорная молекула MIC

Рис. 2.34. Сопоставление структуры молекулMHC-Iи MIC. При значительном сходстве общего плана строения молекул обращает на себя внимание отсутствие в МIC полости для связывания пептида, а также ассоциированной молекулыβ2-мик-роглобулина

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

157

HLA-E,распознаваемую ингибирующими рецепторами. Иногда индукция вирусамибелков-активаторовNK-клетокопределяет видовую устойчивость к данному вирусу. Так, устойчивость мышей к цитомегаловирусу связывают с индукцией этим вирусом белка m17, распознаваемого активационным вариантом рецепторов.

При развитии некоторых опухолей выявлена индукция стрессорных белков, особенно относящихся к группе MIC. Однако опухолевые клетки не только экспрессируют молекулы MIC, но и секретируют их в растворимой форме, что может привести к ослаблению реакции NK-клетокна эти молекулы (см. раздел 4.1.2.4). Таким образом, экспрессия лигандов NKG2D сигнализирует об опасности, вызванной индуцированным изменением клетки. Иммунная система при этом обеспечивает не исправление, а элиминацию таких клеток (при участииNK-лимфоцитов).

Группа NK-рецепторовсемейства KIR (отKiller cell Ig-like receptor) включает 15 молекул. Рецепторы этой группы — трансмембранные белки суперсемейства иммуноглобулинов, с 2 или 3 внеклеточными доменами (что отражено в названии рецепторов в виде символов 2D или 3D соответственно).KIR-рецепторыхарактерны дляNK-клетокчеловека и слабо представлены у мышей. Из них 9 обладают ингибирующими свойствами и 6 — активирующими, что определяется строением цитоплазматической части молекулы. Она может быть длинной (тип L —long) или короткой (тип S —shоrt).S-вари-ант цитоплазматической части KIR связан с белком DAP12, содержащим последовательность ITAM и, следовательно, передающей активационные сигналы. Последовательность аминокислотных остатков в ITAM можно выразить формулойYХХI/Lx(6–12)YХХI/L,где Y — остаток тирозина; L — лейцина; I — изолейцина; Х — любой остаток.L-варинтцитоплазматической части KIR содержит ингибирующий мотив ITIM (I/V/L/SХYХХL, где Y — остаток тирозина; L — лейцина; I — изолейцина; V — валина; S — серина; Х — любой остаток), через который в клетку передаются супрессирующие сигналы. Принадлежность рецепторов KIR к этим 2 функциональным группам предствлена в табл. 2.23. Лиганды активирующихKIR-рецепторовне всегда известны (для некоторыхKIR-рецепторов— аллельные варианты молекулHLA-C).Например, молекулы KIR2DS2 и KIR2DS3 распознают аллелиHLA-CCw1, Cw3, Cw7, Cw8, содержащие вα1-доменеН-цепив77-йпозиции остаток серина, а в80-йпозиции — аспарагина.

Существует еще несколько активационных рецепторов NK-клеток,природа и особенности функционирования которых изучены слабее. К ним относят белки NKp46, NKp30 и NKp44, объединяемые в группу NCR (отNatural cytotoxity receptors). NKp46 и NKp30 экспрессируются на всехNK-клеткахконститутивно, хотя и в неодинаковой степени, а рецептор NKp44 наNK-клетках— только после их активацииIL-2(т.е. наLAK-клет-ках — см. далее). Лиганды для этих рецепторов — слабоохарактеризованные стрессорные молекулы, экспрессия которых индуцируется вирусами (показано для вирусов гриппа и Сендай). Активационные свойства рецепторов обусловлены связью NKp46 и NKp30 с полипептидными цепями CD3ζ и FcεRIγ, a NKp44 — с цепьюDP-12.Перечисленные цепи содержат в своей цитоплазматической части активационный мотив ITAM. К активационным рецепторам принадлежит белок CD94/NKG2C (тоже связанный сDP-12)

158

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

группы NKG2, которая будет охарактеризована при описании ингибирующих рецепторов.

Fc-рецепторFcγRIII (CD16) тоже относят к активационным рецепторамNK-клеток.FcγRIII обусловливает активацию зрелыхNK-клетокв ответ на взаимодействие склетками-мишенями,опсонизированнымиIgG-анти-телами. Этот рецептор описан вместе с другимиFcγ-рецепторамивыше (см. раздел 2.3.4.2).

2.4.3.2. Ингибирующие рецепторы естественных киллеров

Основная функция ингибирующих рецепторов — предотвращение контактного цитолиза клеток-мишеней,несущих те же молекулыМНС-I,что и самаNK-клетка.Эту функцию можно объяснить концепцией «потери своего», состоящей в том, что киллерная активностьNK-клетокраспространяется только на клетки, не имеющие или утратившие признаки генетической идентичности сNK-клеткой.Клетки с выраженной экспрессией молекулMHC-I(т.е. молекул MHC, присутствующих в норме практически на всех ядросодержащих клетках организма) не подвергаются контактному цитолизу естественными киллерами даже при инфицировании, трансформации и в условиях клеточного стресса. Эти ограничения обусловливают активацию киллеров только при отсутствии наклетке-мишенитаких же молекулМНС-I(рис. 2.35). Концепция «потери своего» в настоящее время общепринята, однако в нее внесены некоторые изменения: ведущую роль отдают балансу сдерживающего эффекта молекулМНС-Iи активирующего эффекта стрессорных молекул — лигандов активирующих рецепторовNK-клеток.

Цитолиз собственных клеток предотвращается при помощи ингибирующих рецепторов, представленных несколькими группами мембранных молекул NK-клеток.По структуре и особенностям распознавания выделяют несколько групп ингибирующих рецепторов естественных киллеров. Все они распознают молекулыМНС-I:одна группа рецепторов распознает все молекулыМНС-Iнезависимо от их аллельной принадлежности; другая распознает определенные (широко распространенные) аллельные формы.

К рецепторам первой группы относят CD94/NKG2 и LILR (от Leukocyte Ig-like receptor), экспрессируемые и CD56hi и CD56lo NK-клетками.Рецепторы группы CD94/NKG2 — гетеродимеры, включающие практически лишенную цитоплазматической части неполиморфную цепь CD94 и один из четырех вариантов молекул NKG2 — A, C, Е или F. Описанная выше активационная молекула NKG2D не связана с белками группы NKG2 ни генетически, ни структурно, ни функционально и получила сходное наименование в связи с обстоятельствами ее открытия. Белки NKG2 —С-лектинысС-концом,направленным наружу клетки (белки II типа). Из 4 рецепторов CD94/NKG2 ингибирующие только три (А, Е и F), а NKG2С — активирующий (см. выше). Цитоплазматическая часть NKG2A содержит последовательность ITIM. Рецепторы группы CD94/NKG2 (и ингибирующие, и активирующие) распознают неклассические молекулы МНС —HLA-Е,характеризующиеся слабовыраженным полиморфизмом. Входящие в составHLA-Еи презентируемые ею пептиды представляют собой фрагменты лидирующей последовательности белковМНС-I.

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

159

а Ингибирующий рецептор

Нет ни МНС:I,

Ответ

отсутствует

ни активиру:

 

ющего лиганда

 

Активирующий рецептор

б

Есть МНС:I,

Ответ

нет активиру:

отсутствует

ющего лиганда

 

в

Нет МНС:I,

NK,клетка

есть активиру:

повреждает

ющий лиганд

клетку,мишень

г

Есть и МНС:I,

Результат

зависит

и активиру:

от баланса

ющий лиганд

сигналов

 

Рис. 2.35. Варианты реакций естественных киллеров в зависимости от экспрессии наклетках-мишеняхмолекулMHC-Iи активирующих лигандов

Другая группа включает рецепторы охарактеризованной выше группы KIR, экспрессированные на CD56dim NK-клетках.Эти рецепторы распознают распространенные аллельные формы молекулыМНС-I—HLA-C,режеHLA-A,HLA-BиHLA-G,причем эти молекулы должны содержать не толькоН-цепь,но иβ2-микроглобулини встроенный пептид. Как уже было отмечено, молекулы KIR могут проявлять активационные или ингибирующие свойства в зависимости от строения их цитоплазматической части. Ингибирующие рецепторы (в группе KIR они составляют большинство — 9 из 15) имеют длинный цитоплазматический участок (вариант L), содержащий последовательность ITIM. Через нее рецептор контактирует с

160

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

тирозинфосфатазами семейства SHР1, SHР2 и SHIP, дефосфорилирующими активированные белки, и тем самым прерывающими активационный сигнал. L- и S-формыаналогичных рецепторов, как правило, распознают одни и те же аллельные вариантыHLA-C,но оказывают противоположный эффект.NK-клеткимышей слабо экспрессируютKIR-рецепторы.Однако они имеют большую группу (8 членов) ингибиторных рецепторов семейства Ly49, отсутствующих у человека. Ly49, как и KIR, распознают аллельные варианты молекулМНС-I.

2.4.4. Эффекторные функции естественных киллеров

2.4.4.1. Контактный цитолиз и его стадии

Основная функция естественных киллеров — цитолиз клеток, несущих признаки трансформации, инфицирования или клеточного стресса, при отсутствии на них собственных молекул MHC-I.Как известно, большую роль в разрушении клеток (особенно клеток патогенов) играют лейкоциты миелоидного ряда. Однако миелоидные клетки осуществляют цитолиз преимущественно путем фагоцитоза (внутриклеточный цитолиз) или секреции цитотоксических субстанций (внеклеточный цитолиз). Лимфоциты (естественные киллеры и цитотоксическиеТ-лимфоциты)индуцируют гибельклеток-мишенейдоставляя вклетки-мишенилетальные вещества или поставляя им киллерные сигналы. Эту форму цитотоксичности обозначают как контактный цитолиз. Макрофаги и нейтрофилы тоже могут осуществлять такие реакции, но скорее в виде исключения.

Вреакции контактного цитолиза выделяют 4 этапа:

–распознавание естественным киллером клетки-мишении формирование с ней контакта;

–активация естественных киллеров;

–программирование гибели клеток-мишеней;

–уничтожение клетки-мишени.

Всего контактный цитолиз занимает 1–2часа.

На 1-мэтапе реакции происходит формирование зоны контакта (иммунного синапса) между киллером иклеткой-мишенью.Несмотря на сложность этого процесса, он осуществляется очень быстро — в течение1,5–2мин. Важная особенность этого этапа — его зависимость от ионов Mg2+, необходимых для установления межклеточных контактов. При формировании синапса происходит взаимодействие молекул адгезии, а затем активационных или ингибиторных рецепторовNK-клетокс их лигандами.

В активации NK-клеткиучаствуют сигналы, генерируемые при взаимодействии активационных рецепторов с их лигандами. Результат такой активации — секреция киллерной клеткой предназначенных для осуществления цитолиза молекул в микрополость между контактирующими клетками или экспрессия мембранных индукторов клеточной гибели.

Программирование лизиса состоит в доставке через образованную перфорином трансмембранную пору в клетку-мишеньгранул, содержащих гранзимы, или передаче киллерного сигнала через апоптотические рецепторы. После этого этапа предотвратить гибельклетки-мишениуже невозможно, даже нарушив контакт склеткой-киллером.

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

161

Гибель клетки-мишени,происходящая на4-мэтапе, осуществляется по механизму апоптоза и состоит в ее «сморщивании», уменьшении размера, фрагментации ДНК без существенного нарушения проницаемости мембраны. Погибшие клетки быстро подвергаются фагоцитозу.NK-клеткипри этом не только сохраняют жизнеспособность, но вскоре снова могут участвовать в аналогичных актах цитолиза (феномен рециклинга).

Следует отметить, что в большинстве случаев свежевыделенные опухолевые клетки не становятся мишенью естественных киллеров. Это связано с сохранением на таких клетках молекул МНС-Iи, возможно, недостаточной степенью экспрессии стрессорных молекул. Только немногие искусственно полученные линии опухолевых клеток подвергаются цитолизу естественными киллерамиin vitro. Обычно в качестве мишенейNK-клетокиспользуют клетки эритромиелоидного лейкоза человека К562.

2.4.4.2. Цитолитический иммунный синапс и передача сигнала от рецепторов естественных киллеров

Механизмы перечисленных этапов контактного цитолиза в настоящее время изучены достаточно полно. Иммунный синапс, называемый также супрамолекулярным активационным кластером (SMAC — Supramolecular activation cluster), — универсальная основа взаимодействия клеток при презентации антигена (см. раздел 3.5.1.3) и осуществлении контактного киллинга. Формирование иммунного синапса происходит с участием двух классов молекул — молекул адгезии, формирующих контакт между клетками,

ирецепторных молекул и их мишеней, обусловливающих специфический характер взаимодействия. В запуске активационных сигналов участвуют связанные с рецепторами ферменты и адапторные белки, доставляемые в синапс в составе рафтов — обогащенных сфинголипидами и холестерином липидных доменов в составе клеточной мембраны.

Синапс, образующийся при контактном цитолизе клеток-мишенейестественными киллерами илиТ-лимфоцитами(см. раздел 3.6.1.1), называют цитотоксическим иммунным синапсом (рис. 2.36). Для его формирования необходимо отсутствие ингибирующих сигналов (экспрессияМНС-I)и распознаваниемолекул-мишенейактивирующими рецепторами. Решающую

роль на начальном этапе формирования такого синапса играют молекулы адгезии — β2-интегрины(LFA-1,Mac-1— со стороны киллера) и их рецепторы (особенноICAM-1,ICAM-2— со стороныклетки-мишени),а также молекула CD2 и ее рецептор CD58. Уже на этом этапе происходит мобилизация к синапсу некоторых внутриклеточных структур — компонентов цитоскелета и ферментов. При помощи белка талина устанавливается связь синапса с цитоскелетом и происходит полимеризация актина (формированиеF-актина),осуществляемая с участием белка WASP (отWiskott–Aldrich syndrome protein), играющего роль посредника между актиновыми нитями

имембраной клетки. С участием F-актинапроисходит перемещение рафтов и формируется организующий центр микротрубочек. Микротрубочки ориентируются по направлению кклетке-мишени,и по ним к синапсу

транспортируются гранулы, содержащие перфорин. К синапсу в составе рафтов доставляется PLC (изоформа γ), адапторные белки LAT, SLP-76,протеинкиназы Fyn, Lck, Syk,ZAP-70,Itk, PKC (изоформа θ).

162

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

Гранзим B

Перфорин

Экзоцитоз

гранул

CTL или NK:клетка

Клетка:мишень

Микрополость между

ЦТЛ и клеткой:мишенью

Перфориновые поры

Гранзим B, проникший

в клетку:мишень через поры

Рис. 2.36. Структура цитолитического синапса. Цитолитический синапс формируется при распознавании киллеромклетки-мишени.Синапс стабилизируется молекулами адгезии. В его центральной части формируется микрополость, в которую секретируется перфорин, гранзимы и другие участвующие в цитолизе вещества. Секреция ориентирована таким образом, что акцептором этих веществ становится мембранаклетки-мишени.Далее — см. текст

В центре синапса на мембране NK-клетокрасположены активационные рецепторы, а на мембранеклеток-мишеней— их лиганды. При взаимодействии активационного рецептора NKG2D с лигандом происходит перекрестное связываение 2 рецепторов. Это необходимо для нековалентного взаимодействия NKG2D с адапторными белкамиDAP-10(два белкаDAP-10на 1 рецептор). При этом происходит фосфорилирование мотива YXXM в молекулеDAP-10(при участии тирозинкиназ Src) и запускается активационный сигнал, передаваемый через PI3K. Происходит формирование мультимолекулярного комплекса, включающего 2 молекулы рецептора NKG2D, 4 молекулы белкаDAP-10,p85-субъединицукиназы PI3K, адапторный белок Grb2 иGEF-белок(GEF —Guanine nucleotide exchange factor) Vav1. Это приводит к активации не только PI3K, но и PLCγ, а также ГТФазы семейства Rho. Затем

впроцесс вовлекаются киназы р38, Jak3, EKK1/2, MEK1/2 и транскрипционный фактор STAT5 — компоненты нескольких параллельных сигнальных путей. Результат этой последовательности молекулярных событий — мобилизация ионов Са2+ из внутриклеточных депо и индукция ряда транскрипционных факторов (в частности NFκB иAP-1),ответственных за экспрессию активационных генов. Это обеспечивает ответNK-клеток,проявляющийся

водной из двух основных форм — развитии цитотоксической реакции (в случае CD56dim клеток, или синтезе цитокинов в случае CD56bright клеток.

При связывании лиганда FcγRIII NK-клетокактивация происходит сходным образом. При взаимодействии сFc-фрагментомIgG происходит

studfiles.net

Ярилин - Иммунология - 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Список аббревиатур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

Глава 1. Введение в иммунологию. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 1.1. Краткий обзор истории иммунологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 1.1.1. Зарождение иммунологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 1.1.2. Развитие иммунологии до середины ХХ века. . . . . . . . . . . . . . . . .17 1.1.3. «Новая иммунология»50–80-хгодов ХХ века . . . . . . . . . . . . . . . .19

1.1.4. Современный этап развития иммунологии — молекулярная иммунология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

1.2. Естественная история иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.3. Краткое изложение иммунологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

1.3.1. Молекулы-мишенииммунитета (образы патогенности, антигены) и распознающие их рецепторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.3.2. Иммунная система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 1.3.3. Первая линия иммунной защиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 1.3.4. Адаптивный иммунный ответ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 1.3.5. Эффекторные механизмы иммунного ответа. Взаимосвязь факторов врожденного и адаптивного иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . .41 1.3.6. Иммунологическая память . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Глава 2. Врожденный иммунитет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.1. Миелоидные клетки как основа врожденного иммунитета . . . . . . . 47 2.1.1. Кроветворные стволовые клетки и миелопоэз . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.1.2. Нейтрофилы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52 2.1.3. Эозинофилы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.1.4. Тучные клетки и базофилы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.1.5. Моноциты и макрофаги. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 2.1.6. Дендритные клетки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71 2.1.7. Клетки, вовлекаемые в иммунные процессы при воспалении. . . . 78 2.2. Распознавание чужого в системе врожденного иммунитета . . . . . . . 79 2.2.1.Toll-подобныерецепторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

2.2.2. Лектиновые и другие мембранные паттернраспознающие рецепторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 2.2.3. Цитоплазматические паттернраспознающие рецепторы . . . . . 88 2.2.4. Активация клеток врожденного иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . 88 2.2.5. Биологическая опасность, ее маркеры и реакция на них организма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

2.3. Клеточные механизмы врожденного иммунитета. . . . . . . . . . . . . . . . 95 2.3.1. Молекулы адгезии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 2.3.1.1. Селектины и их рецепторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 2.3.1.2. Интегрины и их рецепторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 2.3.2. Хемотаксические факторы. Хемокины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105 2.3.2.1. Основные группы хемоаттрактантов . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105 2.3.2.2. Хемокины и их рецепторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

2.3.2.3. Хемокины в очаге воспаления. Интерлейкин-8и другие провоспалительные хемокины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115

2.3.3. Эмиграция и хемотаксис лейкоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118

4

Содержание

 

 

2.3.4. Фагоцитоз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 2.3.4.1. Адгезия фагоцитов к объектам фагоцитоза.

Феномен опсонизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 2.3.4.2. Рецепторы для распознавания опсонинов

(Fc- и C3-рецепторы) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126 2.3.4.3. Активация, обусловленная связыванием рецепторов фагоцитов. Формирование фагоцитарной чаши . . . . . . . . . . . . . . 130 2.3.4.4. Формирование и созревание фагосомы . . . . . . . . . . . . . . . .132

2.3.5. Бактерицидная функция фагоцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133 2.3.5.1. Кислородзависимые факторы бактерицидности . . . . . . . 134 2.3.5.2. Оксид азота и его производные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137 2.3.5.3. Факторы бактерицидности, не зависящие от кислорода и оксида азота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138

2.3.6. Секреторная и киллерная активность фагоцитов . . . . . . . . . . . .143 2.3.6.1. Выброс фагоцитами продуктов деградации (дегрануляция) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143 2.3.6.2. Дегрануляция эозинофилов как основа внеклеточного

цитолиза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145 2.3.6.3. Контактная киллерная активность миелоидных клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет. Естественные киллеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149

2.4.1. Характеристика естественных киллеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149 2.4.2. Развитие и гомеостаз популяции естественных киллеров . . . .151 2.4.3. Рецепторы естественных киллеров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153 2.4.3.1. Активирующие рецепторы естественных киллеров . . . . . .155 2.4.3.2. Ингибирующие рецепторы естественных киллеров . . . . .158 2.4.4. Эффекторные функции естественных киллеров. . . . . . . . . . . . .160 2.4.4.1. Контактный цитолиз и его стадии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160

2.4.4.2. Цитолитический иммунный синапс и передача сигнала от рецепторов естественных киллеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161

2.4.4.3. Механизмы контактного цитолиза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .164 2.4.5. Естественные киллеры и иммунная защита. . . . . . . . . . . . . . . . .165 2.5. Гуморальные факторы врожденного иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . .166 2.5.1. Система комплемента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167 2.5.1.1. Факторы системы комплемента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168 2.5.1.2. Активация комплемента по альтернативному пути . . . . . .171 2.5.1.3. Активация комплемента по классическому пути . . . . . . . .174 2.5.1.4. Активация комплемента по лектиновому пути . . . . . . . . . .176 2.5.1.5. Атака клеточной мембраны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177 2.5.1.6. Факторы контроля системы комплемента . . . . . . . . . . . . . .179

2.5.1.7. Роль комплементзависимых процессов в иммунной защите и повреждении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180

2.5.2. Белки острой фазы воспаления. Пентраксины . . . . . . . . . . . . . .181 2.5.3. Биогенные амины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185 2.5.4. Липидные медиаторы. Эйкозаноиды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186 2.5.5. Цитокины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

Содержание

5

 

 

2.5.5.1. Общая характеристика цитокинов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 2.5.5.2. Рецепторы для цитокинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198 2.5.5.3. Внутриклеточная передача сигнала при действии цитокинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .201 2.5.5.4. Особенности функционирования системы цитокинов. Цитокиновая сеть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 2.5.5.5. Провоспалительные цитокины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

2.5.6. Интерфероны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .218 2.5.6.1. Интерфероны типов I и III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 2.5.6.2. Интерферон γ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

Глава 3. Адаптивный иммунитет. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231 3.1. Молекулы, распознающие антигены. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231 3.1.1. Иммуноглобулины/антитела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231 3.1.1.1. Строение иммуноглобулинов. Полипептидные цепи. . . . 232

3.1.1.2. V-доменыи антигенсвязывающие участки иммуноглобулинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 3.1.1.3.С-домены,изотипы и антигенные варианты иммуноглобулинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239

3.1.2. В-клеточныйрецептор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 3.1.2.1. Мембранный иммуноглобулин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 3.1.2.2. Дополнительные полипептидные цепиВ-клеточногорецептора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .243

3.1.3. Т-клеточныйрецептор и связанные с ним молекулы . . . . . . . . 244 3.1.3.1. Димеры αβ и γδ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

3.1.3.2. Комплекс CD3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 3.1.3.3. Корецепторы Т-клеток. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .249

3.1.4. Генетические основы формирования и перестройки генов антигенраспознающих рецепторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .251

3.1.4.1. Формирование генов рецепторов лимфоцитов . . . . . . . . . .252 3.1.4.2. Соматический мутагенез V-геновиммуноглобулинов . . . . 260 3.1.4.3. Переключение константных генов иммуноглобулинов . . . 260 3.1.4.4. Переключение синтеза с мембранных на секретируемые иммуноглобулины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

3.2. Антигены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 3.2.1. Антигены, распознаваемые В-клетками,и их взаимодействие с антителами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

3.2.1.1. Чужеродность антигенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 3.2.1.2. Иммуногенность антигенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 3.2.1.3. Специфичность антигенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .271 3.2.1.4. Взаимодействие антигенов и антител . . . . . . . . . . . . . . . . . .276

3.2.2. Главный комплекс гистосовместимости и антигены, распознаваемые Т-клетками. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .281

3.2.2.1. Главный комплекс гистосовместимости . . . . . . . . . . . . . . . 282 3.2.2.2. Процессинг антигена для Т-клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . .288 3.2.2.3. Особенности распознавания антигенных лигандов рецепторными комплексамиТ-клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .295

6

Содержание

 

 

3.2.2.4. Суперантигены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 3.3. Лимфоидные клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 3.3.1. В-лимфоциты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3013.3.1.1. ХарактеристикаВ-лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3013.3.1.2. РазвитиеВ-лимфоцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .302 3.3.1.3. СубпопуляцииВ-лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3103.3.2.Т-лимфоциты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3143.3.2.1. СубпопуляцииТ-клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .314

3.3.2.2. «Классические» αβТ-клетки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3173.3.2.3. РазвитиеαβТ-лимфоцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .318

3.3.2.4. Селекция тимоцитов и формирование субпопуляций

CD4+ и CD8+ клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 3.3.2.5. Естественные регуляторныеТ-клетки . . . . . . . . . . . . . . . . .333

3.3.2.6. NKT-клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3363.3.2.7.γδТ-клетки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .338

3.4. Органы иммунной системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 3.4.1. Первичные лимфоидные органы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 3.4.1.1. Костный мозг . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 3.4.1.2. Тимус . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 3.4.1.3. Бурса Фабриция. Аналоги бурсы и тимуса . . . . . . . . . . . . . .358

3.4.1.4. Гуморальные факторы, контролирующие развитие лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .359 3.4.1.5. Апоптоз, его роль в развитии и функционировании клеток иммунной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364

3.4.2. Вторичные (периферические) лимфоидные органы . . . . . . . . . .371 3.4.2.1. Лимфатические узлы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .372 3.4.2.2. Селезенка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .374 3.4.2.3. Лимфоидная ткань слизистых оболочек . . . . . . . . . . . . . . . .376 3.4.2.4. Лимфоидная ткань, связанная с кожей . . . . . . . . . . . . . . . . 380 3.4.2.5. Рециркуляция лимфоцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .381 3.4.2.6. Обновление и гомеостаз лимфоидной популяции . . . . . . 385

3.5. Активация лимфоцитов и запуск иммунного ответа . . . . . . . . . . . . 389 3.5.1. Презентация антигена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

3.5.1.1. Миграция клеток, участвующих в презентации антигена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392

3.5.1.2. Иммунный синапс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394 3.5.1.3. Костимуляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 3.5.2. Активация Т-лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .403 3.5.2.1. Молекулярные основы активацииТ-клеток . . . . . . . . . . .403 3.5.2.2. Проявления активацииТ-клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4133.5.2.3. Пролиферативная экспансия клоновТ-хелперов . . . . . . . .4143.5.3. ДифференцировкаТ-хелперов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4163.5.3.1. Th2- иTh3-клетки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4163.5.3.2. Th27 и другие адаптивные субпопуляцииТ-клеток . . . . .423

3.5.3.3. Цитокины, контролирующие и опосредующие адаптивные реакции лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

3.6. Иммунный ответ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .430

Содержание

7

 

 

3.6.1. Клеточный иммунный ответ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .432 3.6.1.1. Цитотоксический Т-клеточныйиммунный ответ . . . . . . .433 3.6.1.2. ВоспалительныйТ-клеточныйиммунный ответ . . . . . . . .441 3.6.2. Гуморальный иммунный ответ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446

3.6.2.1. Активация В-лимфоцитов.РольТ-клетоки цитокинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447

3.6.2.2. Дифференцировка и селекция В-клетокв зародышевых центрах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .453 3.6.2.3. Дифференцировка плазматических клеток и секреция антител . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .458 3.6.2.4. Эффекторные функции антител. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 3.6.2.5. Гибридомы и моноклональные антитела.Генно-инженерныеантитела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

3.6.3. Иммунологическая память и вторичный иммунный ответ. . . . 468 3.6.3.1. В-клеткипамяти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469 3.6.3.2.Т-клеткипамяти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470 3.6.3.3. Вторичный иммунный ответ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .476 3.6.4. Неклассические проявления иммунных реакций. . . . . . . . . . . .479 3.6.4.1. Функциональная активностьВ1-клеток . . . . . . . . . . . . . . . .479

3.6.4.2. Тимуснезависимый иммунный ответ и антигеннезависимая дифференцировка

антителообразующих клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .481 3.6.4.3. Проявления активности γδТ- и CD8αα+ Т-клеток. . . . . . .483 3.6.4.4. Иммунологические функцииNKT-клеток . . . . . . . . . . . .485

3.6.5. Иммунные процессы в слизистых оболочках (мукозальный иммунный ответ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486

3.6.5.1. Локальные процессы в слизистых оболочках при внедрении патогенов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486

3.6.5.2. Афферентное и центральное звенья мукозального иммунного ответа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 3.6.5.3. Роль миграции клеток в мукозальном иммунитете . . . . . 488 3.6.5.4. Эффекторные механизмы мукозального иммунитета. . . 492 3.6.5.5. Развитие мукозального иммунного ответа при повторном контакте с патогеном . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495

3.6.6. Контроль и регуляция иммунного ответа . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 3.6.6.1. Генетический контроль иммунного ответа . . . . . . . . . . . . 496 3.6.6.2. Эндокринный и нервный контроль иммунного ответа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500

3.6.6.3. Регуляция иммунного ответа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505 3.6.6.4. Регуляторные Т-клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .512

Глава 4. Иммунитет в защите и повреждении организма.

Патология иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .518 4.1. Защитные функции иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .518 4.1.1. Противоинфекционный иммунитет. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .518

4.1.1.1. Инфекционные агенты как иммуногены.

Запуск противоинфекционного иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . .518

8

Содержание

 

 

4.1.1.2. Проявления иммунной защиты против основных групп патогенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .532 4.1.1.3. Протективный иммунитет при инфекционных заболеваниях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540

4.1.2. Противоопухолевый иммунитет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .541 4.1.2.1. Концептуальные аспекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .541 4.1.2.2. Антигены, ассоциированные с опухолями . . . . . . . . . . . . 543 4.1.2.3. Эффекторные механизмы противоопухолевого иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546 4.1.2.4. Механизмы избегания опухолью иммунного надзора. . . .550 4.1.2.5. Пути активизации противоопухолевой защиты . . . . . . . . .552

4.2. Иммунитет в аллогенных системах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .553 4.2.1. Генетика гистосовместимости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554 4.2.2. Трансплантационный иммунитет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .555 4.2.3. Трансплантация костного мозга. Реакция «трансплантат против хозяина». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560 4.2.4. Пересадка органов в клинической практике. Подходы к преодолению трансплантационной реакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563

4.2.5. Переливание крови. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564 4.3. Иммунологическая толерантность и анергия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566

4.3.1. Искусственная иммунологическая толерантность к трансплантатам. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566

4.3.2. Естественная иммунологическая толерантность . . . . . . . . . . . 569 4.3.2.1. Аутотолерантность и ее механизмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569 4.3.2.2. Выбор между активацией и анергией в лимфоидной ткани слизистых оболочек. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .577

4.3.2.3. Иммунологически привилегированные органы . . . . . . . . 580 4.3.2.4. Иммунологические взаимоотношения матери и плода . . . . 582 4.4. Аутоиммунная патология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588 4.4.1. Иммунопатогенез аутоиммунных заболеваний . . . . . . . . . . . . . 589 4.4.1.1. Причины нарушения аутотолерантности . . . . . . . . . . . . . . 589 4.4.1.2. Генетические аспекты аутоиммунной патологии . . . . . . . 597

4.4.1.3. Иммунологические механизмы повреждения при аутоиммунных процессах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598

4.4.2. Аутоиммунные заболевания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600 4.4.2.1. Органоспецифические аутоиммунные заболевания . . . . .601 4.4.2.2. Системные аутоиммунные заболевания. . . . . . . . . . . . . . . 605 4.5. Гиперчувствительность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607 4.5.1. Аллергия немедленного типа (гиперчувствительность I типа) . . . . .609

4.5.1.1. Общая схема развития и проявления аллергических процессов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609 4.5.1.2. Аллергены. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .611 4.5.1.3. Индукция аллергического иммунного ответа . . . . . . . . . . .612 4.5.1.4. Механизмы реализации аллергических реакций . . . . . . . .615 4.5.1.5. Роль нарушения баланса субпоплуяций Т-клеток . . . . . . .6224.5.1.6. Роль наследственных и внешних факторов в развитии аллергии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .623

Содержание

9

 

 

4.5.1.7. Аллергические заболевания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .624 4.5.1.8. Принципы лечения аллергических заболеваний . . . . . . . .627 4.5.2. Другие типы гиперчувствительности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630

4.5.2.1. Цитотоксический тип гиперчувствительности (гиперчувствительность II типа) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630 4.5.2.2. Гиперчувствительность, связанная с иммунокомплексной патологией

(гиперчувствительность III типа) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .632 4.5.2.3. Гиперчувствительность замедленного типа (гиперчувствительность IV типа). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .635

4.6. Опухоли иммунной системы — лимфопролиферативные процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .639

4.6.1. Лимфоидные клетки при лимфопролиферативных процессах и их соответствие нормальным прототипам. . . . . . . . . . . 640 4.6.2. Генетические перестройки и вирусная инфекция

при лимфопролиферативных процессах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642 4.7. Иммунодефициты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646 4.7.1. Первичные иммунодефициты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646

4.7.1.1. Общие проблемы генетики первичных иммунодефицитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647 4.7.1.2. Локализация иммунологических дефектов

при первичных иммунодефицитах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648 4.7.1.3. Нарушение иммунной защиты и проявления иммунопатологии при первичных иммунодефицитах.

Проблемы диагностики и лечения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .651 4.7.1.4. Первичные иммунодефициты, связанные с поражением врожденного иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .655 4.7.1.5. Первичные иммунодефициты, связанные с поражением адаптивного иммунитета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 660 4.7.1.6. Другие иммунодефициты с поражением лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669

4.7.2. ВИЧ-инфекцияи синдром приобретенного иммунодефицита. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .676

4.7.3. Вторичные иммунодефициты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686 4.7.3.1. Иммунодефицитные состояния, обусловленные гибелью иммуноцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 688 4.7.3.2. Вторичные иммунодефициты, обусловленные

функциональными нарушениями лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . 692 4.7.3.3. Физиологические иммунодефициты . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694

4.8. Применение методов и принципов иммунологии в практической медицине: иммунодиагностика,

иммунопрофилактика, иммунотерапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 700 4.8.1. Основы современной иммунодиагностики. . . . . . . . . . . . . . . . . 700

4.8.1.1. Области использования иммунологических методов в клинико-лабораторнойпрактике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 700

4.8.1.2. Методология лабораторной иммунодиагностики. . . . . . . .701 4.8.1.3. Оценка состояния врожденного иммунитета . . . . . . . . . . 704

10

Содержание

 

 

4.8.1.4. Оценка состояния адаптивного иммунитета. . . . . . . . . . . .705 4.8.2. Иммунопрофилактика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709

4.8.2.1. Вакцинация против возбудителей инфекционных заболеваний. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709

4.8.3. Иммунотерапия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 720 4.8.3.1. Медикаментозная иммунотерапия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .721 4.8.3.2. Иммунодепрессанты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725 4.8.3.3. Иммунобиотерапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727

Послесловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .738 Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .740

ПРЕДИСЛОВИЕ

Данная книга первоначально задумывалась как переработанный и обновленный вариант учебника «Основы иммунологии», вышедшего более десяти лет тому назад (в 1999 г.) в издательстве «Медицина». Однако изменения, которые произошли за этот срок в иммунологии, столь глубоки, что потребовали не просто обновления или дополнения старого текста новыми сведениями, а создания новой книги. В этом читатель сможет убедиться, сопоставляя структуры старой и новой книг или, проще, сравнивая их оглавления.

Задача, которую ставил перед собой автор, состояла в создании систематизированного свода современных иммунологических знаний, приемлемого как для начинающих изучать иммунологию, так и для опытных иммунологов. Учитывая значительную степень сложности этой науки, ее многочисленные пересечения со смежными фундаментальными научными дисциплинами, эта задача во всей ее полноте выглядит практически неразрешимой. Однако может быть избрана некая степень приближения к этому идеалу, определяемая возможностями охвата «иммунологического поля» самим автором и соблюдения баланса полноты описания и доступности изложения.

При написании книг, претендующих на отражение современного состояния науки, возникает еще одна проблема: темп развития науки в наше время очень стремителен и можно не сомневаться, что уже через 5 лет книга будет выглядеть, по крайней мере в некоторых ее разделах, устаревшей. Избежать этого невозможно, и единственным выходом из положения может служить периодическое переиздание книги с внесением изменений хотя бы по узловым вопросам.

Сосредотачивая внимание на последних достижениях науки, не следует, однако, забывать о существовании другой задачи, менее подверженной веяниям времени и, возможно, более существенной, чем отражение последних новаций. Эта задача (на этот раз вполне соответствующая требованиям к учебникам) состоит в выявлении стабильных устоев данной конкретной науки, наиболее существенных ее составляющих, которые мало изменяются со временем. Именно эти устои определяют индивидуальный «портрет» науки. Отмечу, что уникальная особенность иммунологии состоит в том, что ее «сердцевина» не вполне стабилизировалась и меняется во времени в большей степени, чем основы других наук. Достаточно сказать, что на протяжении полувека парадигма иммунологии менялась по меньшей мере два раза — сначала при рождении «неинфекционной» (по преимуществу клеточной) иммунологии в 50–60-егоды ХХ века и затем — совсем недавно, при формировании новых представлений об иерархии и взаимодействии врожденного и адаптивного иммунитета. Читатели с большим стажем знакомства с руководствами и учебниками по иммунологии, написанными в разное время, согласятся, что книги по иммунологии, опубликованные в30-х,60-хи2000-хгодах, порой как будто излагают основы разных наук. Уточнение сущности иммунологии и сохранение преемственности с предшествующими периодами развития науки являлось одной из важных задач, стоявших перед автором данной книги.

Структура книги во многом определяется желанием автора донести многообразие иммунологических знаний по возможности щадящим способом.

12

Предисловие

 

 

Этой цели служит развернутое «Введение в иммунологию», представляющее собой первую главу руководства. Можно сказать, что в ней содержится трехкратное изложение основ иммунологии. Сначала это сделано в форме экскурса в историю — как описание основных вех становления и развития иммунологии. Не следует рассматривать это описание как краткую историю иммунологии: автор не владеет спецификой этой науки. Второй раз динамический аспект использован в эскизном описании естественной истории иммунитета, которая также не является сколько-нибудьполным изложением филогенеза иммунитета, а отражает лишь реализацию во времени самых важных событий развития иммунологических явлений и процессов. Наконец, в этой главе представлено краткое описание основ иммунологии в ее современном понимании, но безкаких-либодеталей. Пользуясь возможностью, автор вводит основные термины иммунологии (антиген, антитело, иммунологическое распознавание и т.д.), но намеренно избегает использования более частных терминов. Задача этой главы состоит в таком кратком и нерасчлененном изложении материала, которое позволит охватить предмет иммунологии единым взглядом.

Остальные главы книги содержат описание того же материала, но уже

вдетализованном виде, который может быть воспринят лишь как сумма фрагментов. Их объединение в целое потребует особых усилий, которые могут быть подкреплены возвращением к главе 1. Этот материал размещен

втрех главах. Назначение двух из них очевидно: они посвящены описанию феноменологии и механизмов соответственно врожденного и адаптивного иммунитета. Отмечу, что еще недавно эти разделы иммунологии казались несопоставимыми по объему и значимости, поскольку к врожденному иммунитету иммунологи традиционно относились свысока как к «предыммунологии» и охотно уступали соответствующий материал другим наукам, например, патофизиологии. Следы такого несбалансированного отношения к врожденному и адаптивному иммунитету видны в любом учебнике по иммунологии, написанном после второй мировой войны, включая учебникпредшественник этой книги. Лишь коренное изменение иммунологической идеологии, порожденное работами С.А. Janeway и его последователей, привело к восстановлению должного баланса.

Содержание последней главы требует отдельного комментария. В предыдущих главах описываются явления и их механизмы практически без оценки их значимости с точки зрения поддержания здоровья или развития болезней. Для восполнения этого пробела потребовалось специальное рассмотрение роли иммунных механизмов в защите от двух основных проявлений биологической агрессии — инфекционных атак и опухолевого роста. Здесь же отражены «издержки» иммунитета, в основном адаптивного, в виде поломок тонкого механизма дискриминации «свое–чужое»с развитием аутоагрессии, а также чрезмерных проявлений иммунных процессов (гиперчувствительности), вызывающих повреждение, и их недостаточности, проявляющейся в виде разнообразных иммунодефицитов. Глава завершается кратким изложением областей, касающихся прямого применения в практике принципов и методов иммунологии — иммунодиагностики, иммунопрофилактики и иммунотерапии. Эти стремительно

studfiles.net

Иммунология. Ярилин

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Список аббревиатур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

Глава 1. Введение в иммунологию. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 1.1. Краткий обзор истории иммунологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 1.1.1. Зарождение иммунологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 1.1.2. Развитие иммунологии до середины ХХ века. . . . . . . . . . . . . . . . .17 1.1.3. «Новая иммунология»50–80-хгодов ХХ века . . . . . . . . . . . . . . . .19

1.1.4. Современный этап развития иммунологии — молекулярная иммунология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

1.2. Естественная история иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.3. Краткое изложение иммунологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

1.3.1. Молекулы-мишенииммунитета (образы патогенности, антигены) и распознающие их рецепторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.3.2. Иммунная система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 1.3.3. Первая линия иммунной защиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 1.3.4. Адаптивный иммунный ответ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 1.3.5. Эффекторные механизмы иммунного ответа. Взаимосвязь факторов врожденного и адаптивного иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . .41 1.3.6. Иммунологическая память . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Глава 2. Врожденный иммунитет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.1. Миелоидные клетки как основа врожденного иммунитета . . . . . . . 47 2.1.1. Кроветворные стволовые клетки и миелопоэз . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.1.2. Нейтрофилы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52 2.1.3. Эозинофилы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.1.4. Тучные клетки и базофилы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.1.5. Моноциты и макрофаги. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 2.1.6. Дендритные клетки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71 2.1.7. Клетки, вовлекаемые в иммунные процессы при воспалении. . . . 78 2.2. Распознавание чужого в системе врожденного иммунитета . . . . . . . 79 2.2.1.Toll-подобныерецепторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

2.2.2. Лектиновые и другие мембранные паттернраспознающие рецепторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 2.2.3. Цитоплазматические паттернраспознающие рецепторы . . . . . 88 2.2.4. Активация клеток врожденного иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . 88 2.2.5. Биологическая опасность, ее маркеры и реакция на них организма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

2.3. Клеточные механизмы врожденного иммунитета. . . . . . . . . . . . . . . . 95 2.3.1. Молекулы адгезии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 2.3.1.1. Селектины и их рецепторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 2.3.1.2. Интегрины и их рецепторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 2.3.2. Хемотаксические факторы. Хемокины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105 2.3.2.1. Основные группы хемоаттрактантов . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105 2.3.2.2. Хемокины и их рецепторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

2.3.2.3. Хемокины в очаге воспаления. Интерлейкин-8и другие провоспалительные хемокины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115

2.3.3. Эмиграция и хемотаксис лейкоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118

4

Содержание

 

 

2.3.4. Фагоцитоз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 2.3.4.1. Адгезия фагоцитов к объектам фагоцитоза.

Феномен опсонизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 2.3.4.2. Рецепторы для распознавания опсонинов

(Fc- и C3-рецепторы) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126 2.3.4.3. Активация, обусловленная связыванием рецепторов фагоцитов. Формирование фагоцитарной чаши . . . . . . . . . . . . . . 130 2.3.4.4. Формирование и созревание фагосомы . . . . . . . . . . . . . . . .132

2.3.5. Бактерицидная функция фагоцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133 2.3.5.1. Кислородзависимые факторы бактерицидности . . . . . . . 134 2.3.5.2. Оксид азота и его производные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137 2.3.5.3. Факторы бактерицидности, не зависящие от кислорода и оксида азота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138

2.3.6. Секреторная и киллерная активность фагоцитов . . . . . . . . . . . .143 2.3.6.1. Выброс фагоцитами продуктов деградации (дегрануляция) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143 2.3.6.2. Дегрануляция эозинофилов как основа внеклеточного

цитолиза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145 2.3.6.3. Контактная киллерная активность миелоидных клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет. Естественные киллеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149

2.4.1. Характеристика естественных киллеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149 2.4.2. Развитие и гомеостаз популяции естественных киллеров . . . .151 2.4.3. Рецепторы естественных киллеров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153 2.4.3.1. Активирующие рецепторы естественных киллеров . . . . . .155 2.4.3.2. Ингибирующие рецепторы естественных киллеров . . . . .158 2.4.4. Эффекторные функции естественных киллеров. . . . . . . . . . . . .160 2.4.4.1. Контактный цитолиз и его стадии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160

2.4.4.2. Цитолитический иммунный синапс и передача сигнала от рецепторов естественных киллеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161

2.4.4.3. Механизмы контактного цитолиза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .164 2.4.5. Естественные киллеры и иммунная защита. . . . . . . . . . . . . . . . .165 2.5. Гуморальные факторы врожденного иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . .166 2.5.1. Система комплемента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167 2.5.1.1. Факторы системы комплемента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168 2.5.1.2. Активация комплемента по альтернативному пути . . . . . .171 2.5.1.3. Активация комплемента по классическому пути . . . . . . . .174 2.5.1.4. Активация комплемента по лектиновому пути . . . . . . . . . .176 2.5.1.5. Атака клеточной мембраны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177 2.5.1.6. Факторы контроля системы комплемента . . . . . . . . . . . . . .179

2.5.1.7. Роль комплементзависимых процессов в иммунной защите и повреждении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180

2.5.2. Белки острой фазы воспаления. Пентраксины . . . . . . . . . . . . . .181 2.5.3. Биогенные амины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185 2.5.4. Липидные медиаторы. Эйкозаноиды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186 2.5.5. Цитокины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

Содержание

5

 

 

2.5.5.1. Общая характеристика цитокинов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 2.5.5.2. Рецепторы для цитокинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198 2.5.5.3. Внутриклеточная передача сигнала при действии цитокинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .201 2.5.5.4. Особенности функционирования системы цитокинов. Цитокиновая сеть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 2.5.5.5. Провоспалительные цитокины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

2.5.6. Интерфероны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .218 2.5.6.1. Интерфероны типов I и III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 2.5.6.2. Интерферон γ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

Глава 3. Адаптивный иммунитет. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231 3.1. Молекулы, распознающие антигены. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231 3.1.1. Иммуноглобулины/антитела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231 3.1.1.1. Строение иммуноглобулинов. Полипептидные цепи. . . . 232

3.1.1.2. V-доменыи антигенсвязывающие участки иммуноглобулинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 3.1.1.3.С-домены,изотипы и антигенные варианты иммуноглобулинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239

3.1.2. В-клеточныйрецептор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 3.1.2.1. Мембранный иммуноглобулин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 3.1.2.2. Дополнительные полипептидные цепиВ-клеточногорецептора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .243

3.1.3. Т-клеточныйрецептор и связанные с ним молекулы . . . . . . . . 244 3.1.3.1. Димеры αβ и γδ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

3.1.3.2. Комплекс CD3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 3.1.3.3. Корецепторы Т-клеток. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .249

3.1.4. Генетические основы формирования и перестройки генов антигенраспознающих рецепторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .251

3.1.4.1. Формирование генов рецепторов лимфоцитов . . . . . . . . . .252 3.1.4.2. Соматический мутагенез V-геновиммуноглобулинов . . . . 260 3.1.4.3. Переключение константных генов иммуноглобулинов . . . 260 3.1.4.4. Переключение синтеза с мембранных на секретируемые иммуноглобулины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

3.2. Антигены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 3.2.1. Антигены, распознаваемые В-клетками,и их взаимодействие с антителами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

3.2.1.1. Чужеродность антигенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 3.2.1.2. Иммуногенность антигенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 3.2.1.3. Специфичность антигенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .271 3.2.1.4. Взаимодействие антигенов и антител . . . . . . . . . . . . . . . . . .276

3.2.2. Главный комплекс гистосовместимости и антигены, распознаваемые Т-клетками. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .281

3.2.2.1. Главный комплекс гистосовместимости . . . . . . . . . . . . . . . 282 3.2.2.2. Процессинг антигена для Т-клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . .288 3.2.2.3. Особенности распознавания антигенных лигандов рецепторными комплексамиТ-клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .295

6

Содержание

 

 

3.2.2.4. Суперантигены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 3.3. Лимфоидные клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 3.3.1. В-лимфоциты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3013.3.1.1. ХарактеристикаВ-лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3013.3.1.2. РазвитиеВ-лимфоцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .302 3.3.1.3. СубпопуляцииВ-лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3103.3.2.Т-лимфоциты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3143.3.2.1. СубпопуляцииТ-клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .314

3.3.2.2. «Классические» αβТ-клетки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3173.3.2.3. РазвитиеαβТ-лимфоцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .318

3.3.2.4. Селекция тимоцитов и формирование субпопуляций

CD4+ и CD8+ клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 3.3.2.5. Естественные регуляторныеТ-клетки . . . . . . . . . . . . . . . . .333

3.3.2.6. NKT-клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3363.3.2.7.γδТ-клетки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .338

3.4. Органы иммунной системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 3.4.1. Первичные лимфоидные органы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 3.4.1.1. Костный мозг . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 3.4.1.2. Тимус . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 3.4.1.3. Бурса Фабриция. Аналоги бурсы и тимуса . . . . . . . . . . . . . .358

3.4.1.4. Гуморальные факторы, контролирующие развитие лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .359 3.4.1.5. Апоптоз, его роль в развитии и функционировании клеток иммунной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364

3.4.2. Вторичные (периферические) лимфоидные органы . . . . . . . . . .371 3.4.2.1. Лимфатические узлы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .372 3.4.2.2. Селезенка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .374 3.4.2.3. Лимфоидная ткань слизистых оболочек . . . . . . . . . . . . . . . .376 3.4.2.4. Лимфоидная ткань, связанная с кожей . . . . . . . . . . . . . . . . 380 3.4.2.5. Рециркуляция лимфоцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .381 3.4.2.6. Обновление и гомеостаз лимфоидной популяции . . . . . . 385

3.5. Активация лимфоцитов и запуск иммунного ответа . . . . . . . . . . . . 389 3.5.1. Презентация антигена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

3.5.1.1. Миграция клеток, участвующих в презентации антигена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392

3.5.1.2. Иммунный синапс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394 3.5.1.3. Костимуляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 3.5.2. Активация Т-лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .403 3.5.2.1. Молекулярные основы активацииТ-клеток . . . . . . . . . . .403 3.5.2.2. Проявления активацииТ-клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4133.5.2.3. Пролиферативная экспансия клоновТ-хелперов . . . . . . . .4143.5.3. ДифференцировкаТ-хелперов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4163.5.3.1. Th2- иTh3-клетки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4163.5.3.2. Th27 и другие адаптивные субпопуляцииТ-клеток . . . . .423

3.5.3.3. Цитокины, контролирующие и опосредующие адаптивные реакции лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

3.6. Иммунный ответ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .430

Содержание

7

 

 

3.6.1. Клеточный иммунный ответ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .432 3.6.1.1. Цитотоксический Т-клеточныйиммунный ответ . . . . . . .433 3.6.1.2. ВоспалительныйТ-клеточныйиммунный ответ . . . . . . . .441 3.6.2. Гуморальный иммунный ответ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446

3.6.2.1. Активация В-лимфоцитов.РольТ-клетоки цитокинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447

3.6.2.2. Дифференцировка и селекция В-клетокв зародышевых центрах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .453 3.6.2.3. Дифференцировка плазматических клеток и секреция антител . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .458 3.6.2.4. Эффекторные функции антител. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 3.6.2.5. Гибридомы и моноклональные антитела.Генно-инженерныеантитела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

3.6.3. Иммунологическая память и вторичный иммунный ответ. . . . 468 3.6.3.1. В-клеткипамяти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469 3.6.3.2.Т-клеткипамяти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470 3.6.3.3. Вторичный иммунный ответ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .476 3.6.4. Неклассические проявления иммунных реакций. . . . . . . . . . . .479 3.6.4.1. Функциональная активностьВ1-клеток . . . . . . . . . . . . . . . .479

3.6.4.2. Тимуснезависимый иммунный ответ и антигеннезависимая дифференцировка

антителообразующих клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .481 3.6.4.3. Проявления активности γδТ- и CD8αα+ Т-клеток. . . . . . .483 3.6.4.4. Иммунологические функцииNKT-клеток . . . . . . . . . . . .485

3.6.5. Иммунные процессы в слизистых оболочках (мукозальный иммунный ответ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486

3.6.5.1. Локальные процессы в слизистых оболочках при внедрении патогенов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486

3.6.5.2. Афферентное и центральное звенья мукозального иммунного ответа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 3.6.5.3. Роль миграции клеток в мукозальном иммунитете . . . . . 488 3.6.5.4. Эффекторные механизмы мукозального иммунитета. . . 492 3.6.5.5. Развитие мукозального иммунного ответа при повторном контакте с патогеном . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495

3.6.6. Контроль и регуляция иммунного ответа . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 3.6.6.1. Генетический контроль иммунного ответа . . . . . . . . . . . . 496 3.6.6.2. Эндокринный и нервный контроль иммунного ответа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500

3.6.6.3. Регуляция иммунного ответа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505 3.6.6.4. Регуляторные Т-клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .512

Глава 4. Иммунитет в защите и повреждении организма.

Патология иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .518 4.1. Защитные функции иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .518 4.1.1. Противоинфекционный иммунитет. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .518

4.1.1.1. Инфекционные агенты как иммуногены.

Запуск противоинфекционного иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . .518

8

Содержание

 

 

4.1.1.2. Проявления иммунной защиты против основных групп патогенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .532 4.1.1.3. Протективный иммунитет при инфекционных заболеваниях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540

4.1.2. Противоопухолевый иммунитет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .541 4.1.2.1. Концептуальные аспекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .541 4.1.2.2. Антигены, ассоциированные с опухолями . . . . . . . . . . . . 543 4.1.2.3. Эффекторные механизмы противоопухолевого иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546 4.1.2.4. Механизмы избегания опухолью иммунного надзора. . . .550 4.1.2.5. Пути активизации противоопухолевой защиты . . . . . . . . .552

4.2. Иммунитет в аллогенных системах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .553 4.2.1. Генетика гистосовместимости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554 4.2.2. Трансплантационный иммунитет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .555 4.2.3. Трансплантация костного мозга. Реакция «трансплантат против хозяина». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560 4.2.4. Пересадка органов в клинической практике. Подходы к преодолению трансплантационной реакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563

4.2.5. Переливание крови. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564 4.3. Иммунологическая толерантность и анергия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566

4.3.1. Искусственная иммунологическая толерантность к трансплантатам. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566

4.3.2. Естественная иммунологическая толерантность . . . . . . . . . . . 569 4.3.2.1. Аутотолерантность и ее механизмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569 4.3.2.2. Выбор между активацией и анергией в лимфоидной ткани слизистых оболочек. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .577

4.3.2.3. Иммунологически привилегированные органы . . . . . . . . 580 4.3.2.4. Иммунологические взаимоотношения матери и плода . . . . 582 4.4. Аутоиммунная патология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588 4.4.1. Иммунопатогенез аутоиммунных заболеваний . . . . . . . . . . . . . 589 4.4.1.1. Причины нарушения аутотолерантности . . . . . . . . . . . . . . 589 4.4.1.2. Генетические аспекты аутоиммунной патологии . . . . . . . 597

4.4.1.3. Иммунологические механизмы повреждения при аутоиммунных процессах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598

4.4.2. Аутоиммунные заболевания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600 4.4.2.1. Органоспецифические аутоиммунные заболевания . . . . .601 4.4.2.2. Системные аутоиммунные заболевания. . . . . . . . . . . . . . . 605 4.5. Гиперчувствительность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607 4.5.1. Аллергия немедленного типа (гиперчувствительность I типа) . . . . .609

4.5.1.1. Общая схема развития и проявления аллергических процессов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609 4.5.1.2. Аллергены. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .611 4.5.1.3. Индукция аллергического иммунного ответа . . . . . . . . . . .612 4.5.1.4. Механизмы реализации аллергических реакций . . . . . . . .615 4.5.1.5. Роль нарушения баланса субпоплуяций Т-клеток . . . . . . .6224.5.1.6. Роль наследственных и внешних факторов в развитии аллергии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .623

Содержание

9

 

 

4.5.1.7. Аллергические заболевания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .624 4.5.1.8. Принципы лечения аллергических заболеваний . . . . . . . .627 4.5.2. Другие типы гиперчувствительности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630

4.5.2.1. Цитотоксический тип гиперчувствительности (гиперчувствительность II типа) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630 4.5.2.2. Гиперчувствительность, связанная с иммунокомплексной патологией

(гиперчувствительность III типа) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .632 4.5.2.3. Гиперчувствительность замедленного типа (гиперчувствительность IV типа). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .635

4.6. Опухоли иммунной системы — лимфопролиферативные процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .639

4.6.1. Лимфоидные клетки при лимфопролиферативных процессах и их соответствие нормальным прототипам. . . . . . . . . . . 640 4.6.2. Генетические перестройки и вирусная инфекция

при лимфопролиферативных процессах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642 4.7. Иммунодефициты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646 4.7.1. Первичные иммунодефициты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646

4.7.1.1. Общие проблемы генетики первичных иммунодефицитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647 4.7.1.2. Локализация иммунологических дефектов

при первичных иммунодефицитах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648 4.7.1.3. Нарушение иммунной защиты и проявления иммунопатологии при первичных иммунодефицитах.

Проблемы диагностики и лечения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .651 4.7.1.4. Первичные иммунодефициты, связанные с поражением врожденного иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .655 4.7.1.5. Первичные иммунодефициты, связанные с поражением адаптивного иммунитета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 660 4.7.1.6. Другие иммунодефициты с поражением лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669

4.7.2. ВИЧ-инфекцияи синдром приобретенного иммунодефицита. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .676

4.7.3. Вторичные иммунодефициты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686 4.7.3.1. Иммунодефицитные состояния, обусловленные гибелью иммуноцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 688 4.7.3.2. Вторичные иммунодефициты, обусловленные

функциональными нарушениями лимфоцитов. . . . . . . . . . . . . . . 692 4.7.3.3. Физиологические иммунодефициты . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694

4.8. Применение методов и принципов иммунологии в практической медицине: иммунодиагностика,

иммунопрофилактика, иммунотерапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 700 4.8.1. Основы современной иммунодиагностики. . . . . . . . . . . . . . . . . 700

4.8.1.1. Области использования иммунологических методов в клинико-лабораторнойпрактике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 700

4.8.1.2. Методология лабораторной иммунодиагностики. . . . . . . .701 4.8.1.3. Оценка состояния врожденного иммунитета . . . . . . . . . . 704

10

Содержание

 

 

4.8.1.4. Оценка состояния адаптивного иммунитета. . . . . . . . . . . .705 4.8.2. Иммунопрофилактика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709

4.8.2.1. Вакцинация против возбудителей инфекционных заболеваний. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709

4.8.3. Иммунотерапия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 720 4.8.3.1. Медикаментозная иммунотерапия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .721 4.8.3.2. Иммунодепрессанты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725 4.8.3.3. Иммунобиотерапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727

Послесловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .738 Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .740

ПРЕДИСЛОВИЕ

Данная книга первоначально задумывалась как переработанный и обновленный вариант учебника «Основы иммунологии», вышедшего более десяти лет тому назад (в 1999 г.) в издательстве «Медицина». Однако изменения, которые произошли за этот срок в иммунологии, столь глубоки, что потребовали не просто обновления или дополнения старого текста новыми сведениями, а создания новой книги. В этом читатель сможет убедиться, сопоставляя структуры старой и новой книг или, проще, сравнивая их оглавления.

Задача, которую ставил перед собой автор, состояла в создании систематизированного свода современных иммунологических знаний, приемлемого как для начинающих изучать иммунологию, так и для опытных иммунологов. Учитывая значительную степень сложности этой науки, ее многочисленные пересечения со смежными фундаментальными научными дисциплинами, эта задача во всей ее полноте выглядит практически неразрешимой. Однако может быть избрана некая степень приближения к этому идеалу, определяемая возможностями охвата «иммунологического поля» самим автором и соблюдения баланса полноты описания и доступности изложения.

При написании книг, претендующих на отражение современного состояния науки, возникает еще одна проблема: темп развития науки в наше время очень стремителен и можно не сомневаться, что уже через 5 лет книга будет выглядеть, по крайней мере в некоторых ее разделах, устаревшей. Избежать этого невозможно, и единственным выходом из положения может служить периодическое переиздание книги с внесением изменений хотя бы по узловым вопросам.

Сосредотачивая внимание на последних достижениях науки, не следует, однако, забывать о существовании другой задачи, менее подверженной веяниям времени и, возможно, более существенной, чем отражение последних новаций. Эта задача (на этот раз вполне соответствующая требованиям к учебникам) состоит в выявлении стабильных устоев данной конкретной науки, наиболее существенных ее составляющих, которые мало изменяются со временем. Именно эти устои определяют индивидуальный «портрет» науки. Отмечу, что уникальная особенность иммунологии состоит в том, что ее «сердцевина» не вполне стабилизировалась и меняется во времени в большей степени, чем основы других наук. Достаточно сказать, что на протяжении полувека парадигма иммунологии менялась по меньшей мере два раза — сначала при рождении «неинфекционной» (по преимуществу клеточной) иммунологии в 50–60-егоды ХХ века и затем — совсем недавно, при формировании новых представлений об иерархии и взаимодействии врожденного и адаптивного иммунитета. Читатели с большим стажем знакомства с руководствами и учебниками по иммунологии, написанными в разное время, согласятся, что книги по иммунологии, опубликованные в30-х,60-хи2000-хгодах, порой как будто излагают основы разных наук. Уточнение сущности иммунологии и сохранение преемственности с предшествующими периодами развития науки являлось одной из важных задач, стоявших перед автором данной книги.

Структура книги во многом определяется желанием автора донести многообразие иммунологических знаний по возможности щадящим способом.

12

Предисловие

 

 

Этой цели служит развернутое «Введение в иммунологию», представляющее собой первую главу руководства. Можно сказать, что в ней содержится трехкратное изложение основ иммунологии. Сначала это сделано в форме экскурса в историю — как описание основных вех становления и развития иммунологии. Не следует рассматривать это описание как краткую историю иммунологии: автор не владеет спецификой этой науки. Второй раз динамический аспект использован в эскизном описании естественной истории иммунитета, которая также не является сколько-нибудьполным изложением филогенеза иммунитета, а отражает лишь реализацию во времени самых важных событий развития иммунологических явлений и процессов. Наконец, в этой главе представлено краткое описание основ иммунологии в ее современном понимании, но безкаких-либодеталей. Пользуясь возможностью, автор вводит основные термины иммунологии (антиген, антитело, иммунологическое распознавание и т.д.), но намеренно избегает использования более частных терминов. Задача этой главы состоит в таком кратком и нерасчлененном изложении материала, которое позволит охватить предмет иммунологии единым взглядом.

Остальные главы книги содержат описание того же материала, но уже

вдетализованном виде, который может быть воспринят лишь как сумма фрагментов. Их объединение в целое потребует особых усилий, которые могут быть подкреплены возвращением к главе 1. Этот материал размещен

втрех главах. Назначение двух из них очевидно: они посвящены описанию феноменологии и механизмов соответственно врожденного и адаптивного иммунитета. Отмечу, что еще недавно эти разделы иммунологии казались несопоставимыми по объему и значимости, поскольку к врожденному иммунитету иммунологи традиционно относились свысока как к «предыммунологии» и охотно уступали соответствующий материал другим наукам, например, патофизиологии. Следы такого несбалансированного отношения к врожденному и адаптивному иммунитету видны в любом учебнике по иммунологии, написанном после второй мировой войны, включая учебникпредшественник этой книги. Лишь коренное изменение иммунологической идеологии, порожденное работами С.А. Janeway и его последователей, привело к восстановлению должного баланса.

Содержание последней главы требует отдельного комментария. В предыдущих главах описываются явления и их механизмы практически без оценки их значимости с точки зрения поддержания здоровья или развития болезней. Для восполнения этого пробела потребовалось специальное рассмотрение роли иммунных механизмов в защите от двух основных проявлений биологической агрессии — инфекционных атак и опухолевого роста. Здесь же отражены «издержки» иммунитета, в основном адаптивного, в виде поломок тонкого механизма дискриминации «свое–чужое»с развитием аутоагрессии, а также чрезмерных проявлений иммунных процессов (гиперчувствительности), вызывающих повреждение, и их недостаточности, проявляющейся в виде разнообразных иммунодефицитов. Глава завершается кратким изложением областей, касающихся прямого применения в практике принципов и методов иммунологии — иммунодиагностики, иммунопрофилактики и иммунотерапии. Эти стремительно

studfiles.net

Иммунология. Ярилин

2.3. Клеточные механизмы врожденного иммунитета

143

 

 

Дефензины локализованы и оказывают свое действие преимущественно внутри нейтрофилов, точнее, в их фаголизосомах. Однако в результате секреции дефензины могут поступать во внеклеточное пространство и проявлять там свои бактерицидные свойства. Однако эта возможность ограничена содержанием в плазме крови и межклеточной жидкости серпинов — ингибиторов сериновых протеаз, подавляющих действие дефензинов. Во внеклеточном пространстве дефензины проявляют хемокиноподобные и иммунорегуляторные свойства при более низких концентрациях, чем в фаголизосомах.

2.3.6. Секреторная и киллерная активность фагоцитов

Секреторная активность фагоцитов реализуется двумя альтернативными путями, основанными на разных механизмах, — в форме дегрануляции и секреции, зависящей от аппарата Гольджи. Дегрануляция осуществляется при участии микротрубочек и прекращается при их деполимеризации (например, при обработке колхицином). В классический вариант секреции с участием аппарата Гольджи микротрубочки не вовлекаются, однако этот процесс можно нарушить действием цитохалазина и других ядов, повреждающих микрофиламенты.

2.3.6.1. Выброс фагоцитами продуктов деградации (дегрануляция)

Дегрануляция — основная форма секреторной активности тучных клеток, базофилов и ключевое событие реакций гиперчувствительности немедленного типа (см. раздел 4.5.2.1). Для эозинофилов дегрануляция служит основным условием внеклеточного цитолиза — формы защиты от многоклеточных паразитов (см. ниже).

Для нейтрофилов дегрануляция — заключительный этап фагоцитоза. Ее следствия — попадание содержимого фаголизосом в межклеточное пространство — побочный эффект реакции. Однако в дегрануляцию вовлекаются не только фаголизосомы, но и свободные гранулы нейтрофилов. Дегрануляция лизосом моноцитов и макрофагов также происходит при фагоцитозе. В эффекторное действие моноцитов и макрофагов дегрануляция вносит меньший вклад, чем аппарат Гольджи-зависимаясекреция.

Итак, заключительная фаза фагоцитоза — выброс содержимого фаголизосом путем дегрануляции. За счет сокращения нитей актомиозина фаголизосомы транспортируются по каркасу из микротрубочек к клеточной мембране и сливаются ней. Сигналом к секреции служит повышение уровня внутриклеточного Са2+. Секреция контрoлируются ГТФазами семейства Rab. При этом происходит превращение мембранных фосфоинозитидов, катализируемоеPI-3P.Экзоцитоз гранул нейтрофилов может быть спровоцирован действием форболмиристат ацетата, активирующего протеинкиназу С и ряд других ферментов. Ключевую роль во взаимном распознавании мембран играют белки семейства SNARE: под влиянием форболмиристат ацетата на клеточной мембране появляются белкиSNAP-23исинтаксин-4,распознаваемыеSNARE-белкамимембран гранулсинтаксином-6иVAMP-2,соответственно. Такое распознавание — обязательное условие дегрануляции.

Выброс гранул и фаголизом, образованных с их участием, не совпадает по времени и контролируется не полностью идентичными механизмами. В дегрануляцию специфические гранулы и фаголизосомы, образованные с их

144

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

участием, вовлекаются раньше азурофильных гранул. Содержимое гранул попадает в нейтральную внеклеточную среду, т.е. в благоприятные условия для проявления активности ферментов и других факторов, содержащихся

вспецифических гранулах. Азурофильные гранулы содержат ферменты с оптимумом действия в кислой среде, создающейся лишь на пике воспалительной реакции. На этом этапе в окружении нейтрофилов оказываются лизоцим и щелочная фосфатаза. Однако по мере прогрессирования воспаления повышается вклад в дегрануляцию азурофильных гранул и в межклеточной среде воспалительного очага происходит накопление кислых гидролаз и активных форм кислорода.

Все перечисленные факторы задействованы в защите против микроорганизмов. Активные формы кислорода и галоидсодержащие соединения проявляют свой бактерицидный эффект во внеклеточной среде, несмотря на короткий срок существования. Лизоцим, катионные протеазы (катепсин G, азуроцидин, эластаза), лактоферрин оказывают более сильное антипатогенное действие. Однако эффективность этой защиты во внеклеточном пространстве значительно ниже, чем внутри клетки, где факторы действуют

вболее высокой концентрации и в тесном контакте друг с другом. Важно отметить, что во внеклеточном пространстве большинство этих факторов проявляет цитотоксическое действие в отношении собственных клеток организма. Продукты дегрануляции и некротической гибели нейтрофилов вызывают «расплавление» тканей в очаге воспаления и образование гноя. В результате дегрануляцию можно рассматривать скорее как побочный эффект, чем как дополнение к внутриклеточному цитолизу.

Вто же время ферменты, особенно протеазы, выделяемые из гранул нейтрофилов, вносят существенный вклад в формирование вазоактивных пептидов, играющих важную роль в развитии сосудистой реакции при воспалении. Так, кислые и нейтральные протеазы участвуют в образовании кининов, влияющих на сократимость и проницаемость мелких сосудов. Сериновая протеаза, производимая нейтрофилами, катализирует превращение ангиотензиногена в ангиотензин II, вызывающий сужение крупных сосудов, что приводит к повышению кровяного давления. Катионные белки обусловливают высвобождение вазоактивных пептидов и гистамина из тучных клеток и тромбоцитов и вызывают агрегацию последних. Некоторые протеазы способны расщеплять факторы комплемента С3 и С5 с образованием С3а и С5а, играющих важную роль в развитии воспаления. Некоторые вазоактивные пептиды уже содержатся в гранулах нейтрофилов, а при дегрануляции происходит их высвобождение.

Нейтрофилы, завершившие процесс фагоцитоза, погибают (чаще путем апоптоза). Тканевые нейтрофилы быстро подвергаются апоптозу и без осуществления фагоцитарной реакции; фагоцитоз только ускоряет этот процесс. Причина апоптоза в этом случае — повышение проницаемости митохондрий для цитохрома с и фактораАро-1,формирующих апоптосому,

вкоторой происходит активация каспазы 9 (см. раздел 3.4.1.5). В процессе апоптоза на поверхности нейтрофилов появляется фосфатидилсерин и другие молекулы, распознаваемые мембранными рецеторами макрофагов, что приводит к фагоцитозу апоптотирующих нейтрофилов. Таким образом, макрофаги «очищают территорию» после фагоцитоза. При активации

2.3. Клеточные механизмы врожденного иммунитета

145

 

 

макрофагов в них происходит образование антиапоптотических факторов (Bcl-2и др.), поэтому они не подвергаются апоптозу после завершения фагоцитоза.

2.3.6.2. Дегрануляция эозинофилов как основа внеклеточного цитолиза

Принципиально иную функцию имеют факторы, выделяемые во внеклеточную среду при дегрануляции эозинофилов. Эти клетки играют основную роль в защите от слишком крупных для фагоцитоза патогенов — прежде всего от многоклеточных паразитов.

Выше (см. раздел 2.1.3) был рассмотрен состав гранул эозинофилов. Напомним, что в специфических (крупных) гранулах преобладают 4 главных белка: главный щелочной белок (MBP), присутствующий в сердцевине гранулы в виде кристаллов, и 3 белка матрикса — эозинофильный катионный белок (ECP), эозинофильная пероксидаза (ЕРО) и нейротоксин, происходящий из эозинофилов (EDN). При дегрануляции кристаллический МВР переходит в растворимую форму. Все перечисленные белки участвуют в повреждении клеток макропаразитов. Белки ECP и EDN обладают также рибонуклеазной активностью и оказывают противовирусное действие. Определенный вклад в антипатогенный эффект эозинофилов вносят минорные составляющие гранул — ферменты (присутствующие в специфических гранулах — миелопероксидаза, коллагеназа, эластаза, β-глюкуро-нидаза, катепсин, РНКаза; присутствующие в мелких гранулах — кислая фосфатаза, арилсульфатаза, пероксидаза). В то же время белки MBP, ECP, EPO и ферменты гранул повреждают нормальные клетки организма.

Всем названным белкам в той или иной степени свойствена иммунорегуляторная активность, направленная на ограничение воспалительной реакции; она характерна и для эйкозаноидов, синтезируемых в липидных тельцах эозинофилов. Для многих цитокинов, выделяемых эозинофилами по механизму классической секреции (IL-4,IL-5,IL-10,TGFβ, отчастиIL-6),тоже характерно преобладание противовоспалительных эффектов.

Как уже отмечалось, внеклеточный цитолиз менее эффективен, чем внутриклеточный, прежде всего в связи с уменьшением концентрации выделяемых клетками факторов. В случае эозинофилов эта проблема решается благодаря их адгезии к поверхности паразитов, что позволяет обеспечить достаточно высокие концентрации выделяемых веществ. В результате внеклеточный цитолиз, обеспечиваемый факторами, секретируемыми эозинофилами, представляет главный и вполне адекватный механизм иммунной защиты против многоклеточных паразитов.

Секреторная функция моноцитов и макрофагов

Секреторная активность моноцитов и макрофагов реализуется преимущественно через аппарат Гольджи-зависимыймеханизм и (в отличие от таковой активности нейтрофилов) играет очень важную роль. Однако дегрануляция фаголизосом тоже выполняет важные функции: таким путем из макрофагов выделяются продукты окислительного взрыва, галоидные производные, азотистые метаболиты, протеазы, кислые гидролазы, участвующие во внеклеточном цитолизе и переваривании убитых патогенов. Дегрануляция моноцитов и макрофагов не сопровождается «расплавлением» тканей, поскольку они выделяют значительно меньше перечисленных

146

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

веществ, чем нейтрофилы. Дегрануляция макрофагов протекает не взрывообразно, а в значительной степени регулируемо; макрофаги существенно меньше нейтрофилов подвергаются апоптозу.

В основе выделения моноцитами и макрофагами большинства факторов врожденного иммунитета и иммунорегуляторных веществ, синтезируемых de novo, лежит классический секреторный процесс (табл. 2.21). Многие из этих веществ подробно рассмотрены в разделе 2.5.

Таблица 2.21. Продукты секреции макрофагов

Группа

Факторы

Условия

Функциональная

факторов

 

секреции

значимость

 

 

 

 

Белки матрикса

Фибронектин,

Спонтанно, уси-

Формирование меж-

 

тромбоспондин,

ливается при

клеточного матрикса,

 

протеогликаны

активации

межклеточные кон-

 

 

 

такты

 

 

 

 

Интегрины

β1, β2

То же

Межклеточные кон-

 

 

 

такты, движение и

 

 

 

активация клеток

 

 

 

 

Компоненты

С1–С9,факторы В,

— << —

Эффекторные реак-

комплемента

D, I, H

 

ции иммунитета: бак-

 

 

 

териолиз, фагоцитоз

 

 

 

 

Факторы свер-

Факторы V, VII, IX,

— << —

Свертывание крови,

тывания крови

X, протромбиназа

 

воспаление

 

 

 

 

Сывороточные

Трансферрин,

— << —

Транспорт и метабо-

белки

авидин,

 

лизм белков, воспале-

(транспортные,

α2-макроглобулин,

 

ние и др.

ингибиторы

транскобаламин,

 

 

и т.д.)

ингибиторы

 

 

 

протеаз и др.

 

 

 

 

 

 

Метаболиты

PGE2, LTB, LTC,

— << —

Регуляция воспале-

арахидоновой

TxA2, 5-HETE,

 

ния, иммунного отве-

кислоты

15-HETE

 

та, аллергии

 

 

 

 

Активные

О2-,Н2О2, ОН*, NO,

При активации

Бактерицидное, тумо-

формы кислоро-

ОО*NO и др.

 

рицидное, цитотокси-

да и азота

 

 

ческое действие

 

 

 

 

Ферменты

Кислые гидролазы,

При активации

То же

 

нейтральные про-

(лизоцим — спон-

 

 

теазы, миелоперок-

танно)

 

 

сидаза, лизоцим

 

 

 

и др.

 

 

 

 

 

 

Цитокины

IL-1,TNFα,IL-6,

В основном при

Обеспечение воспали-

 

IL-8,IFNα,

активации

тельного и иммунного

 

GM-CSF,G-CSF,

 

процессов, гемопоэза

 

M-CSFи др.

 

 

 

 

 

 

Гормоны, нейро-

Соматотропный

То же

Регуляция различ-

пептиды

гормон, адрено-

 

ных процессов, в том

 

кортикотропный,

 

числе воспалительно-

 

β-эндорфины

 

го и иммунного

 

 

 

 

2.3. Клеточные механизмы врожденного иммунитета

147

 

 

Цитокины — наиболее важная для реализации и регуляции иммунной защиты группа продуктов, выделяемая моноцитами/макрофагами. Эти клетки секретируют все провоспалительные цитокины — TNFα, IL-1,IL-6,IL-8,IL-12,IL-18,IL-23;все провоспалительные хемокины, интерфероны (в наибольшей степени IFNα, в наименьшей — IFNγ) и колониестимулирующие факторы. Таким образом, моноциты/макрофаги служат источником факторов, определяющих развитие воспалительной реакции и участвующих в большинстве реакций врожденного иммунитета. Кроме того, макрофаги, наряду с дендритными клетками, обеспечивают запуск адаптивного иммунного ответа, эффекторами которого служат лимфоидные клетки.

Макрофаги секретируют компоненты комплемента (практически все) и эйкозаноиды (простагландины, лейкотриены). Эти клетки вырабатывают гомеостатические факторы, поддерживающие нормальное регулируемое функционирование многих основных систем организма: молекулы межклеточного матрикса (фибрионоген, тромбоспондин, протеогликаны), факторы свертывания крови, значительную часть белков сыворотки крови, в частности, транспортные белки (трансферрин, α2-макроглобулин).Макрофаги выделяют активные пептиды — провоспалительные (вазоактивные пептиды и т.д.) и регуляторные (гормоны). Факторы, секретируемые макрофагами, участвуют в иммунопатогенезе атеросклероза. Эти клетки секретируют липопротеиновую липазу (способствует образованию из липопротеинов низкомолекулярных липидных метаболитов, способных проникать в стенки артерий) и аполипопротеин А. Макрофаги могут участвовать в транспорте поглощенных ими липидных соединений в стенку сосуда.

Макрофаги спонтанно секретируют белки межклеточного матрикса, компоненты комплемента, различные сывороточные белки, факторы липидного метаболизма. При активации макрофагов включаются гены большинства вырабатываемых ими продуктов, а также усиливается продукция некоторых конститутивно синтезируемых веществ (С2, С4, фибронектина). Однако образование макрофагами некоторых веществ (например, липопротеиновой липазы) при активации, наоборот, ослабляется. Моноцитам/макрофагам не свойственно ни характерное для нейтрофилов взрывообразное выделение продуктов, ни характерное для лимфоцитов медленное развертывание секреции. Для экспрессии индуцибельных генов обычно требуется 20–30мин, а синтез белковых продуктов начинается в пределах 1 часа. Продолжительность экспрессии генов и секреции продуктов макрофагами, как правило, не превышает 1 суток.

Таким образом, секреторная активность свойствена всем миелоидным клеткам, участвующим во врожденном иммунитете. Для гранулоцитов характерна быстрая дегрануляция, обычно сопряженная с внеклеточной микробоцидностью. Для моноцитов/макрофагов характерен регулируемый секреторный процесс, зависящий от аппарата Гольджи; при этом они выделяют множество факторов, обладающих иммунорегуляторной и гомеостатической функцией.

2.3.6.3. Контактная киллерная активность миелоидных клеток

Реализация миелоидными клетками 2 из 3 основных типов цитотоксичности (внутри- и внеклеточного) описана выше. Нейтрофилы и моноци-

148

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

ты/макрофаги относят к «профессиональным» фагоцитам. Фагоцитарная активность в умеренной степени свойствена также эозинофилам, базофилам и тучным клеткам. Внеклеточный цитолиз задействован в антипаразитарной и, возможно, противоопухолевой защите, осуществляемой эозинофилами и нейтрофилами. Для миелоидных клеток также характерен 3-йтип цитотоксичности — контактный цитолиз. Мишенью при этом выступают не столько сами патогены, сколько инфицированные ими клетки.

Обязательное условие контактного цитолиза (как отражено в названии) — установление контакта между клетками, включающего две составляющие: неспецифическую адгезию и рецепторное распознавание. В адгезии участвуют молекулы интегринов, прежде всего β2-интегринLFA-1(αLβ2), экспрессируемый на миелоидных клетках. Рецепторами αLβ2 на клеткемишени служат молекулы суперсемейства иммуноглобулинов —ICAM-1иICAM-2.Взаимодействие этих молекул обеспечивает прочное взаимное прилипание клеток. Более специфичное рецепторное взаимодействие основано на распознавании мембранными рецепторами миелоидных клеток молекул опсонинов, представленных на поверхностиклетки-мишени.Наиболее характерные лиганды для рецепторов миелоидных клеток —Fс-участкиIgG-антители фрагменты компонентов комплемента (iC3b и др.). В распознавании участвуют в первом случаеFc-,а во втором —СR-рецепто-ры, широко представленные на поверхности миелоидных клеток (особенно активированных). FcγRI экспрессирован на макрофагах и активированных клетках других типов; FcγRIIA и FcγRIII — на всех разновидностях миелоидных клеток. В результате таких взаимодействий устанавливается прочный контакт междуклеткой-эффектороми мишенью.

После формирования контакта в клетку-мишеньпередается летальный сигнал, приводящий к ее апоптозу (см. раздел 3.4.1.5). Механизмы киллинга, осуществляемого миелоидными клетками, не выяснены. Очевидно выделение цитотоксических веществ происходит за счет экзоцитоза фаголизосом. Эффективность секретируемых факторов повышается благодаря тесному контакту клеток. Апоптоз могут индуцировать цитокины, секретируемые лейкоцитами (например, TNFα, дейтсвующий через рецептор TNFRI наклетке-мишени).В индукции апоптоза участвуют также сигналы, поставляемые вклетку-мишеньмембранными индукторами апоптоза(Fas-лигандом,TRAIL) через специализированные рецепторы(Fas-рецептор,DR3, DR4). Контактный цитолиз, осуществляемый доставкой вклетки-мишеницитотоксических веществ типа гранзимов, наименее вероятен, поскольку требует высокой специализации клеток, свойственной естественным киллерам и цитотоксическимТ-лимфоцитам,но не миелоидным клеткам.

Особую роль в контактном цитолизе играют армированные макрофаги — разновидность активированных макрофагов с фиксированными на их поверхности антителами. Этот эффекторный механизм будет рассмотрен при описании защитного действия антител (см. раздел 3.6.2.4).

Следует, однако, отметить, что контактный цитолиз не служит основным эффекторным механизмом миелоидных клеток при осуществлении ими защитных реакций. Вероятно, это связано с функциональными особенностями этих клеток. Объективная потребность в контактном цитолизе

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

149

в рамках врожденного иммунитета обусловливает привлечение в эту систему лимфоидных клеток — естественных киллеров.

2.4. ВКЛАД ЛИМФОИДНЫХ КЛЕТОК ВО ВРОЖДЕННЫЙ

ИММУНИТЕТ. ЕСТЕСТВЕННЫЕ КИЛЛЕРЫ

Основные эффекторы в системе врожденного иммунитета — миелоидные клетки. Они играют основную роль в распознавании PAMP и осуществлении фагоцитоза, обеспечивающего внутриклеточный киллинг. Однако в реализации функций врожденного иммунитета участвуют также и лимфоцидные клетки — естественные киллеры, или NK-клетки(отNatural killer). Они были

открыты позже «классических» популяций лимфоцитов — Т- и В-клеток—

..

..

в 1974 г. [И. Геллстрём (I. Hellstrom), К.Е. Геллстрём (K.E. Hellstrom)]. Этим

клеткам свойствен особый способ выявления чужеродных молекул, отличный от распознавания как образов патогенности миелоидными клетками, так и антигенов лимфоцитами. Естественные киллеры распознают сигналы опасности в виде эндогенных стрессорных молекул, а основная функция этих клеток — контактный цитолиз несущих сигналы опасности клеток. Таким образом, несмотря на формальную принадлежность естественных киллеров к системе врожденного иммунитета, основная их функция значительно отличается от таковой миелоидных клеток.

К клеткам врожденного иммунитета относят также некоторые разновидности лимфоцитов, а именно γδТ-клетки,NKT-клеткииВ1-лимфоциты.Однако их роль в естественной защите пока изучена недостаточно. Кроме того,В1-лимфоцитыиγδТ-клеткиучаствуют также в реакциях адаптивного иммунитета. Эти субпопуляции лимфоцитов обычно обозначают как «подобные клеткам врожденного иммунитета»(innate-like cells). ПодробноγδТ-клетки,NKT-клеткииВ1-лимфоцитыбудут рассмотрены в соответствующих разделах (см. разделы 3.3.1.3, 3.3.2.6, 3.3.2.7, 3.6.4).

2.4.1. Характеристика естественных киллеров

Естественные киллеры — довольно крупные (10–12мкм в диаметре) лимфоциты с азурофильной зернистостью в цитоплазме. Их характеризуют как большие гранулярные лимфоциты. Главное отличиеNK-клетокот других популяций лимфоцитов — отсутствие на естественных киллерах антигенспецифических рецепторов, кодируемых генами, перестраиваемыми в процессе дифференцировки клеток (как это свойственно другим лимфоцитам — см. раздел 3.1.4). С этим связано отсутствие клональной структуры популяцииNK-клеток:все естественные киллерные клетки идентичны по строению их ключевых рецепторов. Основные маркерыNK-клетоку мышей — молекула адгезии NK1.1, у человека — комбинация молекул CD56 и CD16. СD56 — молекула гомофильной адгезии; она экспрессирована на нервных и мышечных клетках, а также на некоторыхТ-лимфоцитах.CD16 — низкоаффинныйFc-рецепторFcγRIII, представленный на нейтрофилах и моноцитах. Ни один из этих двух маркеров не специфичен дляNK-клеток.

Характерная особенность естественных киллеров, имеющая прямое отношение к выполнению ими своей основной функции, — наличие цито-

150

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

плазматических азурофильных гранул. Как и гранулы гранулоцитов по своему генезу они представляют разновидность лизосом, хотя и имеют некоторые черты секреторных везикул. Величина гранул варьирует от 100 до 500 нм.

Перфорин, гранзимы и гранулолизин — основные компоненты гранул NK-клеток,связанные с их цитолитической функцией.Перфорин — белок с молекулярной массой66–70кДа. Это структурный аналог терминального компонента комплемента С9. Перфорин способен полимеризироваться в гидрофобном окружении (см. далее) и формировать поры в мембране клет-ки-мишени.Гранзимы — сериновые протеазы. Выделяют несколько разновидностей гранзимов (А, В, С), из которых гранзим В, проникающий в клет-ку-мишеньчерез перфориновые поры, индуцирует ее апоптоз.Гранулизины (изоформы 15 и 9 кДа, вторая более активна) содержатся только в зрелых гранулах в связанной с липидами форме. Помимо перфорина и гранзимов гранулыNK-клетоксодержат амины (гистамин, серотонин), протеогликаны (хондроитинсульфат, гепарин), а также катехоламины (адреналин, норадреналин), ферменты (катепсины, химотрипсиноподобные протеазы, кислые фосфатазы) и ряд пептидных гормонов.

Выделяют 2 субпопуляции NK-клеток,различающиеся соотношением мембранных маркеров и функциями (табл. 2.22): CD56hi CD16- и CD56lo CD16+ клетки (значки hi и lo — соответственно, высокий и низкий уровень экспрессии маркера). СубпопуляцияNK-клеток,слабо экспресирующая CD56, преобладает в кровотоке(90–95%,против5–10%CD56hi клеток), однако в печени, эндометрии матки и децидуальной оболочке плода преобладают CD56hi естественные киллеры. CD56hi клетки преобладают также в лимфатических узлах, составляя 75% от числаNK-клеток.Различия между субпопуляциямиNK-клетоксвязаны не только с особенностями мембранного фенотипа, но и с их функциями. CD59lo CD16+ клетки обладают выраженной цитотоксической активностью и относительно слабо секретируют цитокины, тогда как CD56hi CD16- клетки — активные продуценты IFNγ и других цитокинов (TNFα и β,GM-CSF,IL-10),но проявляют слабую киллерную активность. Только CD56hi CD16- NK-клеткиэкспрессируютα-цепьрецептораIL-2,т.е. несут высокоаффинный рецептор для этого цитокина. Именно поэтомуin vitro CD56hi CD16- NK-клеткиинтенсивно пролиферируют в ответ наIL-2.РецепторIL-2CD59lo CD16+ естественных киллеров состоит из β- иγ-цепейи обладает промежуточной аффинностью. Именно поэтому эти клетки слабо пролиферируют и только при действии высоких концентрацийIL-2.Таким образм, CD59lo CD16+ клетки можно охарактеризовать как эффекторные, а CD56hi CD16- — как регуляторныеNK-клетки.В настоящее время преобладает мнение, что CD59lo CD16+ клетки представляют терминальную, а CD56hi CD16- клетки — промежуточную стадию развитияNK-клеток.

Наиболее важные функции NK-клеток— цитотоксическая активность в отношении измененных (трансформированных, инфицированных вирусами, подвергшихся действию стресса) клеток организма и секреция цитокинов (в первую очередь IFNγ), что играет важную роль в регуляции иммунных процессов. Эти свойства реализуются за счет поликлонального распознавания маркеров клеточного стресса в сочетании с контролем«свой–чужой»(по экспрессииклетками-мишенямимолекулMHC-I).

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

151

 

 

Таблица 2.22. Сравнительная характеристика субпопуляцийNK-клетокCD56hi и CD56lo

Характеристика

СD56hi

CD56lo

LAK (CD56lo)

Преимущественная локали-

Печень и дру-

Кровоток, селезенка,

Лимфоидные

зация

гие солидные

инфицированные

органы*

 

органы

органы, опухоли

 

 

 

 

 

Экспрессия CD16

±

++

±

 

 

 

 

Экспрессия KIR2/3DL

±

+

 

 

 

 

Экспрессия NKG2A

+

±

+

 

 

 

 

Экспрессия NKG2D, NKp30,

+

+

+

NKp46

 

 

 

 

 

 

 

Экспрессия NKp44

+

 

 

 

 

Экспрессия CCR7, СD62L

+ (в крови)

 

 

 

 

Экспрессия CD25 (IL-2Rα)

+++

+

++

 

 

 

 

Экспрессия CD127 (IL-7Rα)

+

 

 

 

 

Экспрессия молекул

+

+ (усиливается при

++ (особенно

адгезии

 

активации)

в адгезивной

 

 

 

фракции)

 

 

 

 

Перфоринзависимая цито-

±

++

+++

токсичность

 

 

 

 

 

 

 

Зависимость цитотоксич-

++

++

±

ности от MHC-I

 

 

 

 

 

 

 

Антителозависимая цито-

±

++

++

токсичность

 

 

 

 

 

 

 

Секреция IFNγ и других

++

±

++

цитокинов

 

 

 

 

 

 

 

Пролиферативная актив-

+

±

++

ность

 

 

 

 

 

 

 

* — требует дальнейшего исследования; — — отсутствие экспрессии; ± — слабая экспрессия; + — умеренная экспрессия; ++ сильная экспрессия; +++ — очень сильная экспрессия.

2.4.2. Развитие и гомеостаз популяции естественных киллеров

NK-клеткиразвиваются в костном мозгу и происходят от того же общего лимфоидного предшественника CLP, который дает начало всем разновидностям лимфоцитов (рис. 2.32). В развитии естественных киллеров важную роль играет влияние микроокружения, реализуемое как через прямые межклеточные контакты, так и посредством цитокинов, например, взаимодействие представленного на мембранеNK-клетоклимфотоксина α с рецепторами на стромальных клетках. Смесь цитокинов, содержащаяIL-7иIL-15,а такжеFlt-3-лиганд,необходима для дифференцировки естественных киллеров из костномозговыхклеток-предшественниковin vitro. На этапе выбора пути дифференцировки CLP в направлении Т- иВ-линий,потенциал развитияNK-клетоксохраняется запро-Т-клетками,иногда обозначаемыми какпре-Т/NK-клетки(Т/NKР). РазвитиеТ/NKР-клетокблокируют дефекты, затрагивающие гены мембранных молекул CD3ε и

152

 

 

 

 

 

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

CD34

Flt3L

 

IL:15α

 

IL:15

 

KIR

 

 

CD34

CD122

 

CD122

C:kit

SCF

IL:2

 

 

NK1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T/NKP

 

 

NKP

 

 

 

NK

CD94/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NKG2

 

 

Id2, Ets1

 

IRF:1, IRF:2,

 

NKG2D

Flt:3

 

 

STAT5a/b

CD132

CD56

CD132

 

 

CD132

 

 

 

 

 

 

 

γ(c)

 

 

γ(c)

 

 

γ(c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.32. Основные стадии развития естественных киллеров: общий предшественник NK- иT-лимфоцитов(T/NKP), специализированный предшественникNK-кле-ток (NKP) и зрелаяNK-клетка.Указаны мембранные маркеры клеток; в прямоугольниках — дифференцировочные факторы, регулирующие соответствующую стадию развития

FcεRIγ (CD3ε — компонент рецепторного комплекса Т-клеток;FcεRIγ в качестве передающей сигнал полипептидной цепи входит в состав ряда рецепторов, в том числе FcεRI).

На следующем этапе клетки линии естественных киллеров окончательно отделяются от Т-линии.Это наиболее четко выражено при развитии тимоцитов — на самых ранних стадиях созревания (стадии тимоцитов DN1, DN2 — см. раздел 3.3.2.3) возможна их дифференцировка не только вТ-лимфоциты,но и вNK-клетки.Эта способность полностью утрачивается на стадииDN3-клеток,когда происходит перестройкаV-геновTCR (начальные неспецифические этапы этой перестройки происходят и в предшественникахNK-клеток).Условие дифференцировкиNK-клеток— экспрессия внутриклеточных факторов дифференцировки Id2 и Ets1. Необходимые для дифференцировкиТ-клетокфакторы группы Notch блокируют развитие естественных киллеров.

После отделения от Т-линиидифференцирующиесяNK-клеткиобозначают какпре-NK,илиNKP-клетки(Natural killer progenitor). При переходе на эту стадию развития на поверхности клетки экспрессируетсяβ-цепь(CD122), общая для рецепторовIL-2иIL-15.К этому моменту другой компонент этих рецепторов —γ(с)-цепь(отγ-сommon),представляющая собой общую цепь для большой группы гемопоэтиновых рецепторов (см. раздел 2.5.5.2) уже представлена на клетках (она появляется на стадии NKTР). Вскоре клетка экспрессируетα-цепьрецептора дляIL-15,и с этого моментаIL-15становится основным цитокином, определяющим дальнейшее развитие, выживаемость и гомеостазNK-клеток.

Следующий этап развития, реализуемый при участии IL-15,IL-18иIL-12,— формирование зрелойNK-клетки.Для этого этапа свойственно последовательное появление маркеров и рецепторов, характерных дляNK-клеток:NK1.1, CD94/NKG2 и NKG2D. Важное условие экспрессии рецепторных молекул Ly49, CD94/NKG2 — взаимодействиеNKР-клетоксо стромальными клетками костного мозга, экспрессирующими молекулыМНС-I— лиганды этих рецепторов. В то же время наNK-клеткахпоявляются интегрины [в частностиβ2-интегринМас-1(αМβ2)], и исчезает молекула

studfiles.net

Ярилин - Иммунология

2.3. Клеточные механизмы врожденного иммунитета

143

 

 

Дефензины локализованы и оказывают свое действие преимущественно внутри нейтрофилов, точнее, в их фаголизосомах. Однако в результате секреции дефензины могут поступать во внеклеточное пространство и проявлять там свои бактерицидные свойства. Однако эта возможность ограничена содержанием в плазме крови и межклеточной жидкости серпинов — ингибиторов сериновых протеаз, подавляющих действие дефензинов. Во внеклеточном пространстве дефензины проявляют хемокиноподобные и иммунорегуляторные свойства при более низких концентрациях, чем в фаголизосомах.

2.3.6. Секреторная и киллерная активность фагоцитов

Секреторная активность фагоцитов реализуется двумя альтернативными путями, основанными на разных механизмах, — в форме дегрануляции и секреции, зависящей от аппарата Гольджи. Дегрануляция осуществляется при участии микротрубочек и прекращается при их деполимеризации (например, при обработке колхицином). В классический вариант секреции с участием аппарата Гольджи микротрубочки не вовлекаются, однако этот процесс можно нарушить действием цитохалазина и других ядов, повреждающих микрофиламенты.

2.3.6.1. Выброс фагоцитами продуктов деградации (дегрануляция)

Дегрануляция — основная форма секреторной активности тучных клеток, базофилов и ключевое событие реакций гиперчувствительности немедленного типа (см. раздел 4.5.2.1). Для эозинофилов дегрануляция служит основным условием внеклеточного цитолиза — формы защиты от многоклеточных паразитов (см. ниже).

Для нейтрофилов дегрануляция — заключительный этап фагоцитоза. Ее следствия — попадание содержимого фаголизосом в межклеточное пространство — побочный эффект реакции. Однако в дегрануляцию вовлекаются не только фаголизосомы, но и свободные гранулы нейтрофилов. Дегрануляция лизосом моноцитов и макрофагов также происходит при фагоцитозе. В эффекторное действие моноцитов и макрофагов дегрануляция вносит меньший вклад, чем аппарат Гольджи-зависимаясекреция.

Итак, заключительная фаза фагоцитоза — выброс содержимого фаголизосом путем дегрануляции. За счет сокращения нитей актомиозина фаголизосомы транспортируются по каркасу из микротрубочек к клеточной мембране и сливаются ней. Сигналом к секреции служит повышение уровня внутриклеточного Са2+. Секреция контрoлируются ГТФазами семейства Rab. При этом происходит превращение мембранных фосфоинозитидов, катализируемоеPI-3P.Экзоцитоз гранул нейтрофилов может быть спровоцирован действием форболмиристат ацетата, активирующего протеинкиназу С и ряд других ферментов. Ключевую роль во взаимном распознавании мембран играют белки семейства SNARE: под влиянием форболмиристат ацетата на клеточной мембране появляются белкиSNAP-23исинтаксин-4,распознаваемыеSNARE-белкамимембран гранулсинтаксином-6иVAMP-2,соответственно. Такое распознавание — обязательное условие дегрануляции.

Выброс гранул и фаголизом, образованных с их участием, не совпадает по времени и контролируется не полностью идентичными механизмами. В дегрануляцию специфические гранулы и фаголизосомы, образованные с их

144

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

участием, вовлекаются раньше азурофильных гранул. Содержимое гранул попадает в нейтральную внеклеточную среду, т.е. в благоприятные условия для проявления активности ферментов и других факторов, содержащихся

вспецифических гранулах. Азурофильные гранулы содержат ферменты с оптимумом действия в кислой среде, создающейся лишь на пике воспалительной реакции. На этом этапе в окружении нейтрофилов оказываются лизоцим и щелочная фосфатаза. Однако по мере прогрессирования воспаления повышается вклад в дегрануляцию азурофильных гранул и в межклеточной среде воспалительного очага происходит накопление кислых гидролаз и активных форм кислорода.

Все перечисленные факторы задействованы в защите против микроорганизмов. Активные формы кислорода и галоидсодержащие соединения проявляют свой бактерицидный эффект во внеклеточной среде, несмотря на короткий срок существования. Лизоцим, катионные протеазы (катепсин G, азуроцидин, эластаза), лактоферрин оказывают более сильное антипатогенное действие. Однако эффективность этой защиты во внеклеточном пространстве значительно ниже, чем внутри клетки, где факторы действуют

вболее высокой концентрации и в тесном контакте друг с другом. Важно отметить, что во внеклеточном пространстве большинство этих факторов проявляет цитотоксическое действие в отношении собственных клеток организма. Продукты дегрануляции и некротической гибели нейтрофилов вызывают «расплавление» тканей в очаге воспаления и образование гноя. В результате дегрануляцию можно рассматривать скорее как побочный эффект, чем как дополнение к внутриклеточному цитолизу.

Вто же время ферменты, особенно протеазы, выделяемые из гранул нейтрофилов, вносят существенный вклад в формирование вазоактивных пептидов, играющих важную роль в развитии сосудистой реакции при воспалении. Так, кислые и нейтральные протеазы участвуют в образовании кининов, влияющих на сократимость и проницаемость мелких сосудов. Сериновая протеаза, производимая нейтрофилами, катализирует превращение ангиотензиногена в ангиотензин II, вызывающий сужение крупных сосудов, что приводит к повышению кровяного давления. Катионные белки обусловливают высвобождение вазоактивных пептидов и гистамина из тучных клеток и тромбоцитов и вызывают агрегацию последних. Некоторые протеазы способны расщеплять факторы комплемента С3 и С5 с образованием С3а и С5а, играющих важную роль в развитии воспаления. Некоторые вазоактивные пептиды уже содержатся в гранулах нейтрофилов, а при дегрануляции происходит их высвобождение.

Нейтрофилы, завершившие процесс фагоцитоза, погибают (чаще путем апоптоза). Тканевые нейтрофилы быстро подвергаются апоптозу и без осуществления фагоцитарной реакции; фагоцитоз только ускоряет этот процесс. Причина апоптоза в этом случае — повышение проницаемости митохондрий для цитохрома с и фактораАро-1,формирующих апоптосому,

вкоторой происходит активация каспазы 9 (см. раздел 3.4.1.5). В процессе апоптоза на поверхности нейтрофилов появляется фосфатидилсерин и другие молекулы, распознаваемые мембранными рецеторами макрофагов, что приводит к фагоцитозу апоптотирующих нейтрофилов. Таким образом, макрофаги «очищают территорию» после фагоцитоза. При активации

2.3. Клеточные механизмы врожденного иммунитета

145

 

 

макрофагов в них происходит образование антиапоптотических факторов (Bcl-2и др.), поэтому они не подвергаются апоптозу после завершения фагоцитоза.

2.3.6.2. Дегрануляция эозинофилов как основа внеклеточного цитолиза

Принципиально иную функцию имеют факторы, выделяемые во внеклеточную среду при дегрануляции эозинофилов. Эти клетки играют основную роль в защите от слишком крупных для фагоцитоза патогенов — прежде всего от многоклеточных паразитов.

Выше (см. раздел 2.1.3) был рассмотрен состав гранул эозинофилов. Напомним, что в специфических (крупных) гранулах преобладают 4 главных белка: главный щелочной белок (MBP), присутствующий в сердцевине гранулы в виде кристаллов, и 3 белка матрикса — эозинофильный катионный белок (ECP), эозинофильная пероксидаза (ЕРО) и нейротоксин, происходящий из эозинофилов (EDN). При дегрануляции кристаллический МВР переходит в растворимую форму. Все перечисленные белки участвуют в повреждении клеток макропаразитов. Белки ECP и EDN обладают также рибонуклеазной активностью и оказывают противовирусное действие. Определенный вклад в антипатогенный эффект эозинофилов вносят минорные составляющие гранул — ферменты (присутствующие в специфических гранулах — миелопероксидаза, коллагеназа, эластаза, β-глюкуро-нидаза, катепсин, РНКаза; присутствующие в мелких гранулах — кислая фосфатаза, арилсульфатаза, пероксидаза). В то же время белки MBP, ECP, EPO и ферменты гранул повреждают нормальные клетки организма.

Всем названным белкам в той или иной степени свойствена иммунорегуляторная активность, направленная на ограничение воспалительной реакции; она характерна и для эйкозаноидов, синтезируемых в липидных тельцах эозинофилов. Для многих цитокинов, выделяемых эозинофилами по механизму классической секреции (IL-4,IL-5,IL-10,TGFβ, отчастиIL-6),тоже характерно преобладание противовоспалительных эффектов.

Как уже отмечалось, внеклеточный цитолиз менее эффективен, чем внутриклеточный, прежде всего в связи с уменьшением концентрации выделяемых клетками факторов. В случае эозинофилов эта проблема решается благодаря их адгезии к поверхности паразитов, что позволяет обеспечить достаточно высокие концентрации выделяемых веществ. В результате внеклеточный цитолиз, обеспечиваемый факторами, секретируемыми эозинофилами, представляет главный и вполне адекватный механизм иммунной защиты против многоклеточных паразитов.

Секреторная функция моноцитов и макрофагов

Секреторная активность моноцитов и макрофагов реализуется преимущественно через аппарат Гольджи-зависимыймеханизм и (в отличие от таковой активности нейтрофилов) играет очень важную роль. Однако дегрануляция фаголизосом тоже выполняет важные функции: таким путем из макрофагов выделяются продукты окислительного взрыва, галоидные производные, азотистые метаболиты, протеазы, кислые гидролазы, участвующие во внеклеточном цитолизе и переваривании убитых патогенов. Дегрануляция моноцитов и макрофагов не сопровождается «расплавлением» тканей, поскольку они выделяют значительно меньше перечисленных

146

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

веществ, чем нейтрофилы. Дегрануляция макрофагов протекает не взрывообразно, а в значительной степени регулируемо; макрофаги существенно меньше нейтрофилов подвергаются апоптозу.

В основе выделения моноцитами и макрофагами большинства факторов врожденного иммунитета и иммунорегуляторных веществ, синтезируемых de novo, лежит классический секреторный процесс (табл. 2.21). Многие из этих веществ подробно рассмотрены в разделе 2.5.

Таблица 2.21. Продукты секреции макрофагов

Группа

Факторы

Условия

Функциональная

факторов

 

секреции

значимость

 

 

 

 

Белки матрикса

Фибронектин,

Спонтанно, уси-

Формирование меж-

 

тромбоспондин,

ливается при

клеточного матрикса,

 

протеогликаны

активации

межклеточные кон-

 

 

 

такты

 

 

 

 

Интегрины

β1, β2

То же

Межклеточные кон-

 

 

 

такты, движение и

 

 

 

активация клеток

 

 

 

 

Компоненты

С1–С9,факторы В,

— << —

Эффекторные реак-

комплемента

D, I, H

 

ции иммунитета: бак-

 

 

 

териолиз, фагоцитоз

 

 

 

 

Факторы свер-

Факторы V, VII, IX,

— << —

Свертывание крови,

тывания крови

X, протромбиназа

 

воспаление

 

 

 

 

Сывороточные

Трансферрин,

— << —

Транспорт и метабо-

белки

авидин,

 

лизм белков, воспале-

(транспортные,

α2-макроглобулин,

 

ние и др.

ингибиторы

транскобаламин,

 

 

и т.д.)

ингибиторы

 

 

 

протеаз и др.

 

 

 

 

 

 

Метаболиты

PGE2, LTB, LTC,

— << —

Регуляция воспале-

арахидоновой

TxA2, 5-HETE,

 

ния, иммунного отве-

кислоты

15-HETE

 

та, аллергии

 

 

 

 

Активные

О2-,Н2О2, ОН*, NO,

При активации

Бактерицидное, тумо-

формы кислоро-

ОО*NO и др.

 

рицидное, цитотокси-

да и азота

 

 

ческое действие

 

 

 

 

Ферменты

Кислые гидролазы,

При активации

То же

 

нейтральные про-

(лизоцим — спон-

 

 

теазы, миелоперок-

танно)

 

 

сидаза, лизоцим

 

 

 

и др.

 

 

 

 

 

 

Цитокины

IL-1,TNFα,IL-6,

В основном при

Обеспечение воспали-

 

IL-8,IFNα,

активации

тельного и иммунного

 

GM-CSF,G-CSF,

 

процессов, гемопоэза

 

M-CSFи др.

 

 

 

 

 

 

Гормоны, нейро-

Соматотропный

То же

Регуляция различ-

пептиды

гормон, адрено-

 

ных процессов, в том

 

кортикотропный,

 

числе воспалительно-

 

β-эндорфины

 

го и иммунного

 

 

 

 

2.3. Клеточные механизмы врожденного иммунитета

147

 

 

Цитокины — наиболее важная для реализации и регуляции иммунной защиты группа продуктов, выделяемая моноцитами/макрофагами. Эти клетки секретируют все провоспалительные цитокины — TNFα, IL-1,IL-6,IL-8,IL-12,IL-18,IL-23;все провоспалительные хемокины, интерфероны (в наибольшей степени IFNα, в наименьшей — IFNγ) и колониестимулирующие факторы. Таким образом, моноциты/макрофаги служат источником факторов, определяющих развитие воспалительной реакции и участвующих в большинстве реакций врожденного иммунитета. Кроме того, макрофаги, наряду с дендритными клетками, обеспечивают запуск адаптивного иммунного ответа, эффекторами которого служат лимфоидные клетки.

Макрофаги секретируют компоненты комплемента (практически все) и эйкозаноиды (простагландины, лейкотриены). Эти клетки вырабатывают гомеостатические факторы, поддерживающие нормальное регулируемое функционирование многих основных систем организма: молекулы межклеточного матрикса (фибрионоген, тромбоспондин, протеогликаны), факторы свертывания крови, значительную часть белков сыворотки крови, в частности, транспортные белки (трансферрин, α2-макроглобулин).Макрофаги выделяют активные пептиды — провоспалительные (вазоактивные пептиды и т.д.) и регуляторные (гормоны). Факторы, секретируемые макрофагами, участвуют в иммунопатогенезе атеросклероза. Эти клетки секретируют липопротеиновую липазу (способствует образованию из липопротеинов низкомолекулярных липидных метаболитов, способных проникать в стенки артерий) и аполипопротеин А. Макрофаги могут участвовать в транспорте поглощенных ими липидных соединений в стенку сосуда.

Макрофаги спонтанно секретируют белки межклеточного матрикса, компоненты комплемента, различные сывороточные белки, факторы липидного метаболизма. При активации макрофагов включаются гены большинства вырабатываемых ими продуктов, а также усиливается продукция некоторых конститутивно синтезируемых веществ (С2, С4, фибронектина). Однако образование макрофагами некоторых веществ (например, липопротеиновой липазы) при активации, наоборот, ослабляется. Моноцитам/макрофагам не свойственно ни характерное для нейтрофилов взрывообразное выделение продуктов, ни характерное для лимфоцитов медленное развертывание секреции. Для экспрессии индуцибельных генов обычно требуется 20–30мин, а синтез белковых продуктов начинается в пределах 1 часа. Продолжительность экспрессии генов и секреции продуктов макрофагами, как правило, не превышает 1 суток.

Таким образом, секреторная активность свойствена всем миелоидным клеткам, участвующим во врожденном иммунитете. Для гранулоцитов характерна быстрая дегрануляция, обычно сопряженная с внеклеточной микробоцидностью. Для моноцитов/макрофагов характерен регулируемый секреторный процесс, зависящий от аппарата Гольджи; при этом они выделяют множество факторов, обладающих иммунорегуляторной и гомеостатической функцией.

2.3.6.3. Контактная киллерная активность миелоидных клеток

Реализация миелоидными клетками 2 из 3 основных типов цитотоксичности (внутри- и внеклеточного) описана выше. Нейтрофилы и моноци-

148

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

ты/макрофаги относят к «профессиональным» фагоцитам. Фагоцитарная активность в умеренной степени свойствена также эозинофилам, базофилам и тучным клеткам. Внеклеточный цитолиз задействован в антипаразитарной и, возможно, противоопухолевой защите, осуществляемой эозинофилами и нейтрофилами. Для миелоидных клеток также характерен 3-йтип цитотоксичности — контактный цитолиз. Мишенью при этом выступают не столько сами патогены, сколько инфицированные ими клетки.

Обязательное условие контактного цитолиза (как отражено в названии) — установление контакта между клетками, включающего две составляющие: неспецифическую адгезию и рецепторное распознавание. В адгезии участвуют молекулы интегринов, прежде всего β2-интегринLFA-1(αLβ2), экспрессируемый на миелоидных клетках. Рецепторами αLβ2 на клеткемишени служат молекулы суперсемейства иммуноглобулинов —ICAM-1иICAM-2.Взаимодействие этих молекул обеспечивает прочное взаимное прилипание клеток. Более специфичное рецепторное взаимодействие основано на распознавании мембранными рецепторами миелоидных клеток молекул опсонинов, представленных на поверхностиклетки-мишени.Наиболее характерные лиганды для рецепторов миелоидных клеток —Fс-участкиIgG-антители фрагменты компонентов комплемента (iC3b и др.). В распознавании участвуют в первом случаеFc-,а во втором —СR-рецепто-ры, широко представленные на поверхности миелоидных клеток (особенно активированных). FcγRI экспрессирован на макрофагах и активированных клетках других типов; FcγRIIA и FcγRIII — на всех разновидностях миелоидных клеток. В результате таких взаимодействий устанавливается прочный контакт междуклеткой-эффектороми мишенью.

После формирования контакта в клетку-мишеньпередается летальный сигнал, приводящий к ее апоптозу (см. раздел 3.4.1.5). Механизмы киллинга, осуществляемого миелоидными клетками, не выяснены. Очевидно выделение цитотоксических веществ происходит за счет экзоцитоза фаголизосом. Эффективность секретируемых факторов повышается благодаря тесному контакту клеток. Апоптоз могут индуцировать цитокины, секретируемые лейкоцитами (например, TNFα, дейтсвующий через рецептор TNFRI наклетке-мишени).В индукции апоптоза участвуют также сигналы, поставляемые вклетку-мишеньмембранными индукторами апоптоза(Fas-лигандом,TRAIL) через специализированные рецепторы(Fas-рецептор,DR3, DR4). Контактный цитолиз, осуществляемый доставкой вклетки-мишеницитотоксических веществ типа гранзимов, наименее вероятен, поскольку требует высокой специализации клеток, свойственной естественным киллерам и цитотоксическимТ-лимфоцитам,но не миелоидным клеткам.

Особую роль в контактном цитолизе играют армированные макрофаги — разновидность активированных макрофагов с фиксированными на их поверхности антителами. Этот эффекторный механизм будет рассмотрен при описании защитного действия антител (см. раздел 3.6.2.4).

Следует, однако, отметить, что контактный цитолиз не служит основным эффекторным механизмом миелоидных клеток при осуществлении ими защитных реакций. Вероятно, это связано с функциональными особенностями этих клеток. Объективная потребность в контактном цитолизе

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

149

в рамках врожденного иммунитета обусловливает привлечение в эту систему лимфоидных клеток — естественных киллеров.

2.4. ВКЛАД ЛИМФОИДНЫХ КЛЕТОК ВО ВРОЖДЕННЫЙ

ИММУНИТЕТ. ЕСТЕСТВЕННЫЕ КИЛЛЕРЫ

Основные эффекторы в системе врожденного иммунитета — миелоидные клетки. Они играют основную роль в распознавании PAMP и осуществлении фагоцитоза, обеспечивающего внутриклеточный киллинг. Однако в реализации функций врожденного иммунитета участвуют также и лимфоцидные клетки — естественные киллеры, или NK-клетки(отNatural killer). Они были

открыты позже «классических» популяций лимфоцитов — Т- и В-клеток—

..

..

в 1974 г. [И. Геллстрём (I. Hellstrom), К.Е. Геллстрём (K.E. Hellstrom)]. Этим

клеткам свойствен особый способ выявления чужеродных молекул, отличный от распознавания как образов патогенности миелоидными клетками, так и антигенов лимфоцитами. Естественные киллеры распознают сигналы опасности в виде эндогенных стрессорных молекул, а основная функция этих клеток — контактный цитолиз несущих сигналы опасности клеток. Таким образом, несмотря на формальную принадлежность естественных киллеров к системе врожденного иммунитета, основная их функция значительно отличается от таковой миелоидных клеток.

К клеткам врожденного иммунитета относят также некоторые разновидности лимфоцитов, а именно γδТ-клетки,NKT-клеткииВ1-лимфоциты.Однако их роль в естественной защите пока изучена недостаточно. Кроме того,В1-лимфоцитыиγδТ-клеткиучаствуют также в реакциях адаптивного иммунитета. Эти субпопуляции лимфоцитов обычно обозначают как «подобные клеткам врожденного иммунитета»(innate-like cells). ПодробноγδТ-клетки,NKT-клеткииВ1-лимфоцитыбудут рассмотрены в соответствующих разделах (см. разделы 3.3.1.3, 3.3.2.6, 3.3.2.7, 3.6.4).

2.4.1. Характеристика естественных киллеров

Естественные киллеры — довольно крупные (10–12мкм в диаметре) лимфоциты с азурофильной зернистостью в цитоплазме. Их характеризуют как большие гранулярные лимфоциты. Главное отличиеNK-клетокот других популяций лимфоцитов — отсутствие на естественных киллерах антигенспецифических рецепторов, кодируемых генами, перестраиваемыми в процессе дифференцировки клеток (как это свойственно другим лимфоцитам — см. раздел 3.1.4). С этим связано отсутствие клональной структуры популяцииNK-клеток:все естественные киллерные клетки идентичны по строению их ключевых рецепторов. Основные маркерыNK-клетоку мышей — молекула адгезии NK1.1, у человека — комбинация молекул CD56 и CD16. СD56 — молекула гомофильной адгезии; она экспрессирована на нервных и мышечных клетках, а также на некоторыхТ-лимфоцитах.CD16 — низкоаффинныйFc-рецепторFcγRIII, представленный на нейтрофилах и моноцитах. Ни один из этих двух маркеров не специфичен дляNK-клеток.

Характерная особенность естественных киллеров, имеющая прямое отношение к выполнению ими своей основной функции, — наличие цито-

150

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

 

плазматических азурофильных гранул. Как и гранулы гранулоцитов по своему генезу они представляют разновидность лизосом, хотя и имеют некоторые черты секреторных везикул. Величина гранул варьирует от 100 до 500 нм.

Перфорин, гранзимы и гранулолизин — основные компоненты гранул NK-клеток,связанные с их цитолитической функцией.Перфорин — белок с молекулярной массой66–70кДа. Это структурный аналог терминального компонента комплемента С9. Перфорин способен полимеризироваться в гидрофобном окружении (см. далее) и формировать поры в мембране клет-ки-мишени.Гранзимы — сериновые протеазы. Выделяют несколько разновидностей гранзимов (А, В, С), из которых гранзим В, проникающий в клет-ку-мишеньчерез перфориновые поры, индуцирует ее апоптоз.Гранулизины (изоформы 15 и 9 кДа, вторая более активна) содержатся только в зрелых гранулах в связанной с липидами форме. Помимо перфорина и гранзимов гранулыNK-клетоксодержат амины (гистамин, серотонин), протеогликаны (хондроитинсульфат, гепарин), а также катехоламины (адреналин, норадреналин), ферменты (катепсины, химотрипсиноподобные протеазы, кислые фосфатазы) и ряд пептидных гормонов.

Выделяют 2 субпопуляции NK-клеток,различающиеся соотношением мембранных маркеров и функциями (табл. 2.22): CD56hi CD16- и CD56lo CD16+ клетки (значки hi и lo — соответственно, высокий и низкий уровень экспрессии маркера). СубпопуляцияNK-клеток,слабо экспресирующая CD56, преобладает в кровотоке(90–95%,против5–10%CD56hi клеток), однако в печени, эндометрии матки и децидуальной оболочке плода преобладают CD56hi естественные киллеры. CD56hi клетки преобладают также в лимфатических узлах, составляя 75% от числаNK-клеток.Различия между субпопуляциямиNK-клетоксвязаны не только с особенностями мембранного фенотипа, но и с их функциями. CD59lo CD16+ клетки обладают выраженной цитотоксической активностью и относительно слабо секретируют цитокины, тогда как CD56hi CD16- клетки — активные продуценты IFNγ и других цитокинов (TNFα и β,GM-CSF,IL-10),но проявляют слабую киллерную активность. Только CD56hi CD16- NK-клеткиэкспрессируютα-цепьрецептораIL-2,т.е. несут высокоаффинный рецептор для этого цитокина. Именно поэтомуin vitro CD56hi CD16- NK-клеткиинтенсивно пролиферируют в ответ наIL-2.РецепторIL-2CD59lo CD16+ естественных киллеров состоит из β- иγ-цепейи обладает промежуточной аффинностью. Именно поэтому эти клетки слабо пролиферируют и только при действии высоких концентрацийIL-2.Таким образм, CD59lo CD16+ клетки можно охарактеризовать как эффекторные, а CD56hi CD16- — как регуляторныеNK-клетки.В настоящее время преобладает мнение, что CD59lo CD16+ клетки представляют терминальную, а CD56hi CD16- клетки — промежуточную стадию развитияNK-клеток.

Наиболее важные функции NK-клеток— цитотоксическая активность в отношении измененных (трансформированных, инфицированных вирусами, подвергшихся действию стресса) клеток организма и секреция цитокинов (в первую очередь IFNγ), что играет важную роль в регуляции иммунных процессов. Эти свойства реализуются за счет поликлонального распознавания маркеров клеточного стресса в сочетании с контролем«свой–чужой»(по экспрессииклетками-мишенямимолекулMHC-I).

2.4. Вклад лимфоидных клеток во врожденный иммунитет...

151

 

 

Таблица 2.22. Сравнительная характеристика субпопуляцийNK-клетокCD56hi и CD56lo

Характеристика

СD56hi

CD56lo

LAK (CD56lo)

Преимущественная локали-

Печень и дру-

Кровоток, селезенка,

Лимфоидные

зация

гие солидные

инфицированные

органы*

 

органы

органы, опухоли

 

 

 

 

 

Экспрессия CD16

±

++

±

 

 

 

 

Экспрессия KIR2/3DL

±

+

 

 

 

 

Экспрессия NKG2A

+

±

+

 

 

 

 

Экспрессия NKG2D, NKp30,

+

+

+

NKp46

 

 

 

 

 

 

 

Экспрессия NKp44

+

 

 

 

 

Экспрессия CCR7, СD62L

+ (в крови)

 

 

 

 

Экспрессия CD25 (IL-2Rα)

+++

+

++

 

 

 

 

Экспрессия CD127 (IL-7Rα)

+

 

 

 

 

Экспрессия молекул

+

+ (усиливается при

++ (особенно

адгезии

 

активации)

в адгезивной

 

 

 

фракции)

 

 

 

 

Перфоринзависимая цито-

±

++

+++

токсичность

 

 

 

 

 

 

 

Зависимость цитотоксич-

++

++

±

ности от MHC-I

 

 

 

 

 

 

 

Антителозависимая цито-

±

++

++

токсичность

 

 

 

 

 

 

 

Секреция IFNγ и других

++

±

++

цитокинов

 

 

 

 

 

 

 

Пролиферативная актив-

+

±

++

ность

 

 

 

 

 

 

 

* — требует дальнейшего исследования; — — отсутствие экспрессии; ± — слабая экспрессия; + — умеренная экспрессия; ++ сильная экспрессия; +++ — очень сильная экспрессия.

2.4.2. Развитие и гомеостаз популяции естественных киллеров

NK-клеткиразвиваются в костном мозгу и происходят от того же общего лимфоидного предшественника CLP, который дает начало всем разновидностям лимфоцитов (рис. 2.32). В развитии естественных киллеров важную роль играет влияние микроокружения, реализуемое как через прямые межклеточные контакты, так и посредством цитокинов, например, взаимодействие представленного на мембранеNK-клетоклимфотоксина α с рецепторами на стромальных клетках. Смесь цитокинов, содержащаяIL-7иIL-15,а такжеFlt-3-лиганд,необходима для дифференцировки естественных киллеров из костномозговыхклеток-предшественниковin vitro. На этапе выбора пути дифференцировки CLP в направлении Т- иВ-линий,потенциал развитияNK-клетоксохраняется запро-Т-клетками,иногда обозначаемыми какпре-Т/NK-клетки(Т/NKР). РазвитиеТ/NKР-клетокблокируют дефекты, затрагивающие гены мембранных молекул CD3ε и

152

 

 

 

 

 

Глава 2. Врожденный иммунитет

 

CD34

Flt3L

 

IL:15α

 

IL:15

 

KIR

 

 

CD34

CD122

 

CD122

C:kit

SCF

IL:2

 

 

NK1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T/NKP

 

 

NKP

 

 

 

NK

CD94/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NKG2

 

 

Id2, Ets1

 

IRF:1, IRF:2,

 

NKG2D

Flt:3

 

 

STAT5a/b

CD132

CD56

CD132

 

 

CD132

 

 

 

 

 

 

 

γ(c)

 

 

γ(c)

 

 

γ(c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.32. Основные стадии развития естественных киллеров: общий предшественник NK- иT-лимфоцитов(T/NKP), специализированный предшественникNK-кле-ток (NKP) и зрелаяNK-клетка.Указаны мембранные маркеры клеток; в прямоугольниках — дифференцировочные факторы, регулирующие соответствующую стадию развития

FcεRIγ (CD3ε — компонент рецепторного комплекса Т-клеток;FcεRIγ в качестве передающей сигнал полипептидной цепи входит в состав ряда рецепторов, в том числе FcεRI).

На следующем этапе клетки линии естественных киллеров окончательно отделяются от Т-линии.Это наиболее четко выражено при развитии тимоцитов — на самых ранних стадиях созревания (стадии тимоцитов DN1, DN2 — см. раздел 3.3.2.3) возможна их дифференцировка не только вТ-лимфоциты,но и вNK-клетки.Эта способность полностью утрачивается на стадииDN3-клеток,когда происходит перестройкаV-геновTCR (начальные неспецифические этапы этой перестройки происходят и в предшественникахNK-клеток).Условие дифференцировкиNK-клеток— экспрессия внутриклеточных факторов дифференцировки Id2 и Ets1. Необходимые для дифференцировкиТ-клетокфакторы группы Notch блокируют развитие естественных киллеров.

После отделения от Т-линиидифференцирующиесяNK-клеткиобозначают какпре-NK,илиNKP-клетки(Natural killer progenitor). При переходе на эту стадию развития на поверхности клетки экспрессируетсяβ-цепь(CD122), общая для рецепторовIL-2иIL-15.К этому моменту другой компонент этих рецепторов —γ(с)-цепь(отγ-сommon),представляющая собой общую цепь для большой группы гемопоэтиновых рецепторов (см. раздел 2.5.5.2) уже представлена на клетках (она появляется на стадии NKTР). Вскоре клетка экспрессируетα-цепьрецептора дляIL-15,и с этого моментаIL-15становится основным цитокином, определяющим дальнейшее развитие, выживаемость и гомеостазNK-клеток.

Следующий этап развития, реализуемый при участии IL-15,IL-18иIL-12,— формирование зрелойNK-клетки.Для этого этапа свойственно последовательное появление маркеров и рецепторов, характерных дляNK-клеток:NK1.1, CD94/NKG2 и NKG2D. Важное условие экспрессии рецепторных молекул Ly49, CD94/NKG2 — взаимодействиеNKР-клетоксо стромальными клетками костного мозга, экспрессирующими молекулыМНС-I— лиганды этих рецепторов. В то же время наNK-клеткахпоявляются интегрины [в частностиβ2-интегринМас-1(αМβ2)], и исчезает молекула

studfiles.net


Смотрите также