Глава 2. Клеточные факторы иммуногенности

Антигенпрезентирующие клетки – это клетки лимфогемоэтической системы, в которых антигенные пептиды связываются молекулами главного комплекса гистосовместимости (МНС) для их презентации Т-лимфоцитам. Они участвуют в важнейших для формирования иммунной системы процессах тимической селекции и Т-клеточного гомеостаза, являясь ключевым звеном в регуляции адаптивного иммунного ответа. Исследование антигенпрезентирующих клеток стало неотъемлемой частью оценки деятельности иммунной системы в целом, в связи с этим возросла актуальность определения функциональной активности этих клеток. Кроме того, вопрос о возможности экстаполяции данных, полученных для антигенпрезентирующих клеток в экспериментах на животных, на человека является принципиальным.

В тимусе и костном мозге в качестве антигенпрезентирующих клеток функционируют клетки стромы (т.е. клетки соединительной ткани, дендритные клетки и так называемые «клетки-няньки»); кроме того, в тимусе эту функцию выполняют и эпителиальные клетки. В периферических лимфоидных органах присутствуют следующие антигенпрезентирующие клетки: циркулирующие моноциты, оседлые тканевые макрофаги, способные к миграции дендритные клетки костно-мозгового происхождения, участвующие в переносе антигена через афферентные лимфатические сосуды, интердигитирующие клетки в селезенке и лимфатических узлах, интерстициальные дендритные клетки; в центрах размножения внутри периферических лимфоидных органов – это фолликулярные дендритные клетки. В-лимфоциты тоже могут выступать в роли антигенпрезентирующих клеток, но лишь при взаимодействии В-клеток с хелперными Т-лимфоцитами (табл. 1).

Таблица 1

Характеристики профессиональных антигенпрезентирующих клеток

Отличительные признаки		Тип клеток
		макрофаги	дендритные клетки	В-лимфоциты
Экспрессия МНС II	конститутивная	++	+++	++
	индуцируемая	IFN-γ, TNF-α	IFN-γ, TNF-α	IL-4, но не IFN-γ
Наличие рецепторов		FcR, CR-1	FcR	SIg, FcR, CR-1
Продукция и секреция ИЛ-1		+++	+	+
Способность к фагоцитозу		+++	–	–
Способность к пиноцитозу		+++	+++	+
Переработка антигена		+++	+	+
Презентация антигена		+	+++	+++

Молекулы МНС кодируются генами главного комплекса гистосовместимости и представляют собой сильные антигены гистосовместимости (у человека это HLA-антигены). Спектр молекул MHC уникален для каждого организма и определяет его биологическую индивидуальность. [4]

Наименование «молекулы МНС» возникло потому, что вначале была открыта функция этих антигенов в качестве структур клеточной поверхности, ответственных за иммунное отторжение клеток и тканей после трансфузии или трансплантации. Основная функция молекул МНС – презентация антигенов – была открыта позже, когда в 1970-е гг. при исследовании вирусспецифичных цитотоксических Т-лимфоцитов было обнаружено, что они способны разрушать только те инфицированные вирусом клетки, которые получены от идентичной МНС особи. Кроме антигенного пептида Т-клеточные рецепторы распознают также определенные структуры молекул МНС. Корецепторы CD4 и CD8 стабилизируют контакт между антигенпрезентирующими клетками и Т-клеткой.

Различают три группы молекул МНС в зависимости от их распределения на клетках организма, а также от типа клеток, с которыми они взаимодействуют. Молекулы МНС класса I с различной плотностью присутствуют на всех клетках человеческого организма. Кроме того, на лимфогемопоэтических клетках обнаруживаются низкополиморфные, выполняющие дифференцировочную функцию, МНС антигены класса I, называемые также неклассическими. Молекулы MHC класса II – гликопротеины плазматической мембраны – присутствуют главным образом на лимфогемопоэтических клетках, макрофагах, антигенпрезентирующих клетках. Молекулы МНС класса III не являются собственно антигенами МНС, а представляют собой продукты других генов, локализованных в области МНС. К молекулам класса III относят компоненты С4 и С2 комплемента, интерлейкины, фактор некроза опухолей, белок теплового шока и другие молекулы, не имеющие отношения к презентации антигенов.

Основная функция молекул МНС-I и МНС-II состоит в презентации антигенов, причем роли молекул различаются в зависимости от класса.

Синтезируемые в клетке эндогенные антигенные пептиды связываются в эндоплазматическом ретикулуме с молекулами МНС класса I, образуя комплекс с фрагментами эндогенных клеточных антигенов, расщепляемых в протеасомах, и презентируются на клеточной поверхности. Экзогенные антигены вначале расщепляются на пептиды в фагосомах, которые сливаются с лизосомами, содержащими молекулы МНС класса II. Образованный комплекс презентируется на клеточной поверхности. При этом в фаголизосомах в отсутствие экзогенного антигена пептид, ингибирующий функцию молекул МНС-II, блокирует пептидсвязывающую полость молекул, предотвращая их взаимодействие с эндогенными пептидами. При поступлении антигена инвариантная цепь замещается фрагментом антигена.

Комплекс MНС-молекула класса I (вирусный пептид) и комплекс МНС-молекула класса II (фрагмент бактериального токсина) являются пептидами линейной формы, поэтому в отличие от антител, распознающих трехмерные структуры, рецепторы, расположенные на Т-лимфоцитах, распознают только изменения клеточной поверхности.

Молекулы MHC класса II участвуют в представлении антигенов T-клеткам и во взаимодействии, Т- и В-лимфоцитов. Динамичность экспрессии молекул MHC-II зависит от функционального состояния клетки и изменяется под влиянием различных стимулов. Это один из механизмов, контролирующих индукцию и реализацию иммунного ответа. Помимо молекул MHC-II, на антигенпредставляющих клетках экспрессируются все корецепторные молекулы и цитокины, необходимые для активации Т-лимфоцитов к иммунному ответу.

Дендритные клетки – это гетерогенная группа клеток, которые отличаются по фенотипу, локализации и функциям, однако многочисленные исследования позволили выделить ряд общих черт. Во-первых, предшественники этих клеток, образующиеся из стволовых клеток костного мозга CD34, с током крови по падают в органы, где из них образуются незрелые дендритные клетки (будущие клетки Лангерганса и интерстинальные (дермальные) дендритные клетки). Вовторых, незрелые дендритные клетки способны захватывать антигены (опосредованно и неопосредованно через рецепторы), подвергать их деградации в эндосомах и связывать антигенные пептиды с МНС II. В-третьих, в ответ на повреждение тканей или действие воспалительных цитокинов дендритные клетки созревают и мигрируют в лимфоидные органы, где они взаимодействуют с CD4 Т-лимфоцитами и инициируют иммунный ответ. В-четвертых, хемокиновые рецепторы зрелых и незрелых дендритных клеток отличаются, и этим обеспечивается миграция дендритных клеток в ткани в ответ на выделение воспалительных хемокинов. В-пятых, у зрелых дендритных клеток наблюдается более высокая плотность молекул MHC-II, связанных с антигеном, для распознавания последних рецепторами Т-лимфоцитов. Кроме того, показано, что продукция дендритными клетками IL-12 определяет направление Т-клеточного ответа. Продукция этого интерлейкина инициирует Тh-1 (клеточный) ответ, а в случае, когда синтез IL-12 подавляется, происходит активация Th2 (гуморального) ответа.

Антигенпрезентирующие клетки участвуют в позитивной и негативной селекции тимоцитов, играют важную роль в процессах их развития и дифференцировки. К антигенпрезентирующим клеткам тимуса, принимающим участие в селекции Т-лимфоцитов, относят эпителиальные клетки, дендритные клетки и макрофаги. Причем, чем выше фагоцитарная активность макрофагов, тем выше степень экспрессии MHC-II. Дендритные клетки непосредственно связаны с процессами дифференцировки Т-лимфоцитов. Дендритные клетки в тимусе локализуются в кортико-медуллярной зоне и в мозговом слое тимуса и принимают участие в отрицательной селекции Т-лимфоцитов, вызывая их апоптоз. Дендритные клетки способны образовывать розетки с незрелыми Т-лимфоцитами.

От типичных макрофагов дендритные клетки отличает неспособность к фагоцитозу, специфический маркер – белок S-100 и отрицательная реакция на лизоцим. В типичных макрофагах, напротив, выявлено высокое содержание лизоцима. Макрофаги, клетки неправильной формы, обнаруживаются во всех зонах тимуса, располагаясь среди лимфоидных клеток. Ядро макрофагов имеет неправильную форму, в цитоплазме выявлены многочисленные лизосомы и круглые фагосомы, внутри которых нередко обнаруживаются фагоцитированные лимфоциты. [2]