А.А. Ярилин - Иммунология (1112185), страница 81
Текст из файла (страница 81)
3.47.Для запуска перестройки V-генов TCR наиболее важна передача сигнала,осуществляемая Notch-1 на стадиях DN2 и DN3. Рецептор для этого фактора экспрессируется тимоцитами на указанных стадиях развития. ЛигандыNotch-рецептора — молекулы Delta и Jagged — находятся на поверхностиЛиганды CREGFDSLEGFLIN ANK TAD РецепторыNotch1,2Notch3Notch4Jagged 1/2Delta:like 1/4Jagged 1/2ТимоцитMamlТимуснаяэпителиальнаяклеткаПротеолизЭкспрессиягенаПромоторMamlРис.
3.47. Notch-рецепторы, их лиганды и Notch-опосредованная передача сигнала. Схема иллюстрирует строение Notch-рецепторов и Notch-лигандов (основныекомпоненты их внеклеточной части — EGF-подобные повторы). Показано гомотипическое взаимодействие лиганда и рецептора, освобождение внутриклеточнойчасти рецептора вследствие протеолиза и ее функционирование в качестве ядерноготранскрипицонного фактора3.3. Лимфоидные клетки323эпителиальных клеток тимуса. Определенную роль в индукции перестройки V-генов играют цитокины, в частности IL-7, который особенно важендля запуска перестройки V-гена γ-цепи.
Еще более существенна роль IL-7 вкачестве фактора выживания, индуцирующего экспрессию антиапоптотического фактора Bcl-2. На этом этапе развития после запуска перестройкиV-генов TCR развитие макрофагов и В-лимфоцитов становится невозможным.Реаранжировка происходит в основном при переходе от стадии DN2(CD4+ CD25+) к стадии DN3 (CD44 - CD25+), которые называют также стадиями про-Т и пре-Т, соответственно (см. рис. 3.43). На этих стадиях экспрессируются гены RAG1 и RAG2, ген фермента TdT и гены других компонентоврекомбинационного комплекса. Перестройка V-генов TCR происходит, какпринято считать, в последовательности δ, γ, β. Однако это правило соблюдается не очень строго: все 3 гена начинают перестраиваться практическиодновременно.
Как и в случае V-генов иммуноглобулинов, сначала перестраиваются гены только на одной хромосоме. В генах β- и δ-цепей сближаются сегменты D и J, а затем происходит полномасштабная перестройкас вовлечением основного сегмента V-гена и формированим непрерывныхпоследовательностей VDJ. Реаранжировка генов γ-цепи проходит так же, нос одним отличием: поскольку в гене γ-цепи отсутствует D-сегмент, в результате перестройки формируется последовательность VJ. Как и при реаранжировке V-генов иммуноглобулинов, при неудачной перестройке V-генана одной хромосоме процесс повторяется на другой хромосоме.
Успешнаяперестройка служит сигналом к прекращению этого этапа реаранжировки.Это обусловливает экспрессию клеткой только одного варианта продуктовперестроенных V-генов. Реаранжировка V-генов TCR делает невозможнойдифференцировку про-Т-клеток в направлении NK- и дендритных клеток.При удачной перестройке V-гена β-цепи экспрессируется пре-T-рецептор, аналогичный рассмотренному выше пре-B-рецептору (см. рис.
3.38). Онпредставляет собой димер, состоящий из полноценной β-цепи и инвариантной (т.е. лишенной вариабельного участка) цепи, называемой пре-TCRα.Экспрессия этой молекулы на мембране сопровождается ее спонтаннойолигомеризацией, что само по себе (т.е. без связывания какого-либо лиганда) сигнализирует о благополучной перестройке. Экспрессия пре-T-рецептора и передача сигнала с этой молекулы служит 1-й контрольной точкойперестройки TCR. Ответ на этот сигнал — усиление экспрессии фактора,блокирующего развитие апоптоза (Bсl-2), и запуск пролиферации клеток(индуцируется преимущественно IL-7).
Если после двух попыток перестройки проторецептор не экспрессируется, клетка подвергается апоптозу.Как и при реаранжировке V-генов иммуноглобулинов, успешная перестройка V-гена β-цепи происходит в 55% клеток. Отбор тимоцитов, успешноперестроивших V-ген β-цепи, путем подавления их апоптоза и индукциипролиферации, называют β-селекцией. В период β-селекции временнопрекращается экспрессия генов RAG1 и RAG2 и приостанавливается процессперестройки генов.Сложным и не до конца понятным остается вопрос о механизмах выборамежду γδ- и αβ-путями дифференцировки Т-клеток (рис. 3.48). На стадииDN3, когда тимоцит экспрессирует мембранный пре-T-рецептор, он уже324Глава 3.
Адаптивный иммунитетПерестройка генов β:, γ: иδ:цепей происходит параллельноγβ:TCRδγβpre:TCRpTαСигнализация через TCRγδвыключает ген β:цепи инаправляет дифференцировкуT:клетки по γδ:путиСигнализация через pre:TCRвыключает гены γ: и β:цепей инаправляет дифференцировкуT:клетки по αβ:путиγβ:TCRγβ:TCRpre:TCRγδT:клеткаpre:TCRαβT:клеткаРис. 3.48. Выбор пути αβ/γδ-дифференцировки Т-клетокможет нести на своей поверхности полноценный γδ-TCR. Известно, чтокаждая Т-клетка может экспрессировать TCR одного типа (αβ или γδ).Таким образом, на этапе DN3 клетка должна сделать выбор: продолжатьперестройку V-гена α-цепи для формирования TCR αβ-типа или довольствоваться уже сформированным γδTCR.
В настоящее время наиболеешироко принята концепция «силы сигнала», согласно которой, если γδTCRпередают сигналы достаточной силы (заведомо превосходящей силу сигналаот пре-T-рецепторов), Т-клетки прекращают перестройку V-генов и развиваются как γδТ-лимфоциты. В противном случае экспрессия генов γ- иδ-цепей блокируется и клетки продолжают перестройку V-генов. ПерестройкаV-гена α-цепи делает физически невозможным развитие тимоцитов в направлении γδ-клеток, т.к. гены α- и δ-цепи образуют единый локус (см.
3.1.4),и перестройка гена α-цепи приводит к удалению последовательностей,кодирующих δ-цепь.По-видимому, микроокружение эмбрионального и взрослого тимусасущественно различается по способности поддерживать формированиесубпопуляций Т-клеток γδ- и αβ-линий. В тимусе эмбрионов развиваются преимущественно γδТ-клетки, затем эмигрирующие в периферический3.3. Лимфоидные клетки325отдел иммунной системы (см.
раздел 3.4.1.2). В тимусе взрослых животныхна долю γδТ-клеток приходится около 1% тимоцитов, что отражает безусловное преобладание αβ-тимопоэза. Кроме того, γδ-тимоциты по мере завершения перестройки генов ТСR быстро эмигрируют из тимуса, а αβТ-клеткипродолжают развитие, подвергаясь селекции. Образование αβТ-клеток вовзрослом организме происходит практически только в тимусе и αβТ-лимфопоэз является основной функцией тимуса взрослых животных.К концу фазы DN3 тимоциты приобретают фенотип CD44 -CD25+.Длительность фазы DN3 до β-селекции составляет 2 сут, а период β-селекции — еще 1 сут.
На заключительном этапе фазы DN3 на клетках экспрессируется корецептор CD4 (стадия ISP — от Immature single-positive, т.е. незрелыхмоноположительных тимоцитов).Ранее полагали, что существует особая стадия развития DN-тимоцитов —DN4, однако оказалось, что тимоциты приобретают фенотип CD44 -CD25одновременно с экспрессией корецепторов CD4 и CD8 (точнее, экспрессиеймолекулы CD8 в дополнение к уже присутствующей на мембране молекулыCD4). Продолжительность стадии дважды положительных тимоцитов невелика (1,5–2 сут), однако в это время происходит несколько событий, принципиально важных для развития Т-лимфоцитов.
Одно из этих событий —реализация завершающего этапа формирования αβTCR — перестройкаV-гена α-цепи. Поскольку в α-гене отсутствуют D-сегменты, реаранжировка приводит к образованию VJ-продукта. Хотя вероятность возникновенияошибки при этом почти такая же, как при перестройке V-гена β-цепи,результативность реаранжировки α-гена выше. При неудачной перестройкегенов, расположенных на обеих хромосомах, процесс начинается заново,причем в него вовлекаются другие V- и J-сегменты.
Такой «перебор» сегментов продолжается до успешной перестройки, что может занять 3–4 сут. Всеэто время не прекращаются экспрессии генов, кодирующих RAG-1, RAG-2и TdТ. Именно поэтому вероятность неудачи на этом этапе реаранжировкидаже ниже, чем на этапе перестройки V-генов L-цепи иммуноглобулинов вВ-клетках.После перестройки V-генов обеих цепей происходит сборка их продуктови экспрессия «зрелого» TCR на поверхности клетки. Важно, что специфичность TCR у каждого индивидуального тимоцита различна, посколькупроцесс перестройки осуществляется в них независимо от других клеток ивероятность совпадения нуклеотидной последовательности в перестроенных генах разных клеток практически равна нулю.
Зрелый TCR экспрессируется в комплексе с CD3 и ζ-цепями. Поскольку CD3 и ζ-димер отвечаютза передачу сигнала от рецептора в ядро, клетки уже на этом этапе имеютфункционально полноценный рецептор. Вероятно, появление на поверхности тимоцита зрелого рецептора служит сигналом, необходимым дляпрекращения экспрессии Т-клеткой генов RAG1 и RAG2 и для поддержанияее жизнеспособности. В этом состоит суть второй «контрольной точки» приформировании TCR. Плотность экспрессии TCR на поверхности тимоцитов сначала невелика. Выживаемость клеток в этот период обеспечиваетсявзаимодействием молекулы семейства TNF — CD70 тимоцита и молекулысемейства TNFR — CD27 эпителиальной клетки.326Глава 3.
Адаптивный иммунитет3.3.2.4. Селекция тимоцитов и формирование субпопуляций CD4+и CD8+ клетокМногие особенности селекции Т-клеток (по сравнению с селекциейВ-лимфоцитов) характеризуются большей сложностью процесса распознавания антигена Т-клетками и их особой ролью в обеспечении толерантности к собственным антигенам организма. Схематично положительная иотрицательная селекция тимоцитов отражены на рис. 3.49.Положительная селекцияДважды положительные клетки очень чувствительны к апоптозу (в связис низкой экспрессией ими антиапоптотических факторов, таких, как Bcl-2и Bcl-X L).
Для выживания дифференцирующимся Т-клеткам нужна поддержка микроокружения, особенно эпителиальных клеток коры тимуса,в которой локализуются CD4+CD8+ тимоциты. Сигнал, необходимый длявыживания, тимоциты получают в ходе положительной селекции. Наборрецепторов, формируемый в ходе случайной перестройки генов, никакне связан с реальными потребностями иммунной системы. В то же времядля нормального функционирования иммунной системы нужно, чтобыТ-клетки несли TCR, распознающие молекулы MHC, содержащие пептидные фрагменты антигенов. Положительная селекция обеспечивает отбортолько тех тимоцитов, которые экспрессируют ТСR, обладающие сродствомк молекулам MHC.Положительной селекции подвергаются дважды положительные тимоциты фенотипа CD4+ CD8+ CD3lo CD27-.
В качестве «отбирающего фактора»выступают кортикальные эпителиальные клетки, экспрессирующие цито-Отсутствие распознаванияили распознавание со слабымсродством — апоптоз по умолчаниюСтро:мальнаяклеткаCD4+8+тимоцитРаспознаваниес высоким сродством —отрицательная селекцияСтро:мальнаяклеткаCD4+8+тимоцитРаспознавание с промежуточным сродством — положительная селекцияCD4+8:тимоцитСтро:мальнаяклеткаCD4+8+тимоцитCD4:8+тимоцитРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
