psylib

Как только Т-клетки-помощники и Т-клетки-киллеры активированы,

они готовы приступить к работе — стать тем, что иммунологи

называют эффекторными клетками. Основная работа эффекторного

цитотоксического T-лимфоцита (ЦТЛ) предназначен для уничтожения клеток, которые инфицированы вирусами или бактериями. Эффекторные Т-клетки-помощники выполняют две основные функции: они могут оставаться в кровеносной и лимфатической

системе и перемещаться от лимфатического узла к лимфатическому узлу, оказывая

помощь В-клеткам или Т-клеткам-киллерам, или они могут выходить из кровеносных

сосудов в местах, где происходит сражение, чтобы оказать помощь солдатам врожденной и приобретенной иммунных систем.

Т-КЛЕТКИ-ПОМОЩНИКИ — ФАБРИКИ ЦИТОКИНОВ

Т–клетки-помощники могут продуцировать множество различных

цитокинов — белковых молекул, которые они используют для связи с остальной частью иммунной системы. Как ”защитник“ команды иммунной системы, Т-клетка-помощник использует цитокины, чтобы "командовать действиями”. К ним относятся цитокины, такие как ФНО, ИФН-γ, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-17 и ИЛ-21. Однако одна T-клетка-помощник не секретирует все эти различные цитокины. На самом деле, у Т-клеток есть возможность секретировать подмножества цитокинов, которые подходят для организации иммунной защиты от конкретных вредителей. До сих пор идентифицированы три основных подмножества: T-помощники 1, 2 и 17.

Однако это не означает, что существует только три различные комбинации цитокинов, которые могут секретировать Т-клетки-помощники. На самом деле, иммунологам изначально было трудно найти Т-клетки-помощники, которые секретировали именно подмножества цитокинов T-помощников 1 или 2 у людей. Очевидно, что существуют Т-клетки-помощники, которые выделяют смеси цитокинов, которые не соответствуют парадигме 1/2/17. Тем не менее, эта концепция оказывается весьма полезной при попытке разобраться в комбинациях цитокинов (цитокиновых “профилях”), которые продуцируют Т-клетки-помощники. Я также должен упомянуть, что в дополнение к этим трем подмножествам T-помощников, которые участвуют в активации иммунной системы, существует подмножество T-клеток-помощников, которое функционирует для подавления иммунного ответа. Мы обсудим эти “регуляторные Т-клетки" в последующих лекциях.

Перевод книги LAUREN SOMPAYRAC "HOW THE IMMUNE SYSTEM WORKS", продолжение следует.

Итог

Существует много общего между способами активации В-клеток и Т-клеток. У рецепторов Т- и В-клеток есть “распознающие” белки, которые распространяются за пределы клетки и которые невероятно разнообразны, потому что они производятся путем смешивания и сопоставления сегментов генов. Для рецепторов В-клеток эти белки распознавания представляют собой легкие и тяжелые цепи, из которых состоит молекула антитела. У рецепторов Т-клеток молекулами, которые распознают антиген, служат α- и β-белки. У рецепторов Т- и В-клеток есть цитоплазматические хвосты, которые слишком коротки, чтобы сигнализировать о распознавании, поэтому для этой цели требуются дополнительные молекулы. Для В-клеток эти сигнальные белки называются Iga и Igβ. Для Т-клеток передача сигналов включает комплекс белков, называемых CD3.

Чтобы активировать В- или Т-клетки, их рецепторы должны быть сгруппированы антигеном, потому что это сшивание объединяет многие из их сигнальных молекул в небольшой области клетки. Когда плотность сигнальных молекул достаточно велика, запускается ферментативная цепная реакция, которая передает сигнал “рецептор задействован” в ядро клетки. Там, в “мозговом центре” клетки, гены, участвующие в активации, выключаются или включаются в результате этого сигнала.

Хотя сшивание рецепторов необходимо для активации В- или Т-клеток, этого недостаточно. Наивные В- и Т-клетки также нуждаются в ко-стимулирующих сигналах, которые не антигенспецифичные. Это требование к двум сигналам для активации создает отказоустойчивую систему, которая защищает от неправильной активации В- или Т-клеток. Для активации В-клеток Т-клетка-помощник может обеспечить ко-стимуляцию с помощью поверхностных белков, называемых CD40L, которые подключаются к белкам CD40 на поверхности В-клеток. В-клетки также могут совместно стимулироваться “сигналами опасности”, включая специфические для вредителя молекулярные сигнатуры или боевые цитокины. Для Т-клеток совместная стимуляция обычно включает белки B7 на активированной дендритной клетке, которые взаимодействуют с белками CD28 на поверхности Т-клетки.

На ранних стадиях инфекции В-клетки и Т-клетки-киллеры могут  активироваться без помощи Т-клеток-помощников. Беспомощные плазматические В-клетки вырабатывают антитела IgM, потому что они не переключились на класс антител, который подходит для защиты от конкретного вредителя.

Рецепторы В- и T-клеток могут связываться с молекулами корецепторов, которые служат для усиления сигнала от рецепторов. Для В-клеток этот корецептор распознает антиген, который опсонизирован комплементом. Если рецептор В-клетки распознает антиген, и если этот антиген также “украшен” фрагментами белка комплемента, антиген служит “зажимом”, который объединяет рецетор В-клетки и рецептор комплемента на поверхности В-клетки, значительно усиливая сигнал. Как следствие, В-клетки гораздо легче активируются (требуется сшивать гораздо меньше рецепторов) антигеном, который опсонизирован комплементом.

Т-клетки также оснащены корецепторами. T-клетки-помощники экспрессируют молекулы корецепторов CD4 на своей поверхности, а ЦТЛ экспрессируют корецепторы CD8. Когда рецептор Т-клетки связывается с антигеном, представленным молекулой ГКГ, корецептор на поверхности Т-клеток закрепляется на молекуле ГКГ. Это служит для усиления сигнала, который посылает рецептор в ядро, так что Т-клетка легче активируется (требуется сшивать меньше рецепторов). Эти корецепторы работают только с “правильными” типами ГКГ: класс I для ЦТЛ с корецепторами CD8 и класс II для T-клеток-помощников с корецепторами CD4. Следовательно, корецепторы действительно служат “фокусными” молекулами. Корецептор В-клеток помогает В-клеткам сосредоточиться на антигенах, которые уже идентифицированы системой комплемента как опасные (опсонизированы). Корецептор CD4 фокусирует внимание T-клеток-помощников на антигенах, проявляемых молекулами ГКГ II класса, а корецептор CD8 фокусирует ЦТЛ на антигенах, проявляемых молекулами ГКГ класса I.

Конечно, существует важное различие между тем, на что “смотрят” В-клетки и Т-клетки. Рецептор В-клетки распознает антиген в его “естественном” состоянии – то есть антиген, который не измельчен и не связан с молекулами ГКГ. Этим антигеном может быть белок или почти любая другая органическая молекула (например, углевод или жир). Напротив, αβ-рецепторы традиционных Т-клеток распознают только фрагменты белков, представленных классическими молекулами ГКГ. И в то время как рецепторы В–клетки связываются только с одним веществом – ее родственным антигеном, рецептор Т-клетки связывается как с представленным пептидом, так и с молекулой ГКГ. Поскольку набор антигенов, которые распознают рецепторы В-клетк, включает белки, углеводы и жиры, В-клетки могут реагировать на большее разнообразие вредителей, чем Т-клетки. С другой стороны, поскольку рецептор Т-клетки рассматривает небольшие фрагменты белков, он может распознавать мишени, которые скрыты от взгляда рецетора В-клетки в неповрежденном и плотно свернутом белке.

Еще одно различие между В-клетками и Т-клетками заключается в том, что во время инфекции рецпетор В-клетки может подвергаться соматической гипермутации и отбору. Таким образом, В-клетки могут “вытягивать из колоды”, чтобы попытаться получить лучшую комбинацию. Напротив, рецептор Т-клетки не гипермутирует, поэтому Т-клетки должны быть удовлетворены теми картами, которые им раздают.

Вопросы для размышления

В чем разница между ко-рецептором и ко-стимуляцией? Приведите примеры и расскажите, почему каждый из них важен для активации В- или Т-клеток.

2. Почему молекулы клеточной адгезии важны во время активации Т-клеток? Разве эти “липкие” молекулы просто не замедляют процесс?

3. Что происходит, когда дендритные клетки и Т-клетки-помощники “танцуют”?

4. По сути, все участники врожденной и приобретенной иммунной системой должны быть активированы, прежде чем они смогут “войти в игру”. Проследите этапы “активации”, которые начинаются, когда в рану попадает грамотрицательная бактерия, несущая ЛПС, и заканчиваются, когда вырабатываются антитела, способные распознать бактерию.

5. “Безотказная технология” используется для предотвращения неадекватной активации приобретенной иммунной системы. Можете ли вы привести несколько примеров?

Перевод книги LAUREN SOMPAYRAC "HOW THE IMMUNE SYSTEM WORKS", продолжение следует.

КАК АКТИВИРУЮТСЯ Т-КЛЕТКИ-КИЛЛЕРЫ

Чтобы активировать Т-клетку-помощник, ее рецепторы должны распознавать свой родственный антиген, отображаемый молекулами ГКГ класса II на поверхности активированной дендритной клетки, и Т-клетка также должна получать ко-стимулирующие сигналы от той же самой дендритной клетки. Это требование, чтобы две клетки (T-клетка-помощник и дендритная клетка) согласились с тем, что произошло вторжение, служит мощной защитой от активации “изгоев” Т-клеток-помощников - клеток, которые могут направить атаку на наши собственные ткани, вызывая аутоиммунные заболевания.

Хотя события, связанные с активацией Т-клеток-помощников, довольно ясны, картина того, как активируются наивные Т-клетки-киллеры, все еще довольно нечеткая. До недавнего времени считалось, что для активации наивной Т-клетки-киллера необходимо задействовать три клетки: цитотоксические лимфоциты (ЦТЛ) с рецепторами, которые распознают вредителя; активированную дендритную клетку, которая использует свои молекулы ГКГ класса I для представления фрагментов белков вредителей ЦТЛ; и активированную Т-клетку-помощник, которая оказывала “помощь” ЦТЛ. Один из способов активации — совместное участие дендритной клетки, T-клетки-помощника и ЦТЛ. Однако в этом сценарии существует потенциальная проблема. На ранней стадии инфекции вокруг очень мало каких-либо из этих клеток. Следовательно, вероятность того, что Т-клетка-помощник и Т-клетка-киллер одновременно обнаружат дендритную клетку, которая представляет их родственные антигены, довольно мала.

Эксперименты в настоящее время показали, что в ответ на вторжение микробов, которые могут инфицировать клетки (микробы, от которых защищают ЦТЛ), помощь Т-клеток не требуется во время начальной активации Т-клеток-киллеров. Достаточно двухклеточного взаимодействия между наивным ЦТЛ и активированной дендритной клеткой. Во время этой встречи рецепторы ЦТЛ распознают свой родственный антиген, отображаемый молекулами ГКГ класса I на дендритной клетке, и они получают совместную стимуляцию от той же самой дендритной клетки. Это означает, что наивная Т-клетка-киллер может активироваться способом, аналогичным способу активации наивной Т-клетки: путем столкновения с активированной дендритной клеткой.

Требование только взаимодействия двух клеток для активации наивных T-клеток-помощников и ЦТЛ имеет смысл с точки зрения запуска приобретенной иммунной системы до того, как вредители полностью захватят власть. Однако, хотя ЦТЛ, активированные без помощи T-клеток-помощников, в некоторой степени размножаются, увеличивая свою численность, и могут убивать инфицированные клетки, эти “беспомощные” ЦТЛ не убивают с высокой эффективностью, и они живут не очень долго. Следовательно, беспомощная активация ЦТЛ приводит к небольшому “всплеску” Т-клеток-киллеров, предназначенных для быстрой борьбы с вредителями на ранних стадиях инфекции. Напротив, ЦТЛ, которые полностью активируются с помощью Т-клеток-помощников, могут активно размножаться, эффективно убивать и могут стать Т-клетками-киллерами памяти (клетками, которые могут защищаться от последующего вторжения того же вредителя). И это, конечно, возвращает нас к вопросу о том, как ЦТЛ могут полностью активироваться T-клетками-помощниками и дендритными клетками, не требуя взаимодействия трех клеток.

Предполагается, что после получения "лицензии" дендритные клетки способны экспрессировать молекулы ГКГ класса I, цитокины и поверхностные молекулы, которые могут полностью активировать ЦТЛ. Эта последовательность событий, в которой дендритная клетка и T-клетка-помощник встречаются первыми, а затем "лицензированные" дендритная клетка и ЦТЛ встречаются позже, позволит избежать необходимости одновременной встречи всех трех клеток. Также, когда активированная дендритная клетка и Т-клетка-помощник “соединяются”, вырабатываются хемокины, которые могут привлекать наивные Т-клетки-киллеры к их местоположению. Более того, встреча между активированной дендритной клеткой и Т-клеткой-помощником обычно длится несколько часов. Следовательно, направленная цитокинами миграция и увеличенное время взаимодействия T-клеток-помощников и дендритной клетки могут дать ЦТЛ, который также распознает вредителя, больше шансов присоединиться к процессу. Наконец, на относительно позднем этапе иммунного ответа в лимфатических узлах и других вторичных лимфоидных органах будет присутствовать много активированных дендритных клеток, Т-клеток-помощников и Т-клеток-киллеров - возможно, каждого из этих типов клеток достаточно, чтобы сделать вероятным взаимодействие трех клеток. Я предполагаю, что Т-клетки-киллеры могут активироваться всеми этими механизмами. Но следите за новыми исследованиями!

НАДЕЖНАЯ АКТИВАЦИЯ

Для активации либо наивной Т-клетки-помощника, либо наивного ЦТЛ Т-клетка должна сначала распознать свой родственный антиген, представленный антигенпредставляющей клеткой. Это справедливо даже для независимой от Т-клеток-помощников активации ЦТЛ. Как следствие этого требования к презентации антигена во время активации, создается отказоустойчивая система, в которой решение активировать Т-клетку всегда включает более одной клетки. Это гарантирует, что мощное оружие приобретенной иммунной системы вступает в действие только тогда, когда существует реальная угроза, и снижает вероятность того, что Т-клетка обратит свое оружие на своего хозяина.

Перевод книги LAUREN SOMPAYRAC "HOW THE IMMUNE SYSTEM WORKS", продолжение следует.

РАСКАДРОВКА АКТИВАЦИИ Т-КЛЕТОК ПОМОЩНИКОВ

В лимфатических узлах Т-клетки-помощники быстро сканируют дендритные клетки, чтобы увидеть, отображается ли их родственный антиген. В одной дендритной клетке обычно содержится около 1000 таких “визави” каждый час. Если Т-клетка обнаруживает, что дендритная клетка отображает свой родственный антиген, Т-клетка “задерживается”, потому что полная активация наивной Т-клетки-помощника обычно занимает несколько часов. За это время происходит ряд важных событий. Во-первых, молекулы адгезии на поверхности дендритной клетки связываются со своими партнерами по адгезии на Т-клетке, помогая удерживать две клетки вместе. Затем молекулы корецептора CD4 на поверхности Т-клетки прикрепляются к молекулам ГКГ класса II на дендритной клетке и усиливают взаимодействие между двумя клетками. Кроме того, вовлечение рецептора Т-клетки (РТК) усиливает экспрессию молекул адгезии на поверхности T-клеток-помощников, укрепляя “клей”, который удерживает антиген-представляющую клетку (АПК) и T-клетку вместе. Это важно, потому что первоначальное связывание между РТК и ГКГ-пептидным комплексом на самом деле довольно слабое, чтобы обеспечить быстрое сканирование. Следовательно, липучкоподобные молекулы адгезии чрезвычайно важны для активации Т-клеток. Кластеризация РТК и молекул адгезии в точке контакта между АПК и Т-клеткой приводит к  иммунологическому синапсу.

Вовлечение рецепторов Т-клетки-помощника также повышает экспрессию белков CD40L на ее поверхности, и когда эти белки присоединяются к белкам CD40 на поверхности дендритной клетки, происходит следующее. Хотя зрелые дендритные клетки экспрессируют ГКГ и костимулирующие молекулы (например, B7), когда они впервые попадают в лимфатические узлы, уровень экспрессии этих белков увеличивается, когда белки CD40 на АПК заняты белками CD40L на T-клетке-помощнике. Кроме того, вовлечение белков CD40 дендритной клетки продлевает жизнь дендритной клетке. Это гарантирует, что конкретные дендритные клетки, которые представляют родственный Т-клетке антиген, останутся достаточно долго, чтобы помочь активировать множество этих Т-клеток. Таким образом, взаимодействие между дендритной клеткой и наивной Т-клеткой-помощником не одностороннее. Эти клетки фактически выполняют активационный “танец”, в котором они стимулируют друг друга. В результате дендритная клетка становится более мощной антигенпредставляющей клеткой, а T-клетка-помощник активируется для экспрессии высоких уровней CD40L, необходимых для содействия активации В-клеток.

После завершения активации Т-клетка-помощник и антигенпредставляющая клетка разделяются. Затем АПК продолжает активировать другие Т-клетки, в то время как недавно активированные Т-клетки размножаются, наращивая свое количество. Во время инфекции одна активированная Т-клетка может дать начало примерно 10 000 дочерних клеток в течение первой недели или около того. Это размножение обусловлено факторами роста, такими как IL-2. Наивные Т-клетки могут вырабатывать некоторое количество IL-2, но на их поверхности нет рецепторов IL-2, поэтому они не могут реагировать на этот цитокин. Напротив, активированные T-клетки-помощники продуцируют большое количество IL-2, и они также экспрессируют рецепторы для этого цитокина на своей поверхности. В результате вновь активированные Т-клетки-помощники стимулируют свое размножение. Эта связь активации с усилением регуляции рецепторов фактора роста служит сутью клонального отбора: те T-клетки-помощники, которые выбраны для активации (потому что их РТК распознает вредителя), повышают регуляцию своих рецепторов фактора роста и размножаются с образованием клона.

Таким образом, последовательность событий во время активации Т-клеток-помощников такова: молекулы адгезии добиваются слабого связывания между Т-клетками-помощниками и АПК, в то время как РТК взаимодействуют со своим родственным антигеном, представленным АПК. Взаимодействие с рецептором усиливает адгезию между двумя клетками и повышает экспрессию CD40L на T-клетке-помощнике. Затем CD40L связывается с CD40 на АПК и стимулирует экспрессию ГКГ и костимулирующих молекул (например, B7) на поверхности АПК. Совместная стимуляция, обеспечиваемая АПК, усиливает сигнал “РТК в процессе”, облегчая активацию T-клетки-помощника. Когда активация завершена, клетки разъединяются, и T-клетка-помощник размножается, движимая факторами роста, которые связываются с рецепторами на поверхности T-клеток-помощников в результате активации. Размножение продуцирует клон Т-клеток-помощников, которые могут распознавать вредителя, который отображает антигенпредставляющая клетка.

Перевод книги LAUREN SOMPAYRAC "HOW THE IMMUNE SYSTEM WORKS", продолжение следует.