Роль корецепторов и костимулирующих молекул в активации лимфоцитов, опосредованной через TCR и BCR

Как было показано ранее (глава 2, раздел «Иммунная система при ответе на Аг. Молекулярные основы иммунного реагирования»), в механизмах формирования как самого сигнала, так и определяемой им клеточной функции важная роль принадлежит вспомогательным молекулам TCR и BCR. Как и в ранее приведенных примерах с активацией рецепторных комплексов, формирование сигнала с участием корецепторных молекул индуцируется взаимодействием лиганд–Рц. Структурные изменения корецепторных молекул T–лимфоцитов CD4/CD8, обусловленные таким взаимодействием, сопровождаются быстрой (секунды) активацией киназы Lck, катализирующей фосфорилирование ITAM. Аналогичные события развиваются в B–лимфоцитах.

Фосфорилирование двух остатков тирозина в z–цепи молекулы ITAM создаёт условия для связывания с ней двух доменов SH2 киназ ZAP–70 (от z–chain-Associated Protein) в T–лимфоцитах и Syk — в B–лимфоцитах. Активация киназ ZAP–70 и Syk (не входят в семейство Src) сопровождается фосфорилированием их субстратных адаптерных белков LAT и SLP–76 в T–лимфоцитах, BLNK иSLP–65 — в B–лимфоцитах. Указанные адаптерные белки связаны через липидные мостики (пальмитоилированные остатки цистеина) с богатыми холестерином участками внутренней стороны клеточной мембраны. Это обеспечивает распространение сигнала не только внутрь клетки, но и вдоль мембраны.

Среди других вспомогательных молекул T–лимфоцитов, таких как костимулирующие молекулы CD40L(CD154)/CD40, CD2/CD58, LFA–1(CD18)/ICAM–1(CD54) и др., основными для TCRявляются CD28/B7. Костимулирующая молекула CD28 T–лимфоцитов своим цитоплазматическим доменом контактирует с липидной киназой PI–3K. При перекрестном сшивании TCR без участияCD28 киназа PI–3K активируется слабо, интенсивная активация этого фермента и его перемещение в мембрану обеспечивается лишь в результате связывания как TCR, так и CD28.

Основные сведения о роли вспомогательных молекул, в частности CD28, в активации лимфоцитов, вызванной связыванием Аг с антигенраспознающими Рц, даны в уже упоминавшемся разделе «Иммунная система при ответе на Аг. Молекулярные основы иммунного реагирования» главы 2. Здесь приведём лишь основные эффекты, которые индуцирует сигнализация со стороны активированных костимулирующих молекул.

Прежде всего отметим, что процессы пролиферации и выработки цитокинов (ИЛ–4, ИФН–g девственными T–лимфоцитами более зависимы от костимуляции Аг CD28, по сравнению с активированными T–лимфоцитами и T–клетками памяти. Показано также, что костимуляция CD28 регулирует соотношение Th1/Th2, усиливает транскрипцию и повышает стабильность мРНК критического фактора роста T–лимфоцитов — ИЛ–2, повышает экспрессию антиапоптотического белка Bcl–X_L, снижает порог T–клеточной активации и способствует образованию иммунологического синапса.

Костимуляция CD28 необходима для продукции ряда хемокинов (MIP–1g и MIP–1b) и хемокинового Рц CXCR4, экспрессия которого повышается в результате костимуляции CD28/B7. Экспрессия другого хемокинового Рц — CCR5 наоборот, снижается в результате активации CD28. При блокировании костимуляции молекул CD28 и B7 (B7–1 — CD80, B7–2 — CD86) блокируется продукция ИЛ–4, ИЛ–5 и ИЛ–10, но выработка ИФНg существенно не нарушается, наблюдается снижение или даже предупреждение таких заболеваний как экспериментальный аутоиммунный энцефалит (модель рассеянного склероза), миокардит, тиреоидит, артрит, диабет, миастения гравис. Вместе с тем, эти эффекты в значительной степени зависят от линии используемых экспериментальных животных, схемы введения антагонистов, их дозы и времени инъекции. Так например, блокирование костимуляции CD28/B7 на ранней, но не на поздней, стадии развития спонтанного аутоиммунного заболевания мышей предотвращало заболевание животных диабетом. Такие воздействия блокировали отторжение островков Лангерганса, пересаженных нормальным, но не аутоиммунным NOD–мышам, и др. Считается, что наряду с костимуляцией молекул CD28/B7, на продолжительность выживания аллотрансплантата влияет также костимуляция молекул CD40L/CD40. Наиболее эффективное выживание аллотрансплантата (синергический эффект) регистрируется при комбинированном блокировании как CD28/B7, так и CD40L/CD40.

Хорошо известна физиологическая значимость T–лимфоцитов фенотипа CD4, экспрессирующих такие маркёры как CD25, низкий уровень Аг CD45RB и высокий уровень CD38 и Mel–14. Они играют существенную роль в поддержании толерантности к собственным ткане– специфическим Аг. У мышей с дефицитом молекул CD28 и B7 резко истощена популяция таких клеток, а сами животные характеризуются повышенной чувствительностью к заболеванию диабетом. Более того, при удалении T–лимфоцитов фенотипа CD4⁺, CD25⁺ у мышей BALB/c, предрасположенных к аутоиммунным заболеваниям, спонтанно развиваются такие аутоиммунные заболевания, как тиреоидит, гастрит, инсулинзависимый сахарный диабет. Восстановление этой клеточной популяции сопровождается блокированием аутоиммунных заболеваний.

В последние годы, помимо указанных механизмов контроля толерантности к аутоантигенам и аутоиммунных заболеваний (взаимодействие CD28/B7), выявлен другой — механизм взаимодействия молекул CTLA4/B7, рассматриваемый в качестве главного регулятора периферической толерантности к развитию аутоиммунных реакций. Белковая молекула CTLA4 (CD152) конститутивно экспрессируется на клеточной поверхности T–лимфоцитов фенотипа CD4⁺CD25⁺, её экспрессия зависит от взаимодействия молекул CD28/B7, но в отличие от Аг CD28 относится к классу молекул негативной регуляции функциональной активности T–лимфоцитов, способных подавлять формирование сигнального каскада на ранних этапах индуцируемых Рц молекулярных превращений. При перекрестном сшивании молекул CTLA4 подавляется продукция ИЛ–2, блокируется прохождение клеток по клеточному циклу, угнетается выработка циклинов, индуцируемая АТ к Аг CD3, индуцируется секреция цитокина ТФР–b, значимого в механизмах действия регуляторных T–лимфоцитов фенотипа CD4⁺CTLA4⁺CD25⁺. Сходный эффект, проявляющийся в активации дифференцировки T–лимфоцитов — продуцентов ТФР–b, регистрируется при обработке клеток ингибитором кальцинейрина циклоспорином А. У мышей с дефицитом CTLA4 наблюдается неконтролируемая поликлональная экспансия T–лимфоцитов фенотипа CD4 и как следствие — развитие лимфопролиферативных заболеваний, сопровождающееся гибелью животных в 3–4-недельном возрасте. Подавление процесса взаимодействия молекул CTLA4/B7 в течение иммунного ответа содействует дифференцировке Тh2–лимфоцитов. Обнаружен полиморфизм генов, кодирующих экспрессию белков CTLA4, связанный с чувствительностью к ряду аутоиммунных заболеваний (диабет, тиреоидиты) и с предрасположенностью к развитию спонтанных абортов. Необходимо отметить, что регуляторное действие CTLA4 на клеточные функции [510] проявляется не только при взаимодействии молекул CTLA4/B7, но и при взаимодействии молекулCD28/CTLA4. При этом CTLA4 эффективно связывается с молекулами CD28, характеризующимися связыванием как с молекулой B7–1 (CD80), так и с молекулой B7–2 (CD86). Однако последствия дефицита B7–1 и B7–2 разные и довольно существенные. Так, блокирование B7–1 моноклональными АТ у животных с рецидивирующим экспериментальным аутоиммунным энцефалитом в стадии ремиссии сопровождается снижением тяжести заболевания, но ухудшает состояние животных со спонтанными формами диабета. Наоборот, при блокировании B7–2 обостряется заболевание рецидивирующим экспериментальным аутоиммунным энцефалитом и регистрируется протективное действие АТ у животных с диабетом. Под влиянием АТ к B7–2 подавляется также тяжесть симптомов заболевания аутоиммунным увеитом, экспериментальной миастенией, индуцированных коллагеном артритов. Считается, что это обусловлено результатом селективной доминирующей экспрессии B7–2 на тканях–мишенях. Обнаружены различия и в характеристике этих белков. Установлено, что B7–1 слабо экспрессируется на дендритных клетках и отсутствует на покоящихся лимфоцитах, экспрессия B7–1 усиливается при активации этих клеток, но на поздних этапах активационного процесса. Процессы активации сопровождаются также усилением экспрессии B7–1 на различных негемопоэтических клеточных типах — паренхиматозных клетках поджелудочной железы, сердца, печени, нервной ткани. Важно отметить, что при действии на клетку повреждающих ДНК препаратов на клеточной мембране повышается экспрессия B7–1, но не B7–2. В отличие от B7–1, B7–2 преимущественно экспрессируется на гемопоэтических клетках, конститутивно связан с клеточной мембраной дендритных клеток, экспрессия B7–2 повышается на активированных T– и B–лимфоцитах, обеспечивая доминирование костимулирующего сигнала. В ситуациях с предпочтительной экспрессией B7–2 (например, на ранних этапах развития иммунного ответа в дренирующей лимфоидной ткани к растворимому Аг, при ответе T–клеток на чужеродные Аг, вирусы, вакцины и др.) лигандом для CD28 является B7–2, костимулирующий сигнал доминирует на ранних этапах активации T–лимфоцитов. Наоборот, B7–1 играет важную роль в процессах костимуляции T–лимфоцитов в периферических участках воспаления. Это особенно характерно для ситуаций с усилением экспрессии B7–1 под влиянием окисей азота, ИФН 1–го типа или цитокинов, активирующих NFkB.

Сходным образом характеризуюся костимулирующие молекулы BCR. Так, при связывании лигандом BCR без связывания костимулирующей молекулы CD40 сильно активируется МАP–киназаERK2 и очень слабо — другие киназы, в том числе ERK1. Это приводит к развитию апоптоза. Наоборот, связывание BCR и костимулирующей молекулы CD40 сопровождается сильной активацией задействованных в процессе передачи сигнала киназ и, как конечный результат, пролиферацией клеток.

Другим вспомогательным компонентом B–лимфоцитов, влияющим на характер проведения сигнала, является комплекс корецепторных молекул, включающий Аг CD19, CD21 (CR2) и CD81 (TAPA–1 — от Target of AntiProliferative Antibody). Решающим для активации этого корецепторного комплекса является связывание Рц второго типа для компонентов комплемента — CR2 (CD21) опсонина C3bi (инактивированная форма компонента комплемента C3b), комплексированного с поверхностью микробной клетки. Такое связывание сопровождается фосфорилированием молекулы CD19, экспрессируемой на всех B–лимфоцитах, начиная с ранних этапов лимфопоэза. Фосфорилированная молекула CD19 связывает тирозинкиназы Lyn (семейство тирозинкиназ Src) и PI–3K, которые усиливают фосфорилирование молекулы ITAM, осуществляемое в результате связывания лиганд–BCR. Роль участвующего в этих процессах Аг CD81 полностью не охарактеризована. Не исключается его блокирующее действие на развивающиеся процессы под влиянием антипролиферативных АТ.