научная статья по теме Т-КЛЕТКИ ПАМЯТИ: ОСНОВНЫЕ ПОПУЛЯЦИИ И СТАДИИ ДИФЕРЕНЦИРОВКИ Биология

Текст научной статьи на тему «Т-КЛЕТКИ ПАМЯТИ: ОСНОВНЫЕ ПОПУЛЯЦИИ И СТАДИИ ДИФЕРЕНЦИРОВКИ»

РОССИЙСКИЙ ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2014, том 8(17), № 4, с. 947-964

ОБЗОР

Т-КЛЕТКИ ПАМЯТИ: ОСНОВНЫЕ ПОПУЛЯЦИИ И СТАДИИ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ

© 2014 г. И.В. Кудрявцев

ФГБУ «НИИ экспериментальной медицины» СЗО РАМН, Санкт-Петербург, Россия;

Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия

Поступила: 04.08.2014. Принята: 25.08.2014

В данном обзоре приведена характеристика основных популяций цитотоксических Т-клеток и Т-хелперов периферической крови в зависимости от их уровня дифференци-ровки. Все Т-лимфоциты периферической крови можно разделить на четыре большие группы — наивные Т-клетки, кетки центральной и эффекторной памяти, «терминально-дифференцированные» эффекторные клетки. По мере дифференцировки Т-клетки изменяют не только поверхностный фенотип, но и свои функциональные особенности. Также описаны современные представления о механизмах формирования основных популяций клеток памяти и эффекторных клеток.

Ключевые слова: проточная цитофлуориметрия, Т-лимфоциты, наивные клетки, клетки центральной памяти, клетки эффекторной памяти

ВВЕДЕНИЕ

Описание феномена иммунологической памяти датируется концом XVIII века, когда Эдварду Энтони Дженнеру удалось найти способ предупреждения натуральной оспы. Вместе с тем, клетки, отвечающие за формирование иммунологической памяти, равно как и механизмы, приводящие к появлению этих клеток в организме человека, еще далеко не полностью описаны. Существенный вклад в понимание процессов, приводящих к формированию специфической иммунологической памяти, внесли две основные технологические новинки конца XX века — создание технологии получения моноклональных антител и появление многоцветной проточной цито-флуориметрии. Обе эти технологии позволили с высокой точностью определять наличие или отсутствие определенных молекул на поверхности клетки и в ее внутриклеточных

Адрес: 197376 Санкт-Петербург, ул. акад. Павлова, 12, НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН, отдел иммунологии, Кудрявцеву Игорю Владимировичу. E-mail: igorek1981@yandex.ru

компартментах, что способствовало детальному описанию как циркулирующих клеток периферической крови, так и возможности проследить их дальнейшую судьбу в конкретных органах и тканях. Использование методов проточной цитометрии, направленных на изучение функциональной активности клеток, параллельно с определением их фенотипа привело к выявлению огромного числа субпопуляций лимфоцитов. В рамках такого рода исследований традиционно особое внимание уделяется исследованию Т-лимфоцитов, как основных эффекторных и регуляторных клеток адаптивного иммунитета, принимающих непосредственное участие во всех процессах, связанных с реализацией реакций иммунологического надзора. Исследования последних двух десятилетий привели к описанию большого числа популяций цитотоксических Т-клеток и, особенно, Т-хелперов, но так и не пролили свет на механизмы их возникновения, формирования и дифференцировки. Поэтому целью данного обзора является анализ современных представлений о субпопуляци-онном составе Т-лимфоцитов периферической крови и возможных способах и подходах выявления клеток памяти при помощи многоцветной проточной цитофлуориметрии.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ОПИСАНИЯ И ИЗУЧЕНИЯ Т-КЛЕТОК ПАМЯТИ

Первые попытки разделения Т-лимфоцитов на наивные и зрелые клетки были предприняты в конце 90-х годов прошлого века, когда впервые были обнаружены различия в экспрессии различных форм CD45 на поверхности данной популяции лимфоцитов [1]. Кроме того, в результате культивирования клеток в условиях in vitro было показано, что фенотип Т-клеток CD45R0- CD45RAbright постепенно заменяется на CD45R0brightCD45RA-, причем последняя популяция способна отвечать пролиферацией на внесение антигена значительно быстрее и эффективнее первой [2]. Вместе с тем, предложенная концепция, основанная на экспрессии CD45RA на поверхности «наивных» клеток и CD45R0 на клетках памяти, не объясняла наличие сильно выраженных эффекторных свойств у цитотоксических Т-клеток с фенотипом CD45RA+CD45R0-, равно как и их способности быстро отвечать на повторный контакт с антигеном. Поэтому на рубеже веков были предложены три новых способа разделения этих клеток на субпопуляции, основываясь на экспрессии молекул, отвечающих за миграцию клеток (CD62L и/ или CCR7), и ко-стимулирующих молекул Т-клеточного рецептора — CD27 и/или CD28.

Так, в 1997 году Hamann и соавторы предложили разделять цитотоксические Т-клетки на основании наличия или отсутствия на поверхности клеток CD45RA и CD27 [3]. С использованием трехцветного цитофлуориметриче-ского анализа были выделены три основные популяции CD3+CD8+ клеток: «наивные» клетки (CD45RA+CD27 + CD28+), клетки памяти (CD45RA-CD27 + CD28+) и эффекторные клетки (CD45RA+CD27-CD28-). «Наивные» клетки были способны к синтезу IL-2 при стимуляции in vitro, тогда как клетки памяти синтезировали не только IL-2, но и эффекторные цитокины — IFNy и TNFa. Эффекторные клетки не синтезировали IL-2, но отвечали на стимуляцию продукцией IFNy и TNFa. Кроме того, именно эта популяция клеток обладала высокой цитотоксической активностью в отношении клеток-мишеней и содержала в составе своих цитоплазматических гранул большое количество перфорина и гранзима В.

В 1999 году была предложена другая модель разделения «наивных» клеток и клеток памяти, основанная на оценке уровня экспрессии — помимо различных изоформ CD45 —

еще и рецепторов, отвечающих за миграцию Т-клеток [4]. Так, на основании наличия хемо-кинового рецептора CCR7 (CD197) все клетки с фенотипом CD45RA-CD45R0+ были разделены на клетки центральной памяти (от англ. «central memory» — CM), несущие CCR7, и клетки эффекторной памяти (от англ. «effector memory» — ЕМ), лишенные CCR7. CD45RA-CCR7 + клетки памяти не способны к быстрому ответу на антиген и несут на своей поверхности набор адгезионных молекул и хемокиновых рецепторов, определяющих их преимущественную локализацию в лимфоидной ткани [4]. Для клеток ЕМ характерен набор адгезионных молекул и хемокиновых рецепторов, отвечающих за миграцию через активированные клетки эндотелия сосудов в очаги воспаления или в ткани за счет ткане-специфичных «адресси-нов». Кроме того, именно эта популяция способна к быстрому развитию ответа на антиген и синтезу преимущественно эффекторных цитокинов, а не IL-2.

И, наконец, в 2002 году Appay и соавторы разработали классификацию цитотоксиче-ских Т-клеток, основанную на экспрессии обеих ключевых ко-стимулирующих молекул CD27 и CD28 [5]. Цитотоксические лимфоциты с фенотипом CD28 + CD27high получили название «наивных не праймированных» клеток. В их цитоплазме не обнаруживались цитолитические гранулы, но на поверности экспрессировались CD45RA и CCR7. CCR7 также был обнаружен на популяции клеток с фенотипом CD28 + CD27high-to-posCD45RA-, получивших название «ранних антиген-праймированных» CD3 + CD8+ лимфоцитов. И, наконец, клетки, лишенные CD27 и CD28, получили название «поздних» цитотоксиче-ских Т-клеток [5]. Кроме того, также была выделена популяция «промежуточных» клеток с фенотипом CD28-CD27 + . По мере утраты CCR7, CD27 и CD28 возрастала способность клеток синтезировать эффекторные цитоки-ны, проявлять цитотоксические свойства по отношению к клеткам-мишеням, синтезировать и накапливать цитолитические гранулы, но паралельно снижалась способность к пролиферации.

Впоследствии описанные выше три способа разделения цитотоксических Т-клеток были сведены в единое целое, что сопровождалось дополнительным разделением популяции с фенотипом CD3+CD8 + CD45RA+CCR7- - «терминально-дифференцированных CD45RA-позитивных» клеток эффекторной памяти (от

англ. «CD45RA+ effector memory T cell» или «terminally differentiated effector memory cells» — TEMRA) на три группы клеток — pE2, pE1 и эффекторные клетки — на основании экспрессии CD27 и CD28, фенотип которых можно описать как CD27 + CD28 + , CD27 + CD28- и CD27-CD28- соответственно [6]. Аналогичным образом были выделены четыре типа цитотоксических Т-клеток эффектор-ной памяти - ЕМ1, ЕМ2, ЕМ3 и ЕМ4 с фенотипами CD27 + CD28 + , CD27 + CD28-, CD27-CD28- и CD27-CD28 + , соответственно [7].

Основные способы выявления популяций Т-клеток различного уровня дифференциров-ки в периферической крови человека приведены на рисунке 1. До настоящего времени нет единого мнения о том, антитела против каких поверхностных антигенов использовать как в научных, так и в клинических целях для выявления искомых клеток. В целом, применение антител против CD45RA или CD45R0 дают сопоставимые результаты, тогда как некоторые различия наблюдаются в случае использования антител против CD62L, CD27 или CCR7. Однако при анализе различных популяций циркулирующих Т-клеток можно выделить несколько основных подходов, позволяющих хоть как-то сравнить выделяемые популяции. Во-первых, это определение поверхностного фенотипа клеток - уровня экспрессии молекул, определяющих пути миграции клеток в организме (адгезионные молекулы и хемоки-новые рецепторы) и/или характеризующих эффекторный «потенциал» клеток (например, семейства KIR и KAR на поверхности цитотоксических Т-клеток или маркеры клеточной активации). Во-вторых, анализ способности клеток к пролиферации и/или поддержанию определенного уровня каждой из популяций в периферической крови и лимфоидных органах (митоген- или цитокин-индуцированная пролиферация in vitro, уровень активности теломеразы, определение длины теломеров). В-третьих, определение уровня продукции, синтеза и/или секреции регуляторных и эф-фекторных цитокинов в ответ на стимуляцию in vitro. И, в-четвертых, отвечать на специфические антигены in vitro.

«НАИВНЫЕ» Т-КЛЕТКИ С ФЕНОТИПОМ

CD45RA+CD45R0-, CD62L+CCR7+CD27+CD28+

Термином «наивные» Т-лимфоциты описывают популяции цитотоксических Т-клеток и Т-хелперов, которые прошли антиген-незави-

симую дифференцировку в тимусе, покинули тимус, но еще не прошли антиген-зависимую дифференцировку во вторичных лимфоид-ных органах. Эти лимфоциты с током крови и лимфы мигрируют по Т-зависимым зонам вторичных лимфоидных органов до момента контакта с антиген-презентирующей клеткой, представляющей на своей

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком