Естественные СD4+ СD25+ регуляторные Т-клетки

Одной из особенностей иммунной системы является то, что она обладает возможностью дублировать ту или иную свою функцию. По-видимому, это качество приобреталось постепенно на разных этапах филогенеза, в процессе природного отбора и накопления оптимального набора защитных функций. Таким же образом формировался и набор механизмов, позволяющий поддерживать гомеостатический баланс функционирования самой иммунной системы. Другими словами, необходимым было создание механизмов, которые не позволяли бы иммунной системе реагировать на собственные (self) антигены, а в случае ответа на чужеродные, в частности инфекционные антигены, во время «останавливали» развитие иммунного ответа и приводили иммунную систему в состояние равновесия (гомеостатического баланса).

Как отмечалось выше, в период он¬тогенеза иммунной системы в организме устанавливается состояние толерантности. Напомним, что к основным механизмам индукции толерантности относятся так называемые центральные, имеющие место в тимусе и приводящие к тому, что в иммунной системе уничтожаются ауторе-активные лимфоциты, т. е. лимфоциты, способные ответить иммунной реакцией на собственные (self) антигены. Однако не все такие аутореактивные лимфоциты уничтожаются, некоторая часть их продолжает циркулировать в организме, что создает угрозу срыва толерантности и развития аутоиммунных заболеваний. Подобное происходит у 5 % населения земного шара под влиянием тех или иных условий. Для контроля над сохранившимися аутореактивными лимфоцитами природным путем в организме сформировалось несколько механизмов поддержания так называемой периферической толерантности.

Ранее предполагалось, что поддержание толерантности на периферии осуществляется в основном СD8+ Т-лимфоцитами-супрессорами (к этой субпопуляции Т-клеток и ее роли в поддержании толерантности мы еще вернемся). Затем, после открытия существования двух субпопуляций СD4+ Т-лимфоцитов – Т-хелперов 1-го и 2-го типов считалось, что реципрокные взаимоотношения между ними (взаимное подавление функции) и есть тот механизм, который обеспечивает толерантность (иммуносупрессию) на периферии.

В последнее десятилетие накопилось огромное количество данных о существовании дополнительных специфических субпопуляций Т-лимфоцитов и механизмов ими реализующих, на-значение которых – обеспечивать поддержание толерантности на периферии.

Речь идет прежде всего о естественных СD4+ СD25+ регуляторных Т-клетках (T reg клетки) и СD4+ Т-лимфоцитах-хелперах 3-го типа (Тх3), которые, функционируя, продуцируют ингибиторные цитокины. (Th. Lindebo Holm et al., 2004; Sh. M. Wabe, W. Chen, 2003).

У человека и мышей количество Т reg клеток составляет 5-10 % всех СD4+ Т-лимфоцитов периферической крови. Для их активации и приобретения супресивных свойств требуется сигнал, кото¬рый должен поступить в клетку через ТАГРР. Однако даже после активации Т reg клетки остаются анергичными и сами не пролиферируют. Вместе с тем, если такие активированные Т reg клетки ко-культивируют с “наивными” Т-лимфоцитами (СD4+ или СD8+), то пролиферативная активность последних под влиянием Т reg клеток подавляется, т. е., активируясь, Т reg клетки приобретают способность супрессировать функцию других Т-лимфоцитов. Заставить Т reg клетки пролиферировать можно под влиянием больших количеств ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-15; но при этом они сохраняют способность оказывать супрессию. Активированные Т reg клетки не продуцируют ИЛ-2, но по некоторым данным, могут продуцировать небольшое количество ИЛ-10 и TGF β. Мало того, что сами Т reg клетки не продуцируют ИЛ-2 в системе in vitro, они способны подавить продукцию ИЛ-2 и γ ИНФ тех Т-лимфоцитов, с которыми их ко-культивируют.

Благодаря исследованиям, проведенным за последние годы многое стало известным о фенотипе Т reg. На рис. 4. схематически изображена Т reg клетка с наиболее характерными для нее маркерами. Дадим краткую характеристику каждому их них.

ИЛ-2R – рецептор к ИЛ-2 (СD25) – известно, что в норме СD25 экспресируется на СD4+ Т-лимфоцитах после их стимуляции. Оказалось, что Т reg клетки экспресируют СD25 с момента «рождения», т.е. этот маркер для них конститутивный.

До сих пор нет точного ответа на вопрос, каким образом, молекула СD25+ участвует в механизмах супрессии, и участвует ли вообще? Некоторые ученые предполагали, что СD25+ на Т reg клетках исполняет роль сорбента для ИЛ-2, уменьшая его концентрацию и создавая своеобраз¬ный голод для других клеток. Эта гипотеза подверглась критике. Вместе с тем, точно известно, что супрессивным потенциалом обладают только те СD4+ Т-лимфоциты, которые конститутивно экспрессируют СD25+. Те СD4+ Т-лимфоциты, которые приобретают СD25+ после их активации, не обладают супрессивным эффектом. Не исключают, что молекула СD25+ на Т reg клетках играет небольшую и возможно опосредованную роль в реализации их супрессивного потенциала.

CTLA-4 – (Сytotoxic T-lymphocytes antigen 4) – антиген 4 цитотоксических Т-лимфоцитов (СD152) в норме также экспрессируется после активации Т-лимфоцитов и играет важную роль в развитии анергии клеток. Для Т reg клеток этот маркер также является конститутивным и многие авторы предполагают, что именно эта ко-стимуляционная молекула опосредует механизм супрессии под влиянием Т reg клеток при их контакте с “наивным” Т-лимфоцитом. Считают, что активация Т reg клеток через CTLA-4 приводит к усилению экспрессии mTGFβ, который, в свою очередь реализует супрессивное действие (Более подробно о супрессивной роли CTLA-4 смотри раздел 5.4.1.)

GITR – (Glucocorticoid-induced tumоr necrosis factor receptor) – глюкокортикоид-индуциро-ванный рецептор к опухольнекротизирующему фактору. Полагают, что связыва¬ние GITR со своим лигандом (глюкокортикоидом) включает в Т reg клетках меха¬низм активации NF-kB пути, что приводит к индукции супрессивных молекул и усилению контактной супресии под влиянием Т reg клеток.

PD1, Notch – молекулы, которые вносят вклад в супрессивный потенциал Т reg клеток при их контакте с другими клетками, защищая от развития аутоиммунной патологии в эксперименте. PD1 относиться к семейству молекул CD28 и CTLA-4.

HLA-DR – молекулы ГКГ II класса. Предполагают, что с помощью этих молекул Т reg клетки могут передавать информацию другим клеткам при контакте с ними.

TLR (Toll-like receptor). Предполагают, что активация Т reg клетки через TLR приводит к повышению экспрессии CTLA- 4 и усилению таким образом супрессивного потенциала Т reg клеток. Добавление LPS к Т reg клеткам усиливает их супрессивный потенциал в 10 раз (LPS- лиганд для TLR-4) ( подробней о роли TLR см. Главу 13).

Foxp3 – регуляторный ген, которому сегодня отводится важнейшая роль в дифференциальном развитии регуляторных Т-лимфоцитов в тимусе и на периферии. Показано, что трансфекция гена Foxp3 “наивным” Т-лимфоцитам превращала их по фенотипическим и функциональным признакам в клетки, подобные Т reg. Более того обнаружена мутация гена Foxp3 у людей, страдающих IPEX-синдромом – мультиорганной аутоиммунной патологией, аллергией и энтеропатией. Ген Foxp3 кодирует белок, относящийся к факторам транскрипции, имеющим свой сайт связывания в ДНК (fork-head box – Fox). Связываясь с ДНК, Foxp3 действует как репрессор транскрипции, выступая антагонистом другого транскрипционного фактора – NFAT – нуклеарного фактора активированных Т-лимфоцитов. В конечном результате под влиянием Foxp3 наступает ингибирование активации Т-лимфоцитов. В настоящее время Foxp3 принято считать единственно надежным маркером Treg клеток

mTGFβ – мембрано связанный трансформирующий фактор роста β. Считают, что при контакте Т reg клеток с эффекторными СD4+ и СD8+ Т-лимфоцитами этот фактор связывается с рецептором к TGFβ и оказывает на последние супрессивное действие.

ССR8 – хемокиновый рецептор, конститутивный маркер, экпрессирующийся исключительно на Т reg клеток. ССR8 необходим для миграции и развития Т reg клеток на этапе их созревания в тимусе.

CD45RO – маркер, характерный для Т-лимфоцитов памяти.

ТАГРР – Т-клеточный антигенразпознающий рецептор.

Важным обстоятельством, указывающим на интегральную роль Т reg клеток в иммунном ответе является доказательство того, что они управляют иммунным ответом по отношению не только к ауто (self) антигенам, но и к чужеродным (прежде всего, инфекционным). Другими сло-вами, Т reg клетки активируются как ауто-, так и чужеродными антигенами, после чего приоб-ретают супрессивный потенциал, позволяющий им подавить пролиферацию “наивных” СD4+ СD25- Т-лимфоцитов. Следует отметить, что концентрация антигена для активации супрессивной функции Т reg клеток меньше, чем та, которая необходима для активации пролиферации Т-лимфоцитов. Таким образом, Т reg клетки не только контролируют поддержание толерантности, препятствуя развитию аутоиммунных заболеваний, но и регулируют иммунный ответ при попадании в организм чужеродного антигена.

 Данные литературы позволяют говорить о том, что свой супрессивный потенциал Т- reg клет¬ки реализуют не столько за счет цитокинов, сколько за счет контактного взаимодействия с СD4+ СD25- – клетками своей молекулой CTLA-4.

Если это все справедливо, то как такому небольшому количеству Т reg клеток в перифериче-ской крови (5—10 %), удается регулировать иммунный гомеостаз in vivo? Была предложена ги-потеза, согласно которой это происходит за счет прямой и непрямой супрессии. Прямая супрессия осуществляется Т reg клетками, которые путем контакта подавляют пролиферацию СD4+ СD25- Т-лимфоцитов. Непрямая супрессия связана с тем, что часть СD4+ СD25- Т-лимфоцитов превращается в так называемые Т-хелперы/супрессоры (Thsup) или, как их называют некоторые авторы, индуцибельные Т reg клетки, или СD4+ Т-хелперы 3-го типа (Тх3). Последние, продуцируя ИЛ-10 и TGFβ, супрессируют не только другие СD4+ СD25- Т-лимфоциты, но и дендрит-ные клетки, внутриэпидермальные макрофагоциты (клетки Лангерганса), макрофаги и другие гемопоэтические клетки.

Появление Тх3 связывают с влиянием различных стимулов: самих Т reg клеток, ИЛ-10 и TGFβ, холекальциферола (вит. D3), дексаметазона, блокады СD40L, антигена и др.

Иначе говоря, кроме Т reg клеток, осуществляющих супрессивные воздействия при непосредственном контакте с Т-клетками, существует по крайней мере еще одна субпопуляция регу-ляторных клеток (Tх3), реализующих свой потенциал за счет супрессивных цитокинов.

Таким образом, рассматривая сегодня схему иммунного ответа, крайне важно учитывать существование не только Тх1 и Тх2, обеспечивающих различные его сценарии (клеточный или гуморальный), но и совокупности регуляторных клеток (Т reg, Tх3), которые управляют иммунным ответом и поддерживают иммунный гомеостаз.

СD4+ СD25+ Т-лимфоциты (Т reg клетки) созревают в тимусе и отбор их (селекция) происходит в корковом слое после контакта с аутоантигенами (self-пептидами), которые им презентируют корковые эпителиальные клетки с помощью молекул ГКГ II класса. Считают, что при этом степень взаимодействия не так сильна и поэтому негативной селекции не происходит, Т reg клетки выживают, и этот механизм селекции получил название позитивная (измененная) селекция. Предпологают, что именно на этом этапе Т reg клетки получают сигнал, превращающий их в анергичные клетки, а также защищающий их от апоптоза. Кандидатом на роль такой протективной молекулы претендует GITR. Кроме того, есть данные о том, что Т reg клетки могут генерировать и на периферии. По имеющимся данным, для развития в тимусе и поддержания на периферии Т reg клеток необходимы ИЛ-2 и сигнал через ко-стимуляционную СD28 молекулу.

К настоящему времени накоплены многочисленные экспериментальные и клинические данные, подтверждающие важную роль Т reg клеток в развитии иммунозависимой патологии. Показано, что уменьшение числа Т reg клеток приводит к развитию аутоиммунных заболеваний, отторжению пересаженных органов, аллергии. В то же время, результатом уменьшения числа Т reg клеток является усиление противоопухолевого иммунитета, а также иммунного ответа при вакцинации слабоиммуногенным антигеном.

Несмотря на то, что многие аспекты роли и функции Т reg клеток и Tх3 продолжают оставаться невыяснеными или противоречивыми, принято считать их существование доказанным, а разработку методов воздействия на их функцию в клинических условиях – перспективной. С учетом изложенных выше данных о Т-регуляторных CD4+CD25+ клетках схему дифференцировки Т-лимфоцитов-хелперов 1-го и 2-го типов, приведенную на . можно представить в следующем варианте . Считают, что механизмы супрессорного действия Treg и Th3 включают:

• прямое действие через связывание молекулы CTLA-4 и Treg клетках с молекулами СВ80/СВ86 на активированных клетках-эффекторах или на антигенпрезентирующих клетках;
•  секрецию ингибирующих цитокинов ИЛ-10 и TGFβ;
•  за счет реализации цитолитической активности (как дополнительный механизм супрессии);

Механизмы иммунорегуляции (супрессии) и клетки их реализующие продолжают активно изучаться. Увеличится ли количество клеток, принимающих участие в поддержании толерантности на периферии, или, напротив, останутся только Treg CD4+CD25+ клетки, покажет время.

Т reg клетки подавляют функцию антиген - презентирующих клеток (АПК) . АПК могут избежать этого. На моноцитах/макрофагах после взаимодействия их с Т reg клетками экспресируются специальные молекулы ILT (Immunoglobulin-likе Transcript-3, 4) – иммуноглобулин подобный транскрипт -3, 4. Эти молекулы относятся к семейству ингибирующих рецепторов.

Таким образом, есть доказательства того, что Т reg клетки, взаимодействуя с моноцитами/ макрофагами, подавляют их функцию, снижают их способность продуцировать провоспалительные цитокины.

Принимая во внимание, тот факт, что моноциты/макрофаги за счет противовоспалительных цитокинов могут поддерживать хроническое воспаление, становится понятным важность поиска терапевтических методов воздействия на функцию Т reg клеток.

Возникает вопрос: как же взаимодействуют в условиях нормы in vivo Т reg клетки и моноциты/макрофаги, которые играют крайне важную роль в развитии функции неспецифического врожденного иммунитета? Считают, что за счет больших количеств ИЛ-2 и повышенной экс-прессии ко-стимуляционных молекул СD80/СD86 на поверхности АПК (что наблюдается на первых этапах развития иммунного воспаления) супрессивный потенциал Т reg клеток временно нейтрализуется (этим, например, объясняют персистенцию воспаления суставов у больных ревматоидным артритом, несмотря на присутствие в синовиальной жидкости Т reg клеток). Кроме того, иммуносупрессивный потенциал Т reg клеток, может быть заблокирован ИЛ-6, который продуцируется антигенпрезентирущими клетками после их активации микробными агентами через Toll-like рецепторы. Считают, что сигнал «тревоги», который включают Toll-like рецепторы, позволяет организму временно отключить иммуносупрессию, осуществляемую Т reg клетками, и развить иммунный ответ на инфекцию.