Рециркуляция лимфоцитов

РАЗДЕЛ XI

РЕЦИРКУЛЯЦИЯ ЛИМФОЦИТОВ

Е.Н. Супрун

Научно-клинический консультативный центр аллергологии и иммунологии, Москва

Иммунная система представляет собой динамическое образование, которое включает ряд лимфо-идных органов, объединенных путями рециркуляции. Напомним, в центральных органах происходит развитие клеток иммунной системы, в периферических органах эти клетки реализуют свое действие. Основным источником клеток иммунной системы (миелоидных и лимфоидных) является костный мозг. В тимусе развиваются Т-лимфоциты. Здесь формируется их клональный репертуар, т.е. способность распознавать определенный спектр антигенов, происходят селекция клонов и дифференцировка субпопуляций; эпителиальные клетки тимуса сек-ретируют гормоны. Периферические лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенка, групповые лимфатические фолликулы) сходны по своей структуре. Они содержат фолликулы, в которых сконцентрированы В-лимфоциты, тимусзависимые зоны, содержащие Т-лимфоциты, а также участки смешанного заселения клетками обоих типов. Лимфоциты присутствуют также в барьерных тканях (коже и слизистых оболочках): Т-клетки - в их наружных слоях, между эпителиальными клетками, В-клетки - в более глубоких слоях, в рыхлой соединительной ткани. Лимфоциты (особенно Т-клетки) активно рециркулируют, возвращаясь в лимфоид-ные органы благодаря механизму «хоминга» (homing, англ. - возврат), основанному на сродстве молекул адгезии лимфоцитов и эндотелиальных клеток лимфоидных органов [1].

Вспомогательные клетки иммунной системы -гранулоциты, моноциты и дендритные клетки (ДК), происходят от кроветворных клеток-предшественников: колиниестимулирующий фактор гранулоци-тов способствует дифференцировке клеток в грану-лоциты, а колониестимулирующий фактор грануло-цитов/макрофагов, ИЛ-4 и ФНО-а способствуют дифференцировке моноцитов и ДК. В норме циркулирующие в крови моноциты превращаются в тканевые фагоциты (время полужизни - несколько часов). Макрофаги продолжают существовать в тканях до конца своей жизни (до нескольких лет). ДК

редко обнаруживаются в крови. Их предки мигрируют в кожу, где образуют эпидермальные клетки Лангенгарса (КЛ) и дермальные ДК, или в лимфатические узлы, где дают начало интердигитальным ДК в Т-клеточной зоне и ДК зародышевого центра. Другая линия ДК, называемых лимфоидными ДК или ДК второго типа, образуются из клеток-предшественников под действием ИЛ-3 и цитокина Flt3L. Они локализуются в паракортикальной зоне лимфатического узла [2].

Оказавшись во вторичных лимфоидных органах, многие лимфоциты не остаются в них, а перемещаются из одного лимфоидного органа в другой по кровеносным и лимфатическим сосудам.

Содержание в крови лимфоцитов составляет 20-35 % (обычно - около 25 %), моноцитов - 5-8 %, нейтрофильных гранулоцитов - 60-75 %. Соотношение основных популяций и субпопуляций лимфоцитов отражено в таблице. Более высокое содержание Т-клеток, чем В-клеток, как и преобладание субпопуляции СБ4+-лимфоцитов (хел-перов) над СБ8+-киллерами связано, возможно, с большей интенсивностью рециркуляции Т-лимфо-цитов (таблица 1).

Содержание в лимфе лимфоцитов составляет около 95%, из них 85% приходится на долю Т-клеток с преобладанием СБ4+-лимфоцитов над СБ8+-клетками. В лимфе, оттекающей от ноги человека, содержится 1-3% вуалевидных клеток - отростча-тых клеток, несущих на своей поверхности молекулы МНС II класса и представляющих собой переходную стадию развития между белыми отростча-тыми эпидермоцитами (клетками Лангерганса) и дендритными (интердигитальными) клетками лимфатических узлов; лимфа является для них транспортным путем при миграции из кожи (где они получают активационный сигнал и связывают антиген) в лимфатические узлы (где они взаимодействуют с Т-хелперами и запускают иммунный ответ).

Большинство зрелых «наивных» лимфоцитов поступает из органов в циркуляцию и обратно 1-2 раза в день, причем время, соответствующее полови-

ШКОЛА ДЕТСКОГО АЛЛЕРГОЛОГА-ИММУНОЛОГА / SCHOOL OF THE CHILDREN'S ALLERGIST-IMMUNOLOGIST

Таблица 1. Нормальные показатели содержания в крови взрослого человека основных популяций и субпопуляций лимфоцитов [1].

Клетки Процент от числа мононуклеаров, М ± m* Интервал колебаний Число клеток в 1 мкл, М ± m Интервал колебаний

В (CD72+) 8± 1 5-12 240 ±22 100-500

NK (CD16+) 15 ± 2 5-25 380 ± 33 100-650

Т (CD3+) 69 ± 1 55-80 1500 ±76 800-2200

CD2+ 78 ± 1 68-88 1700 ±75 1100-2500

CD4+ 41 ± 1 31-49 950 ±37 600-1600

СВ8+ 18 ± 1 19-37 622 ± 35 300-800

* Содержание лимфоцитов 19-37%, абсолютное число в 1 мкл 1200-3000; отношение CD4+/CD8+ составляет 1,2-2,5.

не срока их однократного пребывания в циркуляции, составляет 30 мин. Клетки способны к рециркуляции благодаря слабой связи лимфоцитов с клетками стромы лимфоидных органов и достаточно высокой степени их подвижности. В определении направления миграции и в преодолении барьеров между кровью и тканями основную роль играют хемотаксиче-ские сигналы и специфические межклеточные взаимодействия, основанные на взаимном распознавании мембранных структур клеток.

Т-лимфоциты рециркулируют более интенсивно, чем В-клетки. Для осуществления цикла рециркуляции В-лимфоцитам требуется примерно в 4 раза больше времени, чем Т-лимфоцитам. Относительно темпа рециркуляции субпопуляций Т-клеток четких данных нет; считается, что наиболее активно рециркулируют Т-хелперы. Макрофаги и другие вспомогательные клетки иммунной системы, по-видимому, не рециркулируют, хотя их выход из лимфоидных органов в кровь и лимфу вполне возможен.

Взаимодействия лимфоцитов и стромальных клеток очень важны не только для передвижений и локализации лимфоцитов внутри лимфоидных органов, но и для регуляции численности лимфоцитов и даже продолжительности их жизни. Контактные взаимодействия, осуществляемые с участием молекул адгезии, могут служить источниками активации лимфоцитов. Следствием активации может стать пролиферация или гибель клеток в зависимости от их исходного состояния, характера и интенсивности сигналов. При низкой степени заполненности стромального каркаса лимфоцитами (например, после действия облучения и других цитотоксических факторов) создаются условия, благоприятствующие размножению клеток («периферическая экспансия лимфоцитов»), а при переполнении лимфоидных органов могут генерироваться сигналы к развитию апоптоза.

Взаимодействие лимфоцитов со стромальными элементами существенно также для удаления из циркуляции клеток, преждевременно покинувших органы лимфопоэза, а также старых клеток. При этом ключевая роль принадлежит углевод-белковому (лектиновому) распознаванию поверхностных молекул клеток-мишеней. Тканевые лектиноподоб-ные рецепторы, в наибольшем количестве содержащиеся на поверхности макрофагов, распознают свободные углеводные группы несиалированных мембранных гликоконъюгатов лимфоцитов. Такие клетки, как правило, фагоцитируются. Зрелые покоящиеся лимфоциты защищены от подобного захвата макрофагами благодаря тому, что концевые углеводные группы на их поверхности блокированы сиаловой кислотой. Эта защита ослаблена у незрелых клеток, преждевременно покинувших места образования (пре-В-клеток, незрелых тимоцитов), у активированных и старых клеток в связи с ослаблением экспрессии сиалилтрансфераз. Поэтому эти клетки и становятся объектом такого распознавания, приводящего к захвату и разрушению данных клеток фагоцитами [1].

Некоторые лимфоциты переходят из кровотока в лимфоидную ткань через обычные посткапилярные венулы, другие - через специализированные участки венозного русла - венулы с высоким эндотелием, или высокоэндотелиальные венулы (ВЭВ). В лимфоузлах эти сосуды находятся в паракортикаль-ной и иногда в корковой области. ВЭВ обнаружены также в тимусе, лимфоидной ткани слизистых оболочек (ЛТС). Часть лимфоцитов, в первую очередь Т-клетки, поступают в регионарный лимфоузел из дренируемой области по приносящим лимфатическим сосудам, а не по ВЭВ. Тем же путем в лимфоузлы поступает большинство антигенов.

ВЭВ выстланы высокими кубическими эндоте-лиальными клетками, которые экспрессируют при активации разнообразные молекулы межклеточной

33

АЛЛЕРГОЛОГИЯ и ИММУНОЛОГИЯ в ПЕДИАТРИИ, № 1 (36), март 2014

ШКОЛА ДЕТСКОГО АЛЛЕРГОЛОГА-ИММУНОЛОГА / SCHOOL OF THE CHILDREN'S ALLERGIST-IMMUNOLOGIST

адгезии. Один из механизмов активации клеток эндотелия опосредован локально синтезируемыми цитокинами (ИНФ-у, ИЛ-1, ФНО). Эндотелий обычных венул может превращаться в кубический в участках хронического воспаления, например, в коже или в синовиальных оболочках. Появившиеся ВЭВ направляют в очаг воспаления специализированные субпопуляции Т-лимфоцитов. Активированные кубические эндотелиоциты экс-прессируют ряд молекул межклеточной адгезии из суперсемейства иммуноглобулинов: 1САМ-1 (СБ54), 1САМ-2 (СБ102), УСАМ-1 (СБ106) или семейства селектинов: Е-селектин ЕЬАМ-1 (СБ62Е) и Р-селектин (СБ62Р). Р-селектин хранится в тельцах Вейбеля-Палада эндотелиальных клеток кровеносных капилляров. Ведущая роль в прилипании лимфоцитов к эндотелию принадлежит СБ44. Предположительно, между лимфоцитами и эндотелием возникают специфические лиганд-рецепторные взаимодействия, в результате которых лимфоциты направляются в определенные ткани-мишени. Это происходит за счет экспрессии эндотелием специфичных для данного органа «адресси-нов», например, МАёСАМ-1 на эндотелиоцитах в кишечнике и УСАМ-1 на эндотелиальных клетках в других органах. Для избирательного органоспеци-фического распределения лимфоцитов важны также особые молекулы «хоминга». Например, решающее значение для возвращения лимфоцитов в лимфоид-ную ткань кишечника имеют интегрины а4 в7, которые связываются с адрессинами МАёСАМ-1 на эндотелиальных клетках ВЭВ в пейеровых бляшках.

Из лимфоузлов лимфоциты возвращаются в кровоток по выносящим лимфатическим сосудам через грудной проток и подключичную вену (рису-Рис. 1. Циркуляция лимфоцитов в организме [3].

Лимфоциты из кровотока проникают в лимфоузлы и в ЛТС через специализированный ВЭВ; затем они покидают лимфоидную ткань по выносящим лимфатическим сосудам и, пройдя сквозь другие лимфоузлы, возвращаются в кровоток по грудному протоку, впадающему в левую подключичную вену. В селезенке лимфоциты входят в белую пульпу через краевые зоны; затем, попав в синусоид красной пульпы, покидают орган через селезеночную вену.

нок 1). Ежечасно в рециркуляцию вовлекается 1-2% лимфоцитов. В результате этот процесс позволяет множеству антигенспецифичных лимфоцитов встретиться с соответствующими антигенами, проникшими в их микроокружение в периферических лимфоидных органах. В норме рециркуляция лимфоцитов происходит постоянно, но если в лимфоид-ную ткань ранее сенсибилизированного организма попадает данный антиген, рециркуляция прекращается на 24 часа. Временная остановка рециркуляции обусловлена избирательной задержкой антигенспе-цифичных лимфоцитов в лимфоузлах, дренирующих место проникновения антигена [3].

Подробно рассмотрим активацию эндотелиаль-ных клеток при участии основных эффекторов естественного иммунитета - нейтрофилов и макрофагов, которые прежде чем попасть в ткани, проходят стадию циркуляции в крови. Из кровотока они рекрутируются в очаг потенциальной угрозы, например, в область повреждения тканей. При «хоминге» (поступлении в лимфоидные ткани из кровотока) лимфоциты преодолевают сосудистый барьер через высокий эндотелий посткапиллярных венул лимфатических узлов и групповых лимфатических фолликулов. При развитии воспалительной реакции эндотелиальные клетки в очаге воспаления (вне зависимости от его локализации) активируются и приобретают свойства, аналогичные свойствам высокого эндотелия лимфоидных органов, а также способность пропускать в воспаленные ткани лейкоциты. Активирующими факторами при этом могут служить бактериальные продукты (в первую очередь липополисахариды) и цитокины, вырабатываемые местными клетками в очаге воспаления.

Активация эндотелиальных клеток развертывается следующим образом. В первые минуты в мембраны перемещается Р-селектин из цитоплазмати-ческих гранул. В течение часа экспрессируются гены Е-селектина, а также ряд цитокинов: а-хемоки-нов (ИЛ-8, ИЛ-10, СИО-а), р-хемокинов (МСР-1 и 3, ИАЖЕБ), ИЛ-1, ФНО-а, ИЛ-6. Через несколько часов эти и другие цитокины начинают выделяться клетками. Особенно существенна при этом выработка хемокинов. Хемокины эндотелиального происхождения служат основными хемоаттрактантами на стадии преодоления сосудистой стенки. В то же время на поверхности эндотелиальных клеток экс-прессируются рецепторы для цитокинов (ИЛ-1, ФНО-а, ИНФ-у, хемокинов). В эндотелиальной

Рис. 2. Миграция лейкоцитов через сосудистую стенку [1].

3. Прочная 4. Миграция

адгезия в ткань

CD62Lj_ X CD15 CD34 Т Т COS2E/P х.* Т Т

LFA-ГШ PvLA-4

ICAM-1 f| .ПТОШ-'

Л - лейкоцит (лимфоцит), Э - эндотелиальная клетка, ХК - хемокины. Стрелки около ХК - сигналы хемокинов, приводящие к усилению экспрессии интегринов (2, 3) или миграции клетки внутрь ткани (4).

клетке усиливается метаболизм арахидоновой кислоты. Он осуществляется в основном по циклоокси-геназному пути, и его главным продуктом становится простациклин РС12. Образуется и другой продукт липидного метаболизма - фактор активации тромбоцитов. Наконец, вследствие усиления активности индуцибельной КО-синтетазы повышается продукция окиси азота, обусловливающей бактерицидную активность этих клеток.

Процесс миграции лейкоцитов в очаг воспаления осуществляется в четыре этапа (рисунок 2).

1-й этап. Обозначается как качение благодаря установлению слабых и обратимых связей муцино-подобных и углеводных детерминант лейкоцита с Р-и Е-селектинами эндотелиальной клетки или Ь-селектина лейкоцита с углеводными детерминантами эндотелиальной клетки. Лейкоцит катится вдоль внутренней поверхности капилляра или посткапиллярной венулы.

2-й этап. Активация. Обусловлена усилением экспрессии мембранных молекул (в частности в1 и в2-интегринов) на лейкоцитах и их рецепторов на эндотелиальных клетках. Этот этап осуществляется преимущественно хемокинами, выделяемыми эндо-телиальными клетками (а-хемокины активируют в основном нейтрофилы, а в-хемокины - моноциты и лимфоциты). При миграции нейтрофилов и моноцитов в очаг воспаления их активация не ограничивается усилением экспрессии интегринов; на этом этапе включаются метаболические проявления (активации этих клеток), которые реализуются уже в очаге воспаления.

3-й этап. Задержка. Обусловлена прочной адгезией, которая является следствием предыдущего этапа. Установление связей интегринов с рецепторами приводит к остановке клеток и прилипанию их к эндотелию. Это вместе с хемотаксическим импульсом, исходящим от хемокинов, продуцированных

клетками и связанных с ними, служит сигналом для осуществления четвертой фазы.

4-й этап. Проникновение лейкоцита через сосудистую стенку в ткань. Этому способствует сокращение эндотелиальных клеток (под влиянием фактора некроза опухоли и других цитокинов) и увеличение пор между ними [1].

Воспринимая стимулы цитокинов из очага воспаления, эндотелиальная клетка проходит очередные фазы активации, что способствует прогрессиро-ванию воспалительного процесса.

Активация эндотелиальных клеток приводит также к усилению экспрессии гена Ьс1-2, обусловливающему повышение устойчивости этих клеток к гибели по механизму апоптоза. Накопление цитоки-нов, обладающих ростовой активностью в отношении клеток эндотелия (в частности ФНО-а), обусловливает их пролиферацию и, как следствие, формирование новых сосудов - ангиогенез. В тех случаях, когда в очаге воспаления накапливаются специфические активированные Т-клетки, важную роль начинает играть интерферон^ - основной продукт СБ4+-клеток типа ТЫ. Под его влиянием на поверхности эндотелиальных клеток усиливается экспрессия молекул МНС II класса, что обусловливает участие этих клеток в процессе обработки антигенов и представлении антигенных пептидов Т-хелперам.

Таким образом, активация эндотелиальных клеток в ранний период воспалительной реакции обеспечивает миграцию в очаг биологической агрессии клеток, обусловливающих как первую (нейтрофи-

Рис. 3. Рециркуляция лимфоцитов в системе лим-фоидных тканей слизистых оболочек [3].

Лимфоидные клетки, активированные антигеном в пейеровых бляшках (или в лимфоидных образованиях, ассоциированных с бронхами и другими слизистыми оболочками) через регионарные лимфоузлы и затем по грудному протоку мигрируют в кровяное русло, из которого вновь возвращаются в собственную пластинку (СП) эпителия кишечника и других слизистых оболочек вблизи места антигенного премирования или на незначительном удалении от него. Таким образом лимфоциты, стимулированные на слизистой оболочке в одной из частей тела, могут избирательно распределяться по системе ЛТС. Избирательность расселения достигается благодаря экспрессии особых молекул межклеточной адгезии на лимфоцитах и на клетках ВЭВ слизистых оболочек.

35

лы, моноциты), так и вторую (лимфоциты) линию иммунной защиты. Сами эндотелиальные клетки при этом частично берут на себя роль макрофагов как бактерицидных клеток, источников цитокинов и других медиаторов воспаления и даже антиген-представляющих клеток [1].

Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками, отличается как система от других лимфоидных органов. Лимфоциты ЛТС возвращаются в процессе рециркуляции в эту ткань. Так, лимфоциты, стимулированные в пейеровых бляшках, проходят через регионарные лимфоузлы в кровоток, а затем возвращаются «домой», в собственную пластинку слизистой оболочки кишечника (рисунок 3). Такая специфическая рециркуляция объясняется тем, что эти лимфоциты экспрессируют молекулы «возврата домой», которые связываются со специфическими молекулами адгезии - адрессинами - на поверхности эндотелиоцитов. Адрессины экспресси-руют только эндотелий венул лимфоидной ткани слизистых оболочек, но не ВЭВ обычных лимфоузлов, что и обеспечивает избирательную рециркуляцию. По той же причине стимуляция антигеном в области слизистой оболочки (в том или ином участке организма) вызывает системное образование антител преимущественно в ЛТС [3].

Остановимся подробнее на миграции Т- и В-лимфоцитов, дендритных клеток.

Миграция Т-клеток. Для обнаружения антигенов Т-лимфоциты периодически мигрируют ко вторичным лимфоидным органам. После активации опосредованной селектинами адгезии Т-лимфоци-ты начинают перекатываться по эндотелию и на высоких эндотелиальных венулах встречаются с хемокином вторичных лимфоидных тканей (secondary lymphoid tissue chemokine, SLC). Хемокин SLC образуется клетками HEV и стромальными клетками в Т-клеточной зоне вторичных лимфоид-ных органов, Т-клетки экспрессируют хемокиновый рецептор CCR7, являющийся рецептором для SLC и ELC (Epstein-Barr virus-induced receptor ligand chemokine). Передвижение Т-клеток осуществляется под действием SLC, образуемого стромальными клетками, и ELC, образуемого дендритными клетками и макрофагами в Т-клеточной зоне лимфоузла. Т-клетки памяти экспрессируют меньше CCR7, чем наивные Т-клетки, поэтому они хуже проходят через лимфатические узлы. При повторной стимуляции антигеном они вновь быстро реагируют с SLC

и ELC. Клетки типа Th2 также характеризуются низким уровнем экспрессии CCR7, в связи с чем они не мигрируют в Т-клеточную зону, а обнаруживаются в основном на границе В-клеточной зоны лимфоузла, где оказывают помощь В-клеткам.

Миграция В-клеток. В-клетки могут встретиться с антигенами в кровотоке, лимфатических узлах или селезенке. Они также могут распознать антиген на поверхности антигенпрезентирующих клеток или фолликулярных дендритных клеток (ФДК) внутри фолликулов. В-лимфоциты привлекаются в лимфоузлы хемоаттрактантом В-лимфоцитов (В-lymphocyte chemoattractant, BLC), образуемым ФДК и стромальными клетками. Соответствующим рецептором для BLC на В-лимфоцитах является хемокиновый рецептор CXCR5.

Миграция дендритных клеток в воспалительные ткани. В местах воспаления микробные антигены захватываются эпидермальными клетками Лангенгарса (КЛ). Микробные компоненты типа липополисахарида (ЛПС) инициируют созревание КЛ, которые затем перемещаются в дермальные лимфатические сосуды. ЛПС индуцирует секрецию воспалительных цитокинов типа ФНО-а и хемоки-нов MIP-1" МСР-1, ИЛ-8 и RANTES дермальны-ми ДК и макрофагами. Это привлекает незрелые ДК, экспрессирующие соответствующие хемокино-вые рецепторы CCR1, CCR2, CCR5, CCR6, CXCR1. В процессе созревания происходит снижение уровня экспрессии перечисленных рецепторов, и в результате ДК могут покинуть участок воспаления. В это же время повышается уровень экспрессии хемокиновых рецепторов CCR7 и CXCR4. Зрелые ДК, экспрессирующие CCR7, привлекаются эндоте-лиальными клетками дермальных лимфатических сосудов, экспрессирующими лиганды CCR7 (SLC), а затем перемещаются в субкапсулярные синусы региональных лимфатических узлов. Здесь под действием градиентов SLC и ELC они продвигаются в Т-клеточные зоны [2].

ЛИТЕРАТУРА

1. Ярилин А.А. Основы иммунологии. - М.: Медицина, 1999. - 464 с.

2. Бурместер Г.-Р., Пецутто А. Наглядная иммунология: пер. с англ. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 320 с.

3. Ройт А., Бростофф Дж, Мейл Д. Им-муноло-гия. - М.: Мир, 2000. - 582 с.