Формирование рецептора Т-клеток для антигена - Основы иммунологии (Ярилин)

Как и при развитии В-клеток, самое раннее событие в процессе перестройки генов TCR заключается в экспрессии генов рекомбиназ — RAG-1 и RAG-2, а также гена терминальной дезоксирибонуклеотидилтрансферазы (TdT), катализирующей нематричный синтез олигонуклеотидных вставок в участках рекомбинации генов. Вскоре, на стадии npeTI, усиливается (под влиянием ИЛ-7) экспрессия в митохондриях клеток протоонкогена Вс1-2, предохраняющего их от развития апоптоза, к которому предрасполагает формирование разрывов ДНК в процессе реаранжировки (см. табл. 6).
На стадии проТ гены а- и β-цепей еще не перестроены, лишь в некоторых клетках определяется реаранжировка типа DJ гена νβ. На стадии npeTI осуществляется VDJ-перестройка этого гена, а также генов Vγ и Vδ (как уже говорилось, их реаранжировка может включаться еще до попадания клеток в тимус, однако в основном она осуществляется на стадии npeTI). Факторы, обусловливающие включение процесса реаранжировки генов TCR, не установлены. Известно лишь, что ИЛ-7 выступает при этом в роли кофактора (в случае включения реаранжировки гена Vγ он, по-видимому, служит основным фактором). Успешное завершение перестройки гена νβ и других генов сопровождается прекращением экспрессии генов RAG-1 и RAG-2, что обеспечивает блокаду реаранжировки второй β-цепи (это служит основой аллельного исключения, т.е. экспрессии в каждой Т-клетке продуктов только одного β-гена).
Экспрессия продуктов перестроенных генов происходит на следующей стадии — npeTI I, когда клетка утрачивает мембранную молекулу CD25 и приобретает мембранный фенотип CD44-25-. Известно, что антиген-распознающие рецепторы как В-, так и Т-клеток появляются на поверхности клетки только при условии синтеза всех компонентов рецептора. Однако на преТ-клетках удается обнаружить β-цепь еще до того, как произойдет реаранжировка гена α-цепи. Происходит это потому, что на этих клетках экспрессируется проторецептор, аналогичный примитивному рецептору В-клеток, содержащему суррогатную L-цепь. Образующаяся β-цепь соединяется с так называемой α-цепью проторецептора (preTCR-α). Проторецептор — димер β/preTCR-a — содержит также комплекс CD3. Экспрессия перестроенного гена β-цепи существенна для дальнейшего развития Т-клеток, поскольку направленная инактивация этого гена приводит к задержке клеток на стадии CD44-CD25+, и лишь трансфекция интактного β-гена восстанавливает способность клеток к дальнейшему развитию. Мутация гена β-цепи не влияет на развитие γδ+- Т-клеток.
Функции проторецепторов преТ- и преВ-клеток аналогичны друг другу. Вследствие контакта с неизвестным лигандом, локализующимся на поверхности эпителиальных клеток, в преТ-клетку подается сигнал (при участии цепей CD3), который вызывает их пролиферацию, обозначаемую как β-селекция. Как и в случае с В-лимфоцитами, эта волна пролиферации обеспечивает поддержку клеток, в которых успешно осуществился первый этап реаранжировки генов TCR. Она важна и для достижения достаточной численности предшественников Т-лимфоцитов, позволяющей сформировать разнообразный рецепторный репертуар. Помимо пролиферации, указанное взаимодействие проторецептора с эндогенным лигандом приводит к экспрессии небольшого количества молекул CD4 и 8 на поверхности преТН-клеток.

На стадии CD44_CD25 преТН-клеток окончательно «решается» выбор в пользу формирования рецепторов αβ- или γδ-типа. До этого момента перестройка V-генов β-, γ- и δ-цепей могла совершаться параллельно в каждой клетке. Хотя механизмы выбора до конца не выяснены, установлено, что решающая роль в этом принадлежит регуляторному участку Vγ-гена, в частности последовательностям, ответственным за блокаду его экспрессии (сайленсерам). По-видимому, в тимусе существуют условия, благоприятствующие формированию TCR αβ-типа, для чего нужна реаранжировка Va-гена.
Как и в случае перестройки Vp-гена, реаранжировке Va-гена пре; шествует повторная активация генов RAG-1 и RAG-2, которая открывает стадию преТН. Успешное ее завершение и экспрессия a-цепи приводят формированию зрелого рецептора ap-типа и его появлению на поверхности клетки. Мутации зрелого гена a-цепи предотвращают экспрессии TCR-aP, но не влияют на формирование TCR-γδ. Экспрессия TCR-c определяется также активностью генов ε- и ζ-цепей. Перестройка Vc гена окончательно блокирует экспрессию νδ-гена в случае, если последний уже был перестроен. Этому способствует то, что δ-гены встроены генетический регион, занимаемый семейством генов a-цепи. И в данном случае очевидна аналогия описанной последовательности с порядком перестройки генов иммуноглобулинов, при котором вначале реаранжировке подвергается V-ген μ-цепи, последняя экспрессируется на поверхности клетки в составе проторецептора, и лишь затем перестраивается ген легкой цепи.
Одновременно с формированием полноценного рецептора αβ на поверхности тимоцитов усиливается экспрессия молекул CD4 и 8 и подавляется экспрессия генов RAG-1, RAG-2, npeTCRa, а также протоонкогена Вс1-2. В результате свойства клеток существенно меняются, в частности они становятся чрезвычайно уязвимы к индукции программна ванной гибели. Клетки этой стадии обозначают как незрелые, ил двойные положительные (CD4+CD8+) тимоциты (см. ниже).
В процессе формирования зрелых генных комплексов TCR используется только один из многочисленных V-генов. В результате этого, а также вследствие индивидуальной комбинации пары цепей, образующих ТС1 на каждой клетке формируются практически неповторимые по специфичности рецепторы. Потомки Т-клеток, несущих эти уникальные pецепторы, образуют моноспецифичные клоны. Если каждый клон распознает только один антигенный эпитоп, то в сумме все клетки способны обеспечить распознавание практически всех мыслимых пептидных структур и их комбинаций с продуктами генов МНС (об особенности распознавания антигенов Т-клетками см. раздел 3.3.2). Среди них есть клетки, распознающие комплексы пептид — молекула МНС, свойственные данному организму. Этот набор специфичностей рецепторов тимоцитов обозначают как первичный клональный репертуар Т-клеток.
Помимо основных рецепторных молекул, в осуществлении описанных выше событий большую роль играют адгезивные взаимодействия тимоцитов с клетками эпителия, а на стадиях С044+-клеток — также фибробластами и клетками эндотелия. В их реализации участвуют молекулы тимоцитов CD2, LFA-1 и VLA-4, взаимодействующие с молекулами клеток стромы тимуса — соответственно CD58, ICAM-1 VCAM-1, а также с белками межклеточного матрикса, особенно с фибропектином. В обеспечении пролиферации преТ-клеток (в частности, β-α лекции) важная роль принадлежит цитокинам — уже упоминавшему( ИЛ-7 и в меньшей степени ИЛ-2, 1 и 6, ГМ-КСФ и ФНОа, которые различных сочетаниях вызывают пролиферацию этих клеток.

Таблица 6. Экспрессия в тимоцитах факторов, способствующих и препятствующих развитию апоптоза

Однако при инактивации гена цитокинов процесс внутритимусного развития Т-клеток почти не изменяется. Лишь выключение гена ИЛ-7 приводит к блокаде этого процесса и опустошению тимуса, а инактивация гена фактора стволовых клеток — к двукратному снижению численности тимоцитов. ПреТ-клетки сами выделяют аутокринные цитокины, способные обеспечить пролиферацию этих клеток и восстановление их при действии повреждающих факторов.
Итак, основным результатом событий, происходящих на стадии CD4-CD8--thmo4htob на уровне генов и клеточной мембраны, является формирование на поверхности каждой клетки антиген-распознающего рецептора TCR с индивидуальной специфичностью, а на уровне популяции тимоцитов — первичного антиген-распознающего репертуара.