Жасушалық иммунитет. Т – лимфоциттер
Жасушалық иммунитет жүйесіне (Т-жүйесіне) ізашар Т-лимфоциттердің негізгі дамитын орны – тимус, иммундық жүйенің шеткі мүшелерінде басымырақ түрде Т-лимфоциттер орналасатын аймақтар (Т-тәуелді ай-лимфоциттердің әртүрлі функционалды субпопуляциялары (Т-хелперлер, киллерлер, мақтар), Тсупрессорлар), сонымен қатар осы жасушалармен өндірілетін цитокиндер (лимфокиндер) кіреді.
Тимуста Т-лимфоциттердің негізгі субпопуляцияларының клондары түзіледі. Шеткі мүшелерде Т-лимфоциттер антигендермен кездеседі және басқа иммунды хабарлы жасушалармен кооперация кезінде иммунды жауаптың қалыптасуына, реттелуіне және оның жүзеге асуына қатысады.
Т-лимфоциттер рециркуляция үрдісінде белсене қатысады, осы үрдістің арқасында иммунды бақылау қызметі нәтижесінде иммундық жүйесінің біртұтас қызметі жүзеге асады.
Иммунитеттің Т-жүйесінің қызметтері:
- Жасушалық түрдегі иммунды жауаппен қамтамасыз ету Т-жүйесінің негізгі қызметі: Т-лимфоциттер генетикалық бөгде жасушаларға (мутантты және ісік жасушалары, вируспен зақымдалған жасушалар, бөгде трансплантат жасушасы және т.б.) цитотоксикалық әсер етеді. Одан басқа Т-лимфоциттер кейбір антигендерге қарсы фагоцитарлық түрдегі жауапты қалыптастырады.
- Иммунитеттің Т-жүйесі табиғатта кездесетін көпшілік антигендерді тануға және жасушалық, гуморалды иммунды жауаптың қалыптасуында басты қызмет атқарады.
- Т-жүйесі иммунды жауапы реттеуде маңызды рөл атқарады. Бұл үрдіске, ең алдымен, әртүрлі түрдегі иммунологиялық серпілістерді ынталандыратын және тежейтін Т-хелперлер мен Т-супрессорлар өздері өндіретін лимфокидерінің көмегімен қатысады.
- Т-жүйесі иммунологиялық төзімділіктің қалыптасуына және оның сақталып тұруына қатысады. Иммунологиялық төзімділік дегеніміз организмнің меншікті антигендеріне қарсы арнайы иммунологиялық ареактивтілік.
- Жетілген эффекторлы Т-лимфоциттер иммунологиялық зерде қызметін, яғни организм антигемен қайталап әрекеттескен жағдайда иммунды жауаптың жылдам қалыптасуы.
Т-лимфоциттердің дифференцировкасы
Т-лимфоциттердің дифференцировкка үрдісінде екі негізгі кезең бар: антигентәуелсіз және антигентәуелді дифференцировка.
Т-лимфоциттердің антигентәуелсіз дифференцировкасы тимуста өтеді, оған ізашар Т-лимфоциттердің (іТ) тимусқа өтуі, тимоциттердің пролиферациясы, антигентанушы рецепторлардың түзілуі, Т-лимфоциттердің клондарының оң және теріс сұрыпталуы (MHC антигендері бойынша рестрикцияланған клондардың сақталуы және организмнің өзінің анигендерімен әсерлесуге қабілеті бар клондарының жойылуы), бір-бірінен қызметі және беткей CD-маркерлері бойынша ажыратылатын Т-лимфоциттердің әртүрлі субпопуляцияларының қалыптасуы жатады.
Антигентәуелді дифференцирровка үрдісі кезінде тимустан шыққан жетілмеген лимфциттер сәйкес келетін антигендер клондарымен кездеседі және оларды антигентаныстырушы жасушалармен бірге анықтау салдарынан бірқатар керекті стимулдарды алады. Нәтижесінде Т-лимфоциттер көбейеді және жетілген эффекторлы Т-лимфоциттерге дифференцияланады (хелперлер, киллерлер, супрессорлар). Олар сол антигенмен қайта кездескен жағдайда он өз бетімен анықтайды және иммунологиялық жауапты қалыптастырады.
Т-лимфоциттердің антигентәуелсіз дифференцировкасы.
Сүйек кемігінде түзілген іТ-лимфоциттер қан ағысымен тимустың қыртысты аймағына келіп орналасады.
Бұл үрдісте тимустың эпителиалды жасушалары түзетін хемокиндер маңызды қызмет атқарады (хемокинндер іТ-лимфоциттерді тимусқа тартады). іТ-лимфоциттер тимусқа өту үшін гематотимикалық тосқауылдан өтуі тиіс. Бұл тосқауылдан өту іТ-лимфоциттердің мембранды молекулалары (протеогликан CD44, гиалурон қышқылының қалдықтары, β-интегрин және басқа ) мен жасушааралық матрикс молекулаларының (фибронектин, тосқауыл жасушаларының мембраналық молекулалары) өзара әсерлесуіне негізделген.
Тимустың субкапсулярлы аймағында Т-лимфоциттерден жетілмеген Т-лимфоциттер түзіледі, олар иммунды хабарлы болып тимустан шығу үшін дифференцировканың бірнеше сатысынан өтеді.
Тиустың қыртысты қабатында лимфоциттердің көбею үрдісі өте интенсивті жүреді. Адамда орта есеппен тәулігіне шамамамен 5х10⁸ тимоциттер түзіледі, ал тимустан осы уақыт арасында шамамен тек 8х10⁶ жасушалар ғана шығады. Яғни, жаңа түзілген жасушалардың шамамен 3% тимустан шығады. Бұл құбылыстың биологиялық мәні жақында ғана белгілі болды. Ол меншікті гистосәйкестік антигендерімен әрекеттесуге қабілеті бар Т-лимфоциттер клондардың сұрыпталуына негізделген.
іТ-лимфоциттерден жартылай жетілген Т-лимфоциттердің тимус ішіндегі түзілуі үрдісі фенотиптік Т-жасушалық маркерлер экспрессиясының өзгеруімен сипатталады. Олардың негізінде беткей CD-антигендер (дифференциялаушы антигендер) жатады.
Әртүрлі CD-антигендер дифференцировканың белгілі кезеңіне, сондай-ақ функционалды әртүрлі Т-лимфоциттердің субпопуляцияларына тән.
CD-антигендер – күрделі нәруыздардың, гликопротеидтердің молекулалары, олар лимфоциттердің плазмалық мембранасында орналасқан. Т-хелперлер үшін фенотиптік маркер CD4 антиген болса, Т-киллер/супрессор үшін – CD8. Аталған екі нәруыз корецептор қызметін атқарады және антигенді тану үрдісіне қатысады.
Кортикалды лимфоциттердің ең алғашқы даму сатыларында CD2 нәруызы пайда болады және Т-лимфоциттер үшін жалпы маркер болып есептеледі, сонымен қатар, ол қой эритроциттеріне рецептор қызметін атқарады. Аталған рецепторды анықтау үшін қой эритроциттерімен қойылатын спонтанды розетка түзу әдісі қолданады (Е-РОК). Бұл әдістің көмегімен Т-лимфоциттердің жалпы санын анықтауға болады.
Басқа жалпы Т-лимфоцитарлы маркер болып CD3 нәруызы табылады, ол Т-лимфоциттердің антигентанушы рецептор мен антиген детерминантасының әсерлесуі кезінде Т-лимфоциттердің цитоплазмасына белгі беруде маңызды қызмет атқарады.
Т-лимфоциттердің дифференцировка үрдісі кезінде жаңа CD-антигендердің пайда болуымен қатар кейбір ескі антигендер жойылуы мүмкін. Сондықтан, CD-антигендер кезеңерекшелік антигендердің мысалы бола алады. Яғни, CD-маркерлер бойынша Т-лимфоциттердің жалпы саны мен олардың субпопуляцияларының санын және жасушалардың жетілуі дәрежесін анықтауға болады.
Антигентанушы рецептор (ТЖР – Т-жасушалық рецептор) Т-лимфоциттер үшін басқа негізгі маркер болып табылады, ол да тимустың қыртысты қабатынды, тимоциттер дифференцировкасының алғашқы кезеңдерінде пайда болады.
Бірқатар стимулдар әсерінен жасуша ішіндегі дифференцияланған өзгерістердің болуы, дифференцировка үрдісі кезінде Т-лимфоциттердің беткей маркерлерінің фенотиптік өзгеруін көрсетеді, яғни белгілі бір гендердің қайта құрылуы мен ынталануын, жасушадағы синтетикалық үрдістердің және жасушаның белгілі бір функционалды қасиеттерге ие болуын көрсетеді.
Т-лимфоциттердің дифференцировкасын шақыратын стимулдарға, ең алдымен, тимоциттердің тимустың эпителиалды жасушалармен, макрофагтармен, дендритті жасушалармен жасушааралық әсерлесуі және тимоциттердің адгезия молекулаларымен әрекеттесуі, сонымен қатар адгезия молекулаларының өздері жатады.
Бұл үрдісте гуморалды әсерлер де маңызды рөл атқарады. Олар: тимус гормондары мен бірқатар цитокиндер: ИЛ-3, ИЛ-1, ИЛ-7 және т.б.
Сүйек кемігінен тимусқа келген іТ-лимфоциттер лимфобласт болып табылады, олардың бетінде беткей молекулалардың белгілі жинағы бар, атап айтқанда CD44. Бірақ дифференцировка маркерлері CD4 пен СD8 жоқ. Олар тимустың қыртысты қабатының жоғарғы бөлігі – субкапсулярлы аймаққа орналасады.
іТ-лимфоциттер мен субкапсулярлы аймақтың стромасының әсерлесуі Т-жасушалардың алғашқы арнайы маркері – СD2 нәруызының пайда болуына әкеледі. Аталған маркері бар (CD2+) тимоциттер мен эпителиалды «тәрбиеші» жасушалар (nurse cells) тығыз байланыста болу салдарынан белсенді түрде көбейе түседі және жаңа нәруыздарды экспрессиялай бастайды. Олар: CD3, CD4, CD8 және ТЖР-дың β-тізбегі. Олардың фенотипі келесідей жазылады: CD2+CD3+CD4±CD8±βТЖР±. Енді осы жасушалар тимустың қыртысты қабатына тереңірек кіре бастайды. Бұл үрдісте маңызды қызметті тимопоэтин және ИЛ-3 пен ИЛ-7 цитокиндері атқарады.
Қыртысты қабатта ТЖР қадағалайтын гендердің қайта құрылуы мен ынталануы нәтижесінде ТЖР-дің екі тізбегі де (α және β тізбектері) пайда болады. Бұған қоса CD4 пен CD8 нәруыздарының экспрессиясы толығымен реттеле бастайды.
Қыртысты қабаттағы тимоциттер цитоплазмалық өсінділері тармақталған кортикалды эпителиалды жасушалармен тікелей байланыста болады. Аталған эпителиалды жасушаларда І және ІІ класс MHC молекулалары жақсы экспрессияланған.
Осы жасушааралық әсерлесу тимустың қыртысты қабатында өтетін негізгі сұрыпталу үрдістерін шақырады. Кортикалды тимоцитердің бетінде ТЖР-дың толық экспрессиялануы ерекшелігі бойынша әртүрлі CD4+CD8+ТЖР+ Т-лимфоциттер клондарының дамуына әкеледі.
Рецепторлары MHC-дің меншікті нәруыздарына сәйкес келмейтін клондар (олардың саны басымырақ) апоптоз (жасушалардың жоспар бойынша жойылуы) нәтижесінде жойылады. Тек MHC-дің меншікті нәруыздарына сай рецепторлары бар клондар сақталады. Бұл Т-лимфоциттер керекті дифференцировка белгісін алғандықтан апоптозға ұшырамайды және ары қарай даму сатысына өтеді. Сонымен, өзінің организмінде жұмыс істеуге қабілеті бар (MHC-рестрикция) Т-лимфоциттер клондарының сұрыпталуы өтеді.
Бұл үрдіс оң сұрыпталу деп аталады. Оң сұрыпталудан кейін кортикалды тимоциттердің шамамен 5% қалады, олар кортикомедулярлы аймақ арқылы тимустың милы қабатына жылжиды.
Аталған жасушалардың әрқайсысының немесе І класс MHC нәруыздарымен, немесе ІІ класс MHC нәруыздарымен әсерлесуге қабілеті бар. Оң сұрыпталу үрдісі кезінде І класс MHC нәруыздарына сәйкестігі бар тимоциттер CD8 корецепторын сақтап қалады, ал CD4 нәруызының экспрессиясын тоқтатады. Бұл жасушалар Т-киллерлердің фенотипіне ие болады: CD2+3+8 (CD8+).
ІІ класс MHC нәруыздарына сәйкестігі бар тимоциттер CD4 корецепторын сақтап қалады, ал CD8 нәруызының экспрессиясын тоқтатады. Бұл жасушалар Т-хелперлердің фенотипіне ие болады CD2+3+4+ (CD4+). Осылайша Т-лимфоциттердің екі негізгі функционалды субпопуляциялары қалыптасады.
Тимустың кортикомедулярлы және милы қабттарында оң сұрыпталудан сақталаып қалған Т-лимфоциттердің клондары бірқатар цитокиндер мен тимикалық гормондардың (ең алдымен тимозин әсерінен), сондай-ақ жасушааралық әсерлесу әсерінен пісіп жетілудің келесі кезеңіне өтеді және теріс сұрыпталу үрдісіне ұшырайды.
Қалыпты жағдайда организмнің иммундық жүйесі меншікті (аутологиялық) антигендерге төзімді. Соңғы көзқарастар бойынша тимустағы теріс сұрыпталу үрдісі нәтижесінде меншікті антигендерге төзімділік қалыптасады деп саналады.
Экспериментальды мәліметтерге сүйене отырып көптеген зерттеушілер келесі тұжырымға келді: тимустың кортикомедулярлы және милы қабаттарында түзілген, бірақ толық жетілмеген CD4+ және CD8+ Т-лимфоциттер организмнің меншікті антигендерін (фагоцитоз бен пиноцитоздан кейінгі тимустың меншікті жасушаларының ыдыраған өнімдері және тимусқа қан арқылы түскен аутологиялық нәруызды молекулалар) иммуногенді түрде, яғни І және ІІ класс МНС нәруыздарымен комплекс түрінде «ұсынып» тұрған макрофагтармен және дендритті жасушалармен әсерлеседі. Бірақ, Т-жасушалық рецептор көмегімен Т-лимфоциттер аталған анигендерді анықтаған кезде тек арнайы белгіні алады, ал апоптоздан қорғану үшін, олар екінші – костимулдаушы белгіні алуы тиіс. Сонымен қатар, тимоциттердің бетінде Bcl-2 немесе Bcl-XL нәруыздарының экспрессиясы болуы керек, олар сәйкес онкогендердің өнімдері болып табылады және жасушаны апоптоздан қорғайды. Жетілмеген тимоциттердің бетінде аталған нәруыздар және костимулдаушы молекулалар болмағандықтан немесе олар өте аз мөлшерде болуы салдарынан меншікті антигендерімен әсерлескен Т-лимфоциттердің клондары апоптозға ұшырайды.
Сонымен, жасушааралық әсерлесу (костимулдаушы молекулалармен әрекеттесу арқылы) немесе гуморалды өсуші факторлар түрінде қажетті белгілердің болмауы нәтижесінде Т-лимфоциттер тимуста пісіп жетілудің барлық кезеңдерінде апоптозға ұшырайды.
Клоналды сұрыпталу кезеңдерінде апоптоз керексіз, оң сұрыпталудан өтпеген (МНС-рестрикция) және аутореактивті клондардың (теріс сұрыпталу) жойылуында маңызды орын алады. Нәтижесінде меншікті антигендерге ерекшелігі жоғары, Т-жасушалық рецепторы бар Т- лимфоциттер клондарының көпшілігі жойылады. Қан айналымына Т-жасушалық рецептордың «өзінің» антигендеріне ұқсастығы жоқ Т- лимфоциттердің клондары шығады және сақталады. Бүгінгі күні клоналды делеция (теріс сұрыпталу) табиғи иммунологиялық төзімділіктің түзілуінің негізгі механизмі деген пікір қалыптасқан.
Бірақ, организмнің барлық аутоантигендері тимусқа түспейтінін ескеруіміз қажет, сол себептен олар теріс сұрыпталу үрдісіне ұшырамайды. Атап айтқанда, тимусқа көптеген мүшеерекшелік антигендер түспейді, яғни аутореактивті клондардың белгілі бір саны тимуста жойылу үрдісіне ұшырамайды, нәтижесінде олар бірден шеткері мүшелерге барады. Қалыпты жағдайда бұл клондардың жұмысы төзімділіктің шеткері механизмдері арқылы тежелуі мүмкін деп болжанады.
Теріс сұрыпталудан сақталған CD4+ және CD8+ Т- лимфоциттер клондары тимустан шығып шеткері лимфоидты мүшелердің тимустәуелді аймақтарына барады, мұнда сәйкес антигендермен кездесу нәтижесінде антигентәуелді дифференцировкаға ұшырайды.
Тимустағы оң және теріс сұрыпталудан сақталған CD4+ және CD8+ Т- лимфоциттер клондары әлі функционалды жетілмеген жасушалар болып табылады. Бұл жасушаларды антигендермен кездеспегендіктен «аңқау» лимфоциттер деп атайды. Кейде жетілген эффекторлы лимфоциттердің ізашарлары деп те атайды.
Тимустан шыққан CD4+ Т-лимфоциттер эффекторлы Т-хелперлердің ізашарлары, ал CD8+ Т- лимфоциттер эффекторлы Т-киллер/супрессорлардың ізашарлары болып саналады.
Т-лимфоциттердің антигентәуелді дифференцировкасы
Тимуста түзілген Т-лимфоциттер қан ағысымен иммундық жүйесінің шеткі мүшелерінің Т-тәуелді аймақтарына келеді. Бұл жасушалардың фенотипі немесе CD4+ немесе CD8+. Тек кейбір жасушалар тобының (шамамен 2%) фенотипі CD4+CD8+ болуы мүмкін – бұл жетілмеген жасушалар.
Шеткі мүшелерде «аңқау» Т-лимфоциттер антигендермен кездесуі және олардың антигентәуелді дифференцировкасы басталады. Т-лимфоциттердің антигентәуелді дифференцировкасы 4 негізгі кезеңнен тұрады:
- Функционалды жетілмеген Т-лимфоциттермен (аңқау) антигендердің танылуы;
- Олардың жетілген эффекторлы жасушаға дейін пролиферация мен дифференцировка түрінде антигенге қарсы серпілісі;
- Иммундық жауаптың эффекторлы кезеңіне – антигенді бейтараптау мен жоюға қатысуы;
- Т-зерде жасушаларының түзілуі.
Сонымен, Т-лимфоциттердің антигенерекшелі клондарының түзілуі антигентәуелсіз дифференцировканың негізгі мазмұны мен нәтижесі болса, антигеннің өзімен шақырылатын және осы антигенге арнайылығы бар Т-лимфоциттер клонының пролиферациясы мен дифференцировкасы және олармен антигенге қарсы иммундық жауаптың жүзеге асуы антигентәуелді дифференцировканың негізі болып табылады. Бұл үрдіс антигентаныстырушы жасушалардың қатысуымен жүреді.
Тимустан шыққан Т-лимфоциттердің қаннан шеткі мүшелердің тіндеріне өтуі бір топ адгезия молекулаларының жиынтығымен (адгезиндермен) қадағаланады. Олар селектиндер, адресиндер және интегриндер тұқымдастығы деп бөлінеді. Адгезиндер Т-лимфоциттердің бетіне де, лимфоидты мүшелердің қан тамырларының эндотелиіне де экспрессияланады. Сәйкес келетін адгезия молекулаларының әрекеттесуі нәтижесінде Т-лимфоциттер мүшенің паренхимасына өтеді.
«Аңқау» Т-лимфоцитттердің функционалды жетілген Т-лимфоциттерге дейін түзілуі шеткі мүшелерде өтеді. Антиген организмге қай жолмен түссе де, ол лимфа арқылы енген жерге жақын орналасқан регионарлы лимфа түйініне келеді. Мұнда антигентаныстырушы жасушалар (макрофагтар, дендритті жасушалар немесе В-лимфоциттер) антигенді жұтады, сосын оны иммуногенді түрге дейін өңдейді (процессинг) және таныстырады (презентация).
Жетілмеген Т-лимфоциттер антигендермен алғаш рет АТЖ бетінде әсерлеседі. АТЖ бетінде антигенді детерминанта (эпитоп) І немесе ІІ класс МНС молекулаларымен комплекс түрінде болады. Антигендерді анықтау нәтижесінде жетілмеген Т-лимфоциттер белсенді де бірқатар лимфокиндерді өндіре бастайды, көптеген цитокиндерге қарсы рецепторларды экспрессиялайды, ең алдымен ИЛ-2-ге рецепторлар, сондай-ақ олардың бетіндегі адгезиндердің құрамы өзгереді. Антигендердің алғаш рет жетілмеген Т-лимфоциттермен кездесу үрдісін лимфоциттердің танысуы деп атайды.
Лимфоциттер клонының көбеюі мен жетілуі нәтижесінде жетілген эффекторлы жасушалар түзіледі, олар антигенді бейтараптау мен жоюды жүзеге асырады (жасушалық иммундық жауап) немесе антиденелердің өндірілуін реттейді, сонымен қатар фагоцитарлық иммундық жауаптың қалыптасуына да ықпал етеді.
Жетілмеген Т-лимфоциттердің антигентанушы рецепторының (ТЖР) АТЖ бетіндегі иммуногендік комплекспен байланысуы (ТЖР, CD3, CD4, CD8 молекулаларының қатысуымен) тек бірінші – арнайы белгімен ғана қамтамасыз етеді. Бірақ жетілген эффекторлы Т-лимфоциттерге дейін пролиферация мен дифференцировкаға ұшырау үшін екінші белгі керек.
Бұл белгіні ИЛ-2 және басқа цитокиндер қамтамасыз етеді, сондай-ақ АТЖ бетіндегі В7 корецепторының жетілмеген Т-лимфоциттердің бетіндегі (CD4+ немесе CD8+) сәйкес рецептормен (CD28 немесе CTLA-4) әрекеттесуі де қамтамасыз етеді. Екі белгіні де алу клонның пролиферациясы мен дифференцировкасын қамтамасыз етеді. Егер жасуша тек бірінші белгіні алып, ал екінші белгіні ала алмаса, онда ол апоптозға ұшырайды және жойылады.
Екі белгіні де алған CD4+ және CD8+ Т- лимфоциттер ИЛ-2 рецепторларды экспрессиялайды және өздері ИЛ-2 өндіре бастайды. ИЛ-2 жасуша бетіндегі ИЛ-2-рецепторларына әсер ету (аутокринді) арқылы жетілмеген Т-лимфоциттердің көбеюін және жетілген эффекторлы жасушаларға дифференциациялануын ынталандырады. Бұл үрдіс 4-5 тәулікке созылады.
Бұл жасушалар енді қосымша костимулдаушы белгілер болмаса да, өз бетімен антигенді анықтауға және оған тікелей әсер етуге мүмкіншілігі болады.
Эффекторлы Т-лимфоциттердің біраз бөлігі иммундық жауапқа қатыспайды. Олар зерде жасушалар тобын түзеді. Бұл жасушаларда рецепторл аппарат өте жақсы дамыған және цитокиндер мен адгезиндерге рецепторларды экспрессиялайды, сондықтан зерде жасушалары антиген организмге екінші рет түскен жағдайда жылдам жауап беруге қабілетті. Т-зерде жасушаларының көпшілігі хелперлі субпопуляцияға жатады, яғни олардың фенотипі CD4+. Олар ІІ класс МНС нәруыздары бойынша рестрикцияланған. Зерде жасушаларының өмір сүру ұзақтығы бірнеше айдан бірнеше жылдарға дейін созылады.
Т-зерде жасушалары организм жұқпалы агенттермен қайталама кездескен жағдайда қабылдамаушылықты, яғни иммунитетті қамтамасыз етеді. Зерде жасушаларының өмір сүру ұзақтығы белгілі бір антигендерге генетикалық детерминацияланған.
