Лекція 1. Загальні уявлення. Місце імунології серед інших наук. 6 страница

Взаємодія за допомогою костимуляторних молекул підвищує загальну авідність взаємодії двох клітин і є джерелом додаткових активаційних сигналів. Утворюється так званий імунний сінапс (Рис. 17). Цей термін, взятий із нейробіології, підкреслює наявність локального щільного контакту двох клітин, опосередкованого взаємодією декількох типів молекул, і не має повної аналогії із нервовим синапсом.

Утворення імунного синапсу виконує ще одну функцію, важливість якої стала зрозумілою лише в останній час. Ця функція – зближення представленого антигену і специфічного рецептору. Справа в тому, що для ефективної взаємодії Т-клітинного рецептору і комплексу антигену з МНС клітини, на яких вони представлені, повинні зблизитися на відстань близько 15 нм. Однак як Т лімфоцити, так і клітини, що представляють антиген, щільно вкриті так званим глікокаліксом – великими молекулами сильно гликозільованих, від’ємно заряджених білків, які не дають клітинам зблизитися. Тому перші контакти цих клітин відбуваються за участю адгезивних молекул LFA і ICAM, які можуть взаємодіяти на відстані близько 40 нм. В неактивному стані клітини LFA зв’язаний із цитоскелетом і не може рухатися в площині мембрани. Він звільняється і може дифундувати вздовж мембрани під дією так званих хемокінів – особливого типу розчинних факторів (про них мова піде у наступних лекціях). Це робить можливим перегрупування поверхневих молекул клітин, що взаємодіють. При утворенні імунного синапсу адгезивні молекули залишаються на периферії, а антиген-специфічні рецептори, МНС, що представляють антигенний пептид, і костимуляторні молекули концентруються всередині. Молекули CD28 і CTLA-4 теж більші за розміром, ніж антиген-специфічний рецептор, тому вважають, що саме вони роблять наступний крок для зближення клітин, що взаємодіють. І, нарешті, якщо Т-клітинний рецептор специфічно взаємодіє із представленим антигеном, запускається вся низка активаційних подій. Таким чином, перший крок клітини до активації відбувається під дією хемокінів, які є фактично четвертим активаційним сигналом.

Взаємодія з представленим антигенним пептидом – це природний шлях активації імунних клітин. Однак спочатку сама природа, а потім і людина в експерименті розробила додаткові засоби активації. Можна сказати і так, що імунна система має окольні, побічні шляхи активації, які використовуються у певних спеціальних умовах.

Неспецифічні мітогени.

Неспецифічні мітогени – це речовини рослинного чи бактеріального походження, які неспецифічно взаємодіють з глікопротеїдами мембран імунних клітин. До них відносять рослинні лектини (наприклад, конканавалін A (Кон А), фітогемаглютинин (ФГА) і багато інших) і бактеріальні ліпополісахариди (ЛПС). Мітогенами їх називають тому, що вони викликають проліферацію Т (КонА, ФГА) або В (ЛПС) лімфоцитів. Мітогени не викликають специфічної імунної відповіді, але можуть бути джерелом додаткових сигналів, підвищуючи загальний стан активації лімфоцитів, до деякої міри – замінниками костимуляторних і цитокінових сигналів. Вважають, що відповідь на ЛПС є одним із головних факторів неспецифічного захисту проти бактерій.

Суперантигени.

До суперантигенів відносять білки деяких бактерій і вірусів, наприклад, ентеротоксини стафілококків, нуклеокапсид вірусу сказу. Ці антигени міцно зв’язують білки МНС на поверхні клітин, що презентують антиген, і Т-клітинний рецептор зовні центрів, що зв’язують звичайні антигени у цих молекулах (Рис. 13Б). Це означає, що активуються всі Т лімфоцити, що несуть антиген-специфічні рецептори певної родини. Якщо лімфоцити зрілі і мають достатню кількість костимуляторних молекул, розвивається дуже сильна поліклональна відповідь. Якщо ж суперантигени зв’язують Т лімфоцити у спокої, взаємодія призводить до анергізації останніх за відсутності костимуляторних молекул. Очевидно, що такий механізм надає перевагу мікроорганізмам у протидії з імунною системою вищих тварин.

Виявилося, що за таким самим принципом працюють так звані ендогенні суперантигени, інформація про які зберігається в геномі макроорганізму. Це Mls і Mls-подібні антигени. При детальному вивченні виявилося, що всі вони – продукти генів ретровірусу пухлини молочної залози мишей. Вірогідно, на певному етапі цей вірус вбудувався в геном миші і став кодувати ендогенні антигени. Продукти його генів зв’язуються по типу суперантигенів із певними типами Т-клітинних рецепторів і сприяють знищенню відповідних Т клітин в процесі розвитку (негативний відбір). Вони присутні в активованих В клітинах, цитотоксичних Т лімфоцитах і тимічних дендритних клітинах.

Сигналом, що до певної міри нагадує зв’язування антигену, є зв’язування відповідного рецептору специфічними антитілами, яке, як правило, призводить до кластерізації цих рецепторів. Наслідком такого зв’язування може бути як повноцінна активація (наприклад, при зв’язуванні CD40 на В лімфоцитах), так і анергія, якщо сигнал розцінено як неповноцінний. Для Т клітин проліферативним сигналом є зв’язування антитілами CD3 комплексу. Антитіла є зручним штучним засобом, за допомогою якого можна прослідкувати, як відповідає клітина на зв’язування того чи іншого рецептору на її поверхні, тобто до певної міри змоделювати результат зв’язування рецептором свого специфічного ліганду.

Цитокіни і рецептори до цитокінів.

Цитокіни – це група білків, що секретуються, за допомогою яких клітини спілкуються між собою. Цитокіни впливають на розвиток і стан активації імунних клітин. На відміну від гормонів, які впливають на клітини-мішені на значній відстані, більшість цитокінів є молекулами близької (паракринної) дії, тобто впливають на клітини, що знаходяться у контакті, або навіть на саму клітину, що їх синтезує (аутокринна дія). Цитокіни діють на спеціальні рецептори і запускають таким чином свої сигнальні каскади. Час напівжиття цитокінів у кровотоці вимірюється хвилинами і секреція їх теж є коротким процесом, тобто цитокіни діють локально і на короткий час. Як правило, вони не знаходяться в клітині у вигляді попередників, а синтезуються в результаті активації гену (наприклад, після проходження сигналу через Т-клітинний рецептор, як було розглянуто в попередній лекції). За своїми фізико-хімічними властивостями цитокіни – це глікопротеїди з молекулярною вагою 15-25 КДа. Для кожного з них характерна значна гетерогенність за розмірами завдяки різній насиченісті вуглеводами, пост-трансляційним модифікаціям (N і С-кінцевий процесинг) і олігомерізації.

Історично, першими відкритими у 50-тих роках цитокінами були інтерферони – антивірусні речовини, що продукуються клітиною у відповідь на вірусну атаку. Термін лімфокіни було запропоновано в 1969 році для позначення медіаторів клітинного імунітету не-антитільної природи. Лімфокіни продукувалися активованими лімфоцитами, на відміну від монокінів, що продукувалися моноцитами. Коли стало ясно, що чіткого розмежування між ними нема, було введено загальний термін цитокіни.

Також стало ясним, що один і той самий цитокін може викликати у різних клітин різну відповідь і регулювати, окрім імунних реакцій, багато інших функцій організму. Серед клітин крові найбільш активними продуцентами цитокінів є макрофаги і активовані Т лімфоцити.

До 1980 року цитокіни вивчали як активності, притаманні тим чи іншим клітинним екстрактам. За останні 20 років виділено, очищено, з’ясовано амінокислотні послідовності і клоновано гени більш як 20 цитокінів. Вивчено також їх рецептори.

1. Номенклатура цитокінів.

Спочатку цитокіни називали за їх функціями (біологічними ефектами): фактор, що інгибує макрофаги (МІФ), фактор, що інгибує лімфоцити (ЛІФ), фактор, що активує макрофаги (МАФ) і т.і. Коли стало ясно, що цитокіни поліфункціональні, з’явилась потреба в універсальній класифікації. Зараз їх поділяють на чотири категорії.

1) Гемопоетичні фактори – ті, що стимулюють ріст і дозрівання незрілих клітин крові. До них відносяться фактори, що стимулюють ріст колоній (CSF), інтерлейкіни 3 і 7, еритропоетин.

2) Регулятори природного імунітету – ті, що приймають участь в неспецифічному захисті організму від бактеріальних і вірусних інфекцій. До них відносяться інтерферони a і b, цитокіни запалення: інтерлейкіни 1 і 6 і фактор некрозу пухлин (TNF-a), а також хемокіни.

3) Цитокіни, що регулюють специфічні імунні реакції – ті, що приймають участь в активації, рості і диференціюванні зрілих лімфоцитів, наприклад, інтерлейкіни 2 і 4.

4) Цитокіни, що регулюють запалювальні реакції, які розвиваються в процесі специфічної імунної відповіді. До них відносяться, наприклад, інтерферон g, лімфотоксин, інтерлейкіни 5 і 10.

Таке розподілення є до певної міри умовним, оскільки, як вже зазаначалося, один цитокін може впливати на різні клітини, опосередковуючи різні ефекти, і, навпаки, одна функція може регулюватися більше, ніж одним цитокіном. Цитокіни імунної системи утворюють каскад. Антиген стимулює спочатку синтез цитокінів “першої хвилі” – прозапалювальних цитокінів: інтерлейкінів 1 і 6 і TNF-a, - які індукують біосинтез цитокінів “другої хвилі” – інтерлейкінів 2, 3, 4, 5 та ін., які, в свою чергу, впливають на синтез ранніх цитокінів. Такий принцип дозволяє регулювати і підсилювати імунну відповідь, залучаючи до неї все нові й нові клітини. Ми розглянемо функції деяких із них, які стосуються діяльності імунних клітин.

2. Функції цитокінів.

Інтерферони

Інтерферони a і b продукуються клітинами, що заражені вірусом. Вони мають токсичний ефект для вірусу, а також індукують підвищену експресію МНС І клітинами-мішенями (для кращого представлення вірусу), проліферацію В лімфоцитів, посилення активності природних кілерів.

Інтерферон g продукується Т лімфоцитами. Він теж посідає анти-вірусної активності, а також активує макрофаги, Т-лімфоцити, В-лімфоцити, природні кілери, індукує експресію МНС І і ІІ, посилює секрецію антитіл.

Інтерлейкіни (ІЛ)

Термін "інтерлейкіни" означає розчинні фактори, що опосередкують спілкування між лейкоцитами. Історично його було введено у спробах уніфікувати позначення багатьох відомих цитокінів. Конференція, на якій було прийнято цей термін, проходила в швейцарському містечку Інтерлакен ("той, що знаходиться між озерами"), тому термін був подвійно символічним.

Зараз відомо більш ніж півтора десятки інтерлейкінів. Головні із них такі.

ІЛ-1: продукується активованими макрофагами і В-лімфоцитами. Викликає проліферацію Т клітин, диференціювання пре-В клітин, проліферацію та секрецію антитіл В клітинами. Також стимулює: проліферацію фібробластів і ендотеліальних клітин, секрецію TNF ендотеліальними клітинами, посилення продукції білків гострої фази. Вважається головним цитокіном запалення; приймає участь також в заживленні ран і обміні кальцію в кістках.

ІЛ-2: продукується Т лімфоцитами. Вважається головним регуляторним цитокіном. Фактично, разом із g-інтерфероном, є активатором цитотоксичної гілки імунної відповіді. Викликає проліферацію та посилення цитотоксичної дії активованих Т лімфоцитів, посилення експресії рецептору до ІЛ-2, продукцію інших цитокінів Т клітинами, а також проліферацію В лімфоцитів.

ІЛ-3: продукується активованими Т лімфоцитами, тучними клітинами і базофілами. Стимулює ріст та диференціювання стовбурових клітин, сприяє звільненню базофільних медіаторів, посиленню фагоцитозу та функцій еозінофілів.

ІЛ-4: продукується стимульованими Т лімфоцитами, а також клітинами строми кісткового мозку і тучними клітинами. Викликає проліферацію активованих В-лімфоцитів і переключення ізотипів імуноглобулінів з IgM на IgG1 та IgE. До певної міри ІЛ-4 є антагоністом ІЛ-2, посилює фагоцитоз, представлення антигену та продукцію ІЛ-1, ІЛ-6 та TNFa (цитокінів запалення) в моноцитах.

ІЛ-5: продукується Т лімфоцитами і тучними клітинами. Контролює диференціювання В клітин у клітини, що секретують антитіла. Він також індукує компонент рекомбінази, який діє разом із ІЛ-4 при переключенні з Сm на Сg1. Стимулює продукцію IgA та IgM активованими В лімфоцитами, диференціювання клітин кровотворення, еозінофілів.

ІЛ-6: продукується Т лімфоцитами, моноцитами, фібробластами, ендотеліальними клітинами. Стимулює ріст та продукцію антитіл В клітинами, а також посилює синтез білків гострої фази, експресію ІЛ-2 та його рецептору та диференціювання ЦТЛ. Рецептори до ІЛ-6 знаходяться також на нервових клітинах, де цей цитокін проявляє свою нейротрофну дію.

ІЛ-7: продукується клітинами строми кісткового мозку і тимусу. Має значення для розвитку імунних клітин, викликає проліферацію ранніх про-В, пре-В та попередників Т лімфоцитів.

ІЛ-8: продукується моноцитами, лімфоцитами, а також фібробластами, клітинами шкіри і ендотеліальними клітинами. Є хемоатрактантом для нейтрофілів, базофілів, Т лімфоцитів.

ІЛ-9: продукується стимульованими Т хелперами. Викликає проліферацію Т лімфоцитів і тучних клітин.

ІЛ-10: продукується Т лімфоцитами і моноцитами, стимульованими ліпополісахаридом. Є антагоністом g-інтерферону та ІЛ-2, супресує ефекторні функції макрофагів, знижує рівень експресії антигенів МНС ІІ. Викликає проліферацію В клітин, тимоцитів і тучних клітин, диференціювання В лімфоцитів в клітини, що секретють IgG4.

ІЛ-11: продукується клітинами строми кісткового мозку і фібробластами. Посилює синтез антитіл В клітинами і стимулює розвиток клітин крові.

ІЛ-12: продукується активованими В лімфоцитами і моноцитами. Один із найбільш сильних стимуляторів природних кілерів. Впливає також на активацію цитотоксичних Т лімфоцитів.

ІЛ-13: продукується активованими Т лімфоцитами. Пригнічує продукцію запалювальних цитокінів моноцитами; стимулює проліферацію В лімфоцитів і секрецію ними антитіл.

ІЛ-14: продукується Т лімфоцитами. Посилює проліферацію активованих В лімфоцитів і пригнічує біосинтез імуноглобулінів.

ІЛ-15: продукується багатьма типами клітин; повторює багато властивостей ІЛ-12, тобто викликає проліферацію цитотоксичних Т лімфоцитів і природних кілерів.

Цитокіни, не є елементами суто імунної системи і регулюють багато інших процесів, таких як кровотворення, запалення, пухлинний ріст і ріст тканин взагалі, а також ембріональний розвиток і нейоро-ендокринні процеси.

Як вже зазначалося, для цитокінів характерні дві важливі риси:

1) функціональна виродженість, яка означає, що дана біологічна функція, як правило, регулюється більше, ніж одним цитокіном;

2) багатофункціональність кожного цитокіну.

Ці дві риси мають певну аналогію із поліспецифічністю і гетерогенністю імуноглобулінів. Вони означають, що надійність системи в цілому – це інтегральна величина, яка залежить від сумарної дії декількох факторів, що можуть до певної міри заміщати один одного. Це було добре продемонстровано на прикладі мишей дефектних по гену ІЛ-2. Незважаючи на ключову роль цього цитокіну в розвитку і активації імунних клітин, миші, що не мали гену ІЛ-2, виявилися цілком нормальними: у них функцію ІЛ-2 взяли на себе інші цитокіни. А ось коли створили мишей, дефектних по гену рецептору до ІЛ-2, у них було знайдено серйозні зміни в функціонуванні імунної системи: Т клітини були анергізовані, а В – швидко диференціювалися, не маючи сигналів, що стримували б їх диференціювання. Ці експерименти означали, що ключову роль в регуляції імунних процесів відіграє саме рецептор, який передає належну інформацію всередину клітини, а ліганд (цитокін) може бути замінений.

3. Рецептори до цитокінів.

Кожний цитокін має свій специфічний рецептор, як правило, високої афінності. Кількість рецепторів на клітину становить від 10² до 10⁴ і зростає при активації клітини.

По структурі рецептори до цитокінів ділять на чотири типи. Поєднує їх те, що більшість із них олігомерні, тобто складаються із декількох субодиниць, причому одні й ті ж самі субодиниці часто входять до складу декількох рецепторів. Так, рецептор до ІЛ-2 складається із a, b, g субодиниць; b ланцюг входить також у склад рецептору до ІЛ-15, а g - у склад рецепторів до ІЛ-4, ІЛ-7 і ІЛ-9. Таким чином, багатофункціональність цитокінів може бути частково поясненою наявністю спільних субодиниць у відповідних рецепторах.

Тип І – це рецептори до ІЛ-2, 3, 4, 5, 7, 9. За своєю будовою вони схожі до фібронектину – адгезивного глікопротеїну позаклітинного матриксу. Вони характеризуються наявністю двох надклітинних доменів, перший із яких прошитий дисульфідними зв’язками, а другий має примембранний мотив, що містить залишки триптофану і серину. Рецептори до ІЛ-6 і 12 мають ще додатковий N-кінцевий домен. При загальній подібності надклітинних частин, ці рецептори мають зовсім різні внутрішньоклітинні частини і, відповідно, передають кожний свої сигнали. У них є єдина загальна функція – мітогенна.

Тип ІІ – це рецептори до g-інтерферону та ІЛ-10. Їх надклітинна частина складається також із двох доменів, кожен з яких прошитий двома дисульфідними зв’язками.

Тип ІІІ – це багаті на цистеїн рецептори до TNFa і b, NGF (фактору росту нервів), CD40L, Fas (рецептору апоптозу).

Тип IV – це білки суперродини імуноглобулінів. Вони мають три надмембранних імуноглобуліноподібних домени. До цього типу відносяться рецептори до ІЛ-1 (a, b), а також мембранні форми ІЛ-6 та 7.

Треба зазначити, що як цитокіни можуть знаходитися в розчинній і в мембранозв’язаній формі, так і їхні рецептори теж мають розчинні форми. Наприклад, ІЛ-2 зв’язується із високоафінним рецептором, що складається із двох субодиниць, 75 і 55 КДа. Після активації Т клітин через ІЛ-2-рецептор частина субодиниць 55КДа звільняється із мембрани і стає розчинним ІЛ-2-рецептором. Про біологічні функції розчинних рецепторів відомо мало. Вважають, що вони можуть зв’язувати надлишок цитокіну, що циркулює.

Рецептори до цитокінів мають гомологію із деякими онкогенами. Наприклад, протоонкоген c-kit кодує рецептор до ростового фактору стовбурових клітин. А єдина амінокислотна заміна аргінін-серин в рецепторі до еритропоетину призводить до безконтрольної активації відповідної клітини і, як наслідок, до утворення злоякісної пухлини. Це ще один приклад того, що злоякісні перетворення є наслідком порушень у контролі за ростом і проліферацією клітин.

Багатофункціональність рецепторів пояснюється тим, що з одним рецептором можуть співпрацювати різні типи тирозинових кіназ. Специфічність сигналу контролюється на декількох рівнях:

1) будова внутрішньоклітинних частин рецептору визначає, з якими кіназами він потенційно може взаємодіяти;

2) конкретний тип кіназ і сигнальних каскадів, що вони запускають, залежить від щільності рецепторів на поверхні клітини (мало рецепторів – один шлях, багато – інший).

З рецепторами до цитокінів зв’язані тирозинові кінази третьої родини – кінази Януса (Jak). Jak-кінази фосфорилюють цитоплазматичні білки Stat; Stat утворюють гомо- або гетеродимери і мігрують до ядра, де вони діють як транскрипційні фактори. Різні Stat-білки знаходяться під різними рецепторами, хоча останні можуть бути зв’язані із однаковими Jak-кіназами. Таким чином, кінази Януса, подібно до одноіменного бога, дволикі: одна і та сама Jak фосфорилює різні Stat під різними рецепторами. Наприклад, під рецепторами до ІЛ-2 і 4 стоять однакові кінази Jak 1 і 3, але різні Stat, і навпаки, активація рецепторів до ІЛ-2 і гормону пролактіну призводить до фосфорилювання Stat 5, але це виконують різні Jak.

Резюме.

Активація лімфоцитів потребує наявності декількох активаційних сигналів, дія яких зближує клітини і збільшує авідність їхньої взаємодії. Під впливом хемокінів відбуваються зміна властивостей адгезивних молекул і перегрупування мембранних білків. Цитокіни сприяють експресії на мембрані костимуляторних молекул. Костимуляторні молекули зближують антиген-специфічний рецептор Т лімфоцитів і МНС клітини, що представляє антиген. За наявності компліментарності представленого антигенного пептиду і Т рецептору утворюється імунний сінапс, що сприяє проходженню активаційного сигналу всередину клітин, що взаємодіють. Відсутність одного із активаційних сигналів може призвести до анергізації клітини або її загибелі (апоптозу).

Цитокіни є одним із важливих факторів розвитку і активації імунних клітин. Вони діють на відстані, але, як правило, впливають на ті клітини, що зближені за рахунок інших взаємодій. В залежності від функції, цитокіни класифікують на декілька категорій, хоча ефекти різних цитокінів можуть перекриватися. Вони діють на специфічні рецептори, які зв’язані внутрішньоклітинно із тирозиновими кінізами Януса і транскрипційними факторами Stat. Цитокіни є важливим фактором, що пов’язує імунну систему із іншими системами організму, перш за все, нервовою і ендокринною. Наприклад, дія цитокіну ІЛ-1 на специфічні рецептори, розташовані на клітинах мозку, викликає відчуття, характерні для стану запалення: лихоманку, головний біль.

Лекція 9. Цитокіни і регуляція імунної відповіді.

Цю лекцію буде присвячено розгляду конкретних прикладів участі цитокінів в активації Т лімфоцитів і регуляції імунної відповіді. Як було зазначено у вступній лекції, Т лімфоцити, поділяють на два головні підтипи: Т-хелпери (Тх) і Т-кілери, або цитотоксичні Т лімфоцити (ЦТЛ). Тх мають на своїй мембрані корецептор CD4, що є їх специфічним маркером, впізнають антиген у комплексі з МНС ІІ і виконують регуляторну роль в імунній відповіді: активують В лімфоцити для диференціювання в плазматичні клітини і секреції антитіл і, відповідно, попередників ЦТЛ для виконання цитотоксичної дії. ЦТЛ мають корецептор CD8, впізнають антиген у комплексі з МНС І і за наявності сигналу від Тх виконують цитотоксичну ефекторну функцію – знищують інфіковані клітини. Відповідно, активація Тх і ЦТЛ потребує різних активаційних сигналів і призводить до різних метаболічних подій.

1. Активація Тх.

До зустрічі з антигеном Тх знаходяться у спокої. Це так звані малі лімфоцити, що можуть жити в організмі на протязі років. Вони експресують на своїй поверхні антиген-специфічний рецептор (Т-рецептор), фосфатазу CD45, яка знаходиться поблизу Т-рецептору, але не асоційована з ним, низький рівень CD40L і низькоафінний рецептор до ІЛ-2, що складається із субодиниць b і g.

Після зустрічі з антигеном, представленим із білками МНС ІІ, у Т лімфоциті починається експресія гену a-субодиниці рецептору до ІЛ-2 і в результаті утворюється високоафінний рецептор. Взаємодія його із екзогенним ІЛ-2 проштовхує Т лімфоцит по клітинному циклу; він починає ділитися і утворює клон. Крім того, взаємодія з ІЛ-2 призводить до підвищення експресії CD40L. Після взаємодії такої клітини із В лімфоцитом у В лімфоциті підвищується експресія костимуляторних молекул В7.1 і В7.2. Взаємодія В7.1 із CD28 на поверхні Т лімфоциту призводить до стабілізації мРНК ІЛ-2, посилення синтезу ІЛ-2 і посилення транскрипції гену ІЛ-2. В результаті рівень секреції ІЛ-2 підвищується приблизно в 100 разів і клітина активує як сама себе (аутокринно), так і сусідні клітини (паракринно). Взаємодія Т-рецептору з антигеном призводить також до конформаційних змін в молекулі LFA-1, що зміцнює адгезивний зв’язок Т лімфоциту і клітини, що презентує антиген.

В результаті всіх цих взаємодій через 4-5 днів Т клітина переходить у стан активації. Він характеризується підвищеним рівнем експресії адгезивних і костимуляторних молекул, а також експресією іншої форми CD45 – CD45RO, що утворюється в результаті альтернативного сплайсингу мРНК. Така форма CD45 ассоціює із Т-клітинним рецептором і сприяє проходженню активаційного сигналу від антигену. Тепер для відповіді на антиген для Т клітини не потрібні костимуляторні сигнали.

Таким чином, під дією антигену неактивовані Т лімфоцити спочатку починають проліферувати, а потім перетворюються на активовані клітини. Далі їх функціонування залежить від спектру цитокінів, що продукуються під дією антигену.

2. Популяції регуляторних Т лімфоцитів.

Як обговорювалось у попередніх лекціях, тип імунної відповіді: клітинний чи гуморальний, - визначається типом антигену і характером його процесингу. Однак більшість природних патогенів, бактерій, вірусів, паразитів, є комплексними антигенами, що мають як ендогенні, так і екзогенні елементи. Важливим елементом регуляції імунної відповіді, зокрема вирішення, яким шляхом, гуморальним чи клітинним піде відповідь, є участь певних типов хелперних Т клітин, так званих Т-хелперів 1 (Tх1) і Т-хелперів 2 (Tх2).

Цього висновку дійшли вивчаючи захворювання мишей, викликане протозойною інфекцією лейшманії. Виявилося, що миші двох генетичних ліній були по-різному чутливі до лейшманії: миші BALB/c хворіли, а C57Bl/6 – ні. В крові цих мишей було знайдено різні рівні двох важливих цитокінів: BALB/c мали високі рівні ІЛ-4 і низькі – g-інтерферону (ІФН), а C57Bl/6, навпаки, низькі рівні ІЛ-4 і високі – ІФН.

Подібну картину знайшли вивчаючи, як протікає у людей захворювання на проказу (лепру). У одних воно протікає у так званій лепроматозній формі, коли іде активне ураження тканин і виявляється багато внутрішньоклітинних паразитів; у таких людей було знайдено високі рівні ІЛ-4. У інших проказа протікає у так званій туберкулоїдній формі, коли паразитів як таких визначається мало, а ураження відбувається за рахунок імунного запалення; у таких людей було виявлено високі рівні ІФН.

При довгостроковому клонуванні CD4⁺ Т клітин в культурах було знайдено два типи клонів, що відрізнялися за спектром цитокінів: одні секретували gІФН, ІЛ-2 і, ФНПa (фактор некрозу пухлин, TNF) ; інші – ІЛ-4, 5, 6, 10, 13. Їх і було названо відповідно Тх1 і Тх2 (Рис. 18).

Виявилося, що Тх1 і Тх2 виконують різні функції. Тх1 – стимулюють мікробіцидну активність макрофагів, клітинний імунітет (ЦТЛ); не стимулюють активацію В лімфоцитів у спокої, але в активованих В клітинах сприяють секреції IgG2a, тобто функціонують у вторинній гуморальній імунній відповіді. Тх2 – стимулюють проліферацію та диференціювання В клітин, переключення із IgM на IgE, IgG1, IgG3. Функціонують як у первинній, так і у вторинній гуморальній імунній відповіді.

Отже, наявність Тх1 у мишей C57Bl/6 і у людей із туберкулоїдною формою прокази сприяла знищенню внутрішньоклітинних паразитів шляхом клітинного імунітету, а у мишей BALB/c і людей із лепроматозною форми прокази наявність Тх2 сприяла гуморальній імунній відповіді без знищення уражених клітин.

Розвиток Тх1 чи Тх2 із попередника залежить від спектру цитокінів, що присутні при їх диференціюванні. Так, попередник Тх, що утворився при активації Т лімфоциту із стану спокою (CD4⁺, секретує ІЛ-2) диференціюється у Тх0 , що секретує як ІЛ-4, так і ІФНg. При появі антигену, що провокує секрецію тих чи інших цитокінів, спостерігається розгалуження на Тх1 і Тх2. Інфіковані макрофаги секретують ІЛ-12, який разом із ІЛ-2 сприяє утворенню Тх1 (цей процес інгибується ІЛ-4). Антиген, опсонізований антитілами, зв’язує Fc-рецептори на базофілах, тучних клітинах і СD4⁺ Т клітинах, які є джерелом IL-4, що сприяє утворенню Тх2 (ІФНg інгибує цей процес).

Таким чином, шлях розвитку імунної відповіді, клітинний чи гуморальний, залежить від того, секрецію яких лімфокінів провокує той чи інший антиген. На молекулярному рівні це зводиться до вибіркової транскриції генів ІЛ-4 чи ІФНg. Бактеріальні антигени активують переважно Тх1, а гельмінтозні інфекції – переважно Тх2. Як правило, інфекції провокують відповідь не чистого Тх1 чи Тх2 типу. Наприклад, вірус грипу стимулює продукцію як ІФН, так і ІЛ-10, але пригнічує продукцію ІЛ-5 та ІЛ-4. Також, вибір між Тх1 і Тх2 генетично детермінований, що видно на прикладі різних ліній мишей, інфікованих лейшманією.

Для розвитку Тх1 IЛ-4, що продукується Тх2, є негативним сигналом. Для розвитку Тх2, навпаки, необхідний IЛ-4, а IФНg, що продукується Тх1, є негативним сигналом. Це означає, що Тх1 і 2 є взаємно антагоністичними: активність Тх1 пригнічує розвиток Тх2, а Тх2 пригнічують розвиток Тх1. У зрілому стані Тх1 і 2 теж взаємно пригнічують одне одного.

Молекулярні основи такого антагонізму з’ясовані не до кінця. Відомо, наприклад, чому Тх2 пригнічуються IФНg, а Тх1 – ні. IФНg взаємодіє із специфічним рецептором, що складається із a і b ланцюгів. Взаємодія з рецептором призводить до активації тирозинових кіназ Jak1 і Jak2, які фосфорилюють Stat 1. Stat 1 димеризується, мігрує до ядра і стимулює транскрипцію гену IФНg. В Тх1 b-ланцюг рецептору до IФНg відсутній. Таким чином, Тх1 використовують модифікацію рецептору для того, щоб запобігти активації гену IФНg, і стають стійкими до дії цього цитокіну.

Взаємний антагонізм Тх1 і Тх2 дозволив пояснити багато феноменів, які в 70-ті роки пов’язували із діяльністю Т супресорів. За сучасними уявленнями, в залежності від ситуації, одні й ті самі Т клітини можуть бути активаторами або супресорами. Чинниками їх дії є цитокіни типу IЛ-4 або IФНg.

Прикладом таких взаємодій є відповідь на інфекцію лейшманіями. Тх1 секретують IФНg і ФНПa, які активують макрофаги. Макрофаги синтезують закис азоту (NO), який є потужним токсичним агентом для внутрішньоклітинної інфекції. Тх2 синтезують IЛ-4 та IЛ-10, які пригнічують експресію NO-синтази і сприяють розвитку лейшманіозу (наприклад, у мишей BALB/c). Таким чином, у даному випадку Тх2 виступають як супресори.

Таким чином, головним фактором регуляції імунної відповіді є антиген. В залежності від способу попадання до клітин імунної системи чи клітин-мішеней (ендогенного чи екзогенного) він може бути представленим з МНС І або ІІ, що є першим визначальним моментом розвитку гуморальної чи клітинної відповіді. Характер процесингу залежить також від дози антигену: ми пам’ятаємо, що при надлишку ендогенного антигену він представляється також із МНС ІІ, а надлишок екзогенного антигену може бути представлений із МНС І.