Формирование сигнальных путей, подавляющих функциональную активность клеток системы иммунитета

25.10.2015

Большинство клеток системы иммунитета, в частности клетки эффекторного типа разных клеточных популяций, до их взаимодействия с различными структурами эндогенного или экзогенного происхождения находятся в состоянии покоя. Однако при взаимодействии покоящейся клетки с лигандами формируется внутриклеточный сигнал, индуцирующий ее активацию. Рассмотренные выше особенности механизмов формирования сигнальных путей в разных клетках, индуцированных активацией различных рецепторных молекул, свидетельствуют о том, что в эти процессы вовлекается множество молекул, обеспечивающих каскадное проведение сигнала. Совершенно очевидно, что блокирование любого звена этого каскада вследствие генетических причин или внешних воздействий прерывает дальнейшее формирование сигнального пути и предотвращает активацию клетки. Такое заключение подтверждается различными примерами блокирования сигнализации и, как следствие, клеточной активации. Так, в макрофагах мышей с дефицитом молекул семейства Src фосфорилирование доменов ITAM не происходит, блокируется процесс формирования сигнального пути, нарушаются процессы фагоцитоза. Блокирование прохождения сигнала наблюдается также в случаях нарушения различных ферментных систем — семейства гуанинтрифосфатаз Rho, протеинкиназы С (РКС), фосфолипазы С (PLC), киназы PI-3 и др.
Блокирование формирования сигнального пути и прохождения внутриклеточного сигнала может индуцироваться и другими механизмами — путем активации мембранных структур иного, не стимулирующего типа. В процессе исследования особенностей действия различных молекул, оказывающих регуляторное действие на функции иммунокомпетентных клеток, было установлено, что наряду с рецепторами, индуцирующими формирование сигнальных путей, приводящих к активации клеточных функций, на лимфоцитах различных популяций (Т, В, ЕКК) экспрессируются также особые рецепторы, связывание которых с соответствующими лигандами сопровождается подавлением процесса формирования сигнальных путей и соответственно угнетением процесса клеточной активации. В табл. 10.2 показаны основные активирующие рецепторы классического и неклассического типа, в табл. 10.3 — основные рецепторы ингибирующего типа. Как видно из таблиц, практически на всех клетках системы иммунитета наряду со стимулирующими рецепторами обнаружены рецепторы ингибирующего типа.

Формирование сигнальных путей, подавляющих функциональную активность клеток системы иммунитета

Совершенно очевидно, что эти таблицы не являются исчерпывающими по описанию рецепторов двух указанных типов. Например, только для NK-лимфоцитов а дополнение к указанным могут быть приведены активирующие рецепторы: NKG2C, NKG2D, NKG2E, NKp30, NKp44, NKp46, CD2, CD26, CD69 и др. Вместе с тем таблицы демонстрируют наличие активирующих и ингибирующих рецепторов не только на клетках лимфоидного, но и миелоидного ряда, показывают возможность регуляции клеточных функций разными лигандами — молекулами антигена, продуктами генов главного комплекса гистосовместимости, молекулами адгезии, костимулирующими молекулами и др.
Как отмечалось выше, сигнал, индуцируемый перекрестным взаимодействием рецепторов ингибирующего типа с лигандами, передается в клетку через цитоплазматические домены ITIM или через подобные домены, например домен ITSM (от Immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif — тирозинсодержащий иммунорецептор ингибирующего типа) NK-лимфоцитов (наряду с доменом ITIM рецептор KIR2DL5 NK-лимфоцитов содержит цитоплазматический домен ITSM).
Преимущественно экспрессируемыми рецепторами ингибирующего типа Т-лимфоцитов человека являются CTLA-4 (от Cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4 — антиген 4 цитотоксических Т-лимфоцитов), PD-1 (от Programmed death-1 — рецептор 1 программируемой смерти) и BTLA (от В and T lymphocyte attenuator — рецептор, истощающий T- и В-лимфоциты); В-лимфоцитов — BTLA, CD5, CD22, CD66a, CD72, FcyRIIB (CD32), ILT (от Immunoglobulin-like transcript — иммуноглобулиноподобный транскрипт), LAIR-1 (от Leukocyte-associated inhibitory receptor-1 — ингибиторный рецептор 1 лейкоцитов), PD-1; NK-лимфоцитов — рецепторы семейства ILT, ряд рецепторов семейства KIR (от Killer immunoglobulin-like receptors — иммуноглобулиноподобные рецепторы клеток-киллеров), отдельные рецепторы семейства лектиноподобных рецепторов типа С. У мышей ингибиторными рецепторами являются PIR-B, Ly49A-1 и gp49B1.
Взаимоотношения рецепторов активирующего и ингибирующего типов могут быть проиллюстрированы на примере естественных киллеров, рецепторный аппарат которых исследован наиболее полно. Считается, что при отсутствии воздействий, активирующих рецепторные молекулы, клетки системы иммунитета находятся в покоящемся состоянии, определяемом рецепторами ингибирующего типа. Как уже отмечалось, рецепторы как активирующего, так и ингибирующего типов, характеризуются одинаковой специфичностью по отношению к лигандам, взаимодействующим с рецепторным аппаратом клетки, но аффинность рецепторов ингибирующего типа к этим лигандам существенно большая. В связи с этим определяющее действие на функциональную активность клеток оказывают ингибирующие рецепторы. Однако при превышении уровня сигнала, определяющего функционирование ингибиторных рецепторов, включаются рецепторы активирующего типа, обеспечивающие формирование сигнального пути, приводящего к активации клетки и ее функций. При снижении порога сигнала, необходимого для включения активирующих рецепторов, интенсивность внутриклеточного сигнала падает, процесс активации клетки затухает, клетка впадает в состояние покоя, обеспечиваемого функционированием ингибиторных рецепторов.
В процессе взаимодействия ингибиторных рецепторов с лигандами и их кластеризации, домены ITIМ фосфоридируются подобно доменам ITAM активирующих рецепторов, например PTK семейства Src. В результате фосфорилирования в доменах ITIM открываются участки, доступные для связывания домена SH2. Однако в дальнейший процесс формирования внутриклеточного сигнала вовлекаются не активирующие молекулы типа Syk или Zap-70, а ингибиторные, содержащие домен SH2, молекулы тирозинфосфатаз (фосфатазы SITP-1 и SHP-2) и липидных фосфатаз (инозитфосфатаза SHIP). Связывание ITIM с фосфатазами SHP-1 и SHP-2 превращает рецепторный комплекс в активную тирозинфосфатазу, дефосфорилирующую PTK семейств Src и Syk, а также проксимальные субстраты PTK - молекулы Vav, PLCγ1 и SLP-76. Мнозитфосфатаза SHIP не действует на активируемые рецептором РТК, но дефосфорилирует основные липидные вторичные мессенджеры, критические для активации клеток. Результатом развивающихся процессов является отмена формирования внутриклеточного активирующего сигнала, обеспечивающего активацию клетки.
Помимо функционирования рецепторов ингибирующего типа считается, что в процессах ингибиции клеточных функций большую роль играет качество антигена в комплексе антиген-МНС, взаимодействующего с TCR. В составе антигена, распознаваемого TCR, обнаружено наличие так называемых лигандов измененного пептида — APL (от Aitered peptide ligands). Имеется несколько экспериментально подтвержденных версий их ингибирующего действия на процесс клеточной активации:
• взаимодействуя с TCR (даже в условиях рецепторной костимуляции), APL не только способны обеспечить отмену формирования ответа, но даже могут индуцировать развитие анергии;
• в зависимости от аффинности взаимодействия с TCR, APL либо обеспечивают полную активацию клеточной функции, либо блокируют Т-клеточный ответ;
• APL стимулируют активацию отдельных, но не всех сигнальных молекул, необходимых для активации клетки, например, способны фосфорилировать домены ITAM (-цепи TCR и антигена CD3, но не способны вовлекать в процесс активации киназу ZAP-70;
• APL могут активировать ITIM-несущие рецепторы;
• APL стимулируют разный спектр молекул семейства киназ МАР.
Как отмечалось выше, для инициации процесса активации Т-лимфоцитов кроме взаимодействия рецептор-лиганд и кластеризации рецепторных молекул, высоко значимым является взаимодействие костимулирующих молекул CD28 Т-клеток с молекулами CD80/86 АПК. При этом на мембране активированных Т-клеток существенно возрастает количество молекул CTLA-4, относящихся к семейству CD28, играющих критическую роль в регуляции формирования сигнального пути и также способных связывать костимулирующие молекулы CD80/86, Однако аффинность CTLA-4 к костимулирующим молекулам CD80/86 по сравнению с молекулами CD28 значительно выше. В связи с этим ингибирующее действие на формирование сигнального пути проявляется более сильно. Более того, цитоплазматический участок молекулы CTLA-4 обычно ассоциирован с клатриновым адаптером АР50, обеспечивающим эндоцитоз и последующую деградацию CTLА-4. Однако в случае непродуктивной активации клетки молекула CTLA-4 отделяется от адаптерного белка и сохраняется на клеточной поверхности, развивая реакции негативной регуляции клеточных функций. Супрессирующая роль CTLA-4 проявляется также в способности этих молекул подавлять функции киназ ERK и c-Jun активирующего MAP-киназного сигнального пути. Значимость этой молекулы для поддержания иммунологического гомеостаза иллюстрируется на мышах с дефицитом CTLА-4. Такие животные быстро погибают вследствие неконтролируемой пролиферации Т-клеток.
Нарушение нормального процесса костимуляции иммуноцитов, обеспечиваемого взаимодействием молекул CD28 и CD80/86, может развиваться не только в результате активации CTLA-4, но и других ингибиторных рецепторов, например PD-I, Этот рецептор в виде мономера экспрессируется на мембране миелоидных клеток, T- и В-лимфоцитов, имеет две цитоплазматические молекулы ITIM, как и CTLA-4 относится к семейству молекул CD28, взаимодействует с лигандами корецепторных молекул семейства В7 (CD80/86) — PD-L1 (от Programmed death ligand-1 — лиганд 1 программируемой смерти, В7-Н1 — экспрессируется на многих клетках) и PD-L2 (от Programmed death ligand-2 — лиганд 2 программируемой смерти, B7-DC — экспрессируется на АПК). В результате взаимодействия PD-1 с лигандом и фосфорилирования доменов ITIM в процесс супрессии сигнального пути вовлекаются тирозинфосфатазы SHP и инозитфосфатаза SHIP.