Естественные регуляторные Т-клетки
В 1995 г. С. Сакагучи (S. Sakaguchi) и соавт. описали естественные регуляторные Т-клетки (ТгеЁ). Они выполняют супрессорные функции, и их главная задача — предотвращение развития аутоиммунных процессов (см. разд. 4.4).
У человека регулятоные T-клетки имеют мембранный фенотип СD4+CD25hiСTLA-4+GITR+PD-1+ (рис. 3.52). Таким образом, регуляторные Т-клетки сильно экспрессируют a-цепь рецептора для IL-2 ^D25), что отличает их от активированных Т-хелперов, несущих меньшее число молекул CD25. Кроме того, на их поверхности присутствуют супрессорные аналоги костиму- лирующих молекул CTLA-4 и PD-1 и представитель семейства TNFR — GITR (Glucocorticoid-induced TNFR-related). Регуляторные T-клетки экспрессируют более широкий спектр мембранных TLR, чем другие Т-клетки.
Показано, что супрессорная активность CD4+ регуляторных T-клеток связана с транскрипционным фактором FОХР3 (скурфин): мутации гена FOXP3 сопровождаются утратой регуляторными T-клетками супрессорной активности, а трансдукция гена FOXP3 в CD4+ CD25- клетки приводит к появлению у них супрессорной активности, усилению экспрессии CD25 и CTLA-4. В то же время FOXP3 в норме экспрессируется в некоторых CD4+CD25- Т-клетках, также проявляющих супрессорную активность. Скурфин содержит 4 домена, из которых С-концевой — forkhead-домен — определяет функционирование этого белка в качестве транскрипционного фактора. Мутация sf у мышей проявляется низкорослостью, развитием экземы, тяжелой диареи, анемии, аутоиммунного лимфопролиферативного синдрома, активацией
Рис. 3.52. Мембранные маркеры регуляторной Т-клетки. Мембранные молекулы обозначены фигурами на поверхности круга; внутриклеточный фактор FOXP3 изображен внутри круга; секретируемые цитокины помечены стрелками, идущими из круга наружу
CD4+ Т-клеток, гиперпродукцией провоспалительных цитокинов, ранней гибелью. Аналог этого синдрома у человека — IPEX-синдром (Immune disregulation, Polyendocrinopathy, Enteropathy X-linked syndrome — Х-сцеплен- ный синдром дисрегуляциии иммунной системы с полиэндокринопатией и энтеропатией), проявляющийся развитием множественного аутоиммунного поражения эндокринных желез и органов пищеварения с тяжелой энтеропатией, кахексией, низкорослостью, аллергическими и гематологическими проявлениями. Гиперэкспрессия гена Foxp3 у мышей вызывает развитие тяжелого иммунодефицита с нарушением функции CD4+ клеток.
Естественные регуляторные T-клетки развиваются преимущественно в тимусе (табл. 3.15). Необычность их дифференцировки состоит в приобретении ими супрессорных свойств, определяемых экспрессией гена FOXP3, а также сохранением способности распознавать аутоантигены с высокой степенью сродства (т.е. эти клетки не проходят отрицательной селекции). До конца механизмы дифференцировки регуляторных Т-клеток не выяснены. Считают, что первое проявление дифференцировки Т-клеток в направлении регуляторных клеток состоит в экспрессии высокоаффинного рецептора для IL-2, индуцируемой при взаимодействии с эпителиальными клетками кортикальной зоны (т.е. во время положительной селекции). Полагают, что дифференцировочный сигнал вырабатывается при взаимодействии Notch-3, экспрессируемого тимо- цитами, с его лигандом Jagged 1/2 эпителиальных клеток. При действии IL-2, секретируемого зрелыми CD4+CD8- Т-лимфоцитами и стромальными клетками, на IL-2R тимоцитов индуцируется (при участии STAT5) экспрессия гена FOXP3. Это может происходить и на стадии дважды-положительных клеток, и после утраты CD8 — на стадии CD4+ тимоцитов (рис. 3.53). Важную роль в индукции регуляторных Т-клеток играют дендритные клетки тимуса, активированные цитокином TSLP (Thymic stromal lymphopietin — стромальный лимфо- поэтин тимуса), секретируемым эпителиальными клетками телец Гассаля.
Таблица 3.15. Особенности развития регуляторных Т-клеток
Рис. 3.53. Экспрессия генов CD25 и FOXP3 как ключевые события дифференциров- ки Xreg. Указаны внутриклеточные события, лежащие в основе последовательной экспрессии генов CD25 и FOXP3
Экспрессия FOXP3 делает клетки устойчивыми к апоптозу, в результате чего при контакте с дендритными и эпителиальными клетками медуллярной зоны выживают даже клетки, распознающие аутологичные пептиды с высокой степенью сродства (рис. 3.54). В этом и состоит главная отличительная особенность селекции клонов регуляторных Т-клеток в тимусе, называемой агонистзависимой селекцией (что подчеркивает участие аутоантигенов в отборе клеток вместо их элиминации). Именно поэтому у зрелых регуляторных Т-клеток сродство TCR к аутологичным антигенам выше, чем у других Т-лимфоцитов. Функциональные особенности этих клеток (супрессорная, а не эффекторная активность) гарантируют подавление активности аутреактивных эффекторных клеток, избежавших негативной селекции при развитии. По завершении дифференцировки регуляторные Т-клетки начинают экспрессировать мембранные молекулы, важные для выполнения их функций (например, CTLA4, PD-1, GITR). Кроме того, регуляторные Т-лимфоциты приобретают способность вырабатывать суперссорные цитокины (IL-10, транс- формирующй фактор роста в).
Регуляторные Т-лимфоциты эмигрируют из тимуса в составе популяции зрелых Т-клеток. CD4+CD25hi Т-лимфоциты составляют 5% от числа тимоцитов и 3—5% от числа периферических лимфоцитов (5—7% от числа CD4+ Т-клеток), т.е. 0,02—0,06х109 клеток на 1 литр крови. Экспрессия белка FOXP3 регистрируется на несколько большем (10—12%) числе Т-лимфоци- тов крови.
Рис. 3.54. Особенности отрицательной селекции регуляторных Т-клеток. Схема отражает уровень сродства к аутоантигенам развивающихся Т-лимфоцитов и обусловленную этим судьбу таких клеток. Высокое сродство к аутоантигенам приводит к элиминации обычных, но не регуляторных Т-клеток
У человека регулятоные T-клетки имеют мембранный фенотип СD4+CD25hiСTLA-4+GITR+PD-1+ (рис. 3.52). Таким образом, регуляторные Т-клетки сильно экспрессируют a-цепь рецептора для IL-2 ^D25), что отличает их от активированных Т-хелперов, несущих меньшее число молекул CD25. Кроме того, на их поверхности присутствуют супрессорные аналоги костиму- лирующих молекул CTLA-4 и PD-1 и представитель семейства TNFR — GITR (Glucocorticoid-induced TNFR-related). Регуляторные T-клетки экспрессируют более широкий спектр мембранных TLR, чем другие Т-клетки.
Показано, что супрессорная активность CD4+ регуляторных T-клеток связана с транскрипционным фактором FОХР3 (скурфин): мутации гена FOXP3 сопровождаются утратой регуляторными T-клетками супрессорной активности, а трансдукция гена FOXP3 в CD4+ CD25- клетки приводит к появлению у них супрессорной активности, усилению экспрессии CD25 и CTLA-4. В то же время FOXP3 в норме экспрессируется в некоторых CD4+CD25- Т-клетках, также проявляющих супрессорную активность. Скурфин содержит 4 домена, из которых С-концевой — forkhead-домен — определяет функционирование этого белка в качестве транскрипционного фактора. Мутация sf у мышей проявляется низкорослостью, развитием экземы, тяжелой диареи, анемии, аутоиммунного лимфопролиферативного синдрома, активацией
Рис. 3.52. Мембранные маркеры регуляторной Т-клетки. Мембранные молекулы обозначены фигурами на поверхности круга; внутриклеточный фактор FOXP3 изображен внутри круга; секретируемые цитокины помечены стрелками, идущими из круга наружу
CD4+ Т-клеток, гиперпродукцией провоспалительных цитокинов, ранней гибелью. Аналог этого синдрома у человека — IPEX-синдром (Immune disregulation, Polyendocrinopathy, Enteropathy X-linked syndrome — Х-сцеплен- ный синдром дисрегуляциии иммунной системы с полиэндокринопатией и энтеропатией), проявляющийся развитием множественного аутоиммунного поражения эндокринных желез и органов пищеварения с тяжелой энтеропатией, кахексией, низкорослостью, аллергическими и гематологическими проявлениями. Гиперэкспрессия гена Foxp3 у мышей вызывает развитие тяжелого иммунодефицита с нарушением функции CD4+ клеток.
Естественные регуляторные T-клетки развиваются преимущественно в тимусе (табл. 3.15). Необычность их дифференцировки состоит в приобретении ими супрессорных свойств, определяемых экспрессией гена FOXP3, а также сохранением способности распознавать аутоантигены с высокой степенью сродства (т.е. эти клетки не проходят отрицательной селекции). До конца механизмы дифференцировки регуляторных Т-клеток не выяснены. Считают, что первое проявление дифференцировки Т-клеток в направлении регуляторных клеток состоит в экспрессии высокоаффинного рецептора для IL-2, индуцируемой при взаимодействии с эпителиальными клетками кортикальной зоны (т.е. во время положительной селекции). Полагают, что дифференцировочный сигнал вырабатывается при взаимодействии Notch-3, экспрессируемого тимо- цитами, с его лигандом Jagged 1/2 эпителиальных клеток. При действии IL-2, секретируемого зрелыми CD4+CD8- Т-лимфоцитами и стромальными клетками, на IL-2R тимоцитов индуцируется (при участии STAT5) экспрессия гена FOXP3. Это может происходить и на стадии дважды-положительных клеток, и после утраты CD8 — на стадии CD4+ тимоцитов (рис. 3.53). Важную роль в индукции регуляторных Т-клеток играют дендритные клетки тимуса, активированные цитокином TSLP (Thymic stromal lymphopietin — стромальный лимфо- поэтин тимуса), секретируемым эпителиальными клетками телец Гассаля.
Таблица 3.15. Особенности развития регуляторных Т-клеток
|
Стадии развития |
Особенности регуляторных Т-клеток |
|
Перестройка V-генов Т-клеточного рецептора |
В 50—90% регуляторных T-клеток экспрессируется две перестроенные a-цепи, т.е. есть два отличающихся по специфичности TCR. Спектр семейств p-цепей Т-клеточного рецептора в CD4+CD25+ и CD4+CD25- Т-клетках в принципе сходен |
|
Селекция |
Положительная селекция клонов регулятрных T-клеток осуществляется с помощью молекул MHC-II, несущих аутологичные пептиды. При мутациях генов, кодирующих MHC-II и AIRE, содержание Т-регуляторов значительно снижено. Отрицательная селекция регуляторных Т-клеток почти отсутствует: порог сродства T-клеточного рецептора к аутоантигенам, индуцирующего апоптоз этих клеток, значительно выше, чем для других Т-клеток. |
|
Адаптивная дифференци- ровка |
Регуляторные T-клетки при иммунном ответе дифференцируются под влиянием 3 типов стимулов: стимуляции антигеном (через T-клеточный рецептор), активации толерогенными дендритными клетками и действием TGFp. |
|
Факторы диф- ференцировки |
В тимусе: FOXP3, IL-2, IL-2Ra, STAT5, CD28, Jagged 1/2. На периферии: FOXP3, IL-2, IL-2Ra, STAT5, TGFp, CTLA-4 |
Рис. 3.53. Экспрессия генов CD25 и FOXP3 как ключевые события дифференциров- ки Xreg. Указаны внутриклеточные события, лежащие в основе последовательной экспрессии генов CD25 и FOXP3
Экспрессия FOXP3 делает клетки устойчивыми к апоптозу, в результате чего при контакте с дендритными и эпителиальными клетками медуллярной зоны выживают даже клетки, распознающие аутологичные пептиды с высокой степенью сродства (рис. 3.54). В этом и состоит главная отличительная особенность селекции клонов регуляторных Т-клеток в тимусе, называемой агонистзависимой селекцией (что подчеркивает участие аутоантигенов в отборе клеток вместо их элиминации). Именно поэтому у зрелых регуляторных Т-клеток сродство TCR к аутологичным антигенам выше, чем у других Т-лимфоцитов. Функциональные особенности этих клеток (супрессорная, а не эффекторная активность) гарантируют подавление активности аутреактивных эффекторных клеток, избежавших негативной селекции при развитии. По завершении дифференцировки регуляторные Т-клетки начинают экспрессировать мембранные молекулы, важные для выполнения их функций (например, CTLA4, PD-1, GITR). Кроме того, регуляторные Т-лимфоциты приобретают способность вырабатывать суперссорные цитокины (IL-10, транс- формирующй фактор роста в).
Регуляторные Т-лимфоциты эмигрируют из тимуса в составе популяции зрелых Т-клеток. CD4+CD25hi Т-лимфоциты составляют 5% от числа тимоцитов и 3—5% от числа периферических лимфоцитов (5—7% от числа CD4+ Т-клеток), т.е. 0,02—0,06х109 клеток на 1 литр крови. Экспрессия белка FOXP3 регистрируется на несколько большем (10—12%) числе Т-лимфоци- тов крови.
Рис. 3.54. Особенности отрицательной селекции регуляторных Т-клеток. Схема отражает уровень сродства к аутоантигенам развивающихся Т-лимфоцитов и обусловленную этим судьбу таких клеток. Высокое сродство к аутоантигенам приводит к элиминации обычных, но не регуляторных Т-клеток
Источник: Ярилин.А.А , «Иммунология » 2010