Главная

Роль генов 7-района МНС в узнавании антигена Т-клетками

Продукты генов, локализованных в I-районе МНС, по-разному влияют на ответ Т-клеток на антиген. Во-первых, чужеродные или аллогенные антигенные детерминанты, кодируемые этими генами, стимулируют способность Т-клеток к делению в ответ на антиген (так называемые аллореакции). Частота ответа Т-клеток на данный аллогенный продукт I-района составляет 1—5 %. Такой ответ на аллогенные продукты генов I-района соответствует высокой частоте клеток-предшественников, которую наблюдали в ранних исследованиях, посвященных изучению ответов на различия по всему MHC-гаплотипу.

Во-вторых, гены, картируемые в I-районе, определяют способность Т-хелперов отвечать на антигены, представляющие собой различные белки и синтетические полипептиды. Эти гены называются генами иммунного ответа или I-генами.

В-третьих, гены, картируемые в I-районе, определяют, будет ли Т-хелпер взаимодействовать с какой-либо В-клеткой или отвечать на антиген, презенти- рованный антиген-презентирующими клетками (АПК); В-клетки (или АПК) способны действовать совместно с Т-хелперами (или презентировать им антиген) мыши, имеющей точно такие же гены I-района, и не смогут реагировать с Т-хелперами, если между генами I-районов донора и реципиента имеются различия.

В-четвертых, гены, картируемые в этом районе, контролируют образование серологически обнаруживаемых поверхностных антигенов В-клеток и АПК.

Исследования, проведенные сравнительно недавно с использованием моноклональных антител против Ia-белков или мутантных по I-району линий, показали, что все эти свойства контролируются единственной парой генов, кодирующих две полипептидные цепи, которые имеют серологически определяемые детерминанты Иа-антигенов. Хотя выяснение деталей механизма до сих пор остается основной проблемой в иммунологии, тем не менее становится все более очевидным, что пролиферирующие Т-клетки и Т-хелперы узнают антиген только в виде комплекса со своими Иа-антигенами. Поэтому только антигенсвязывающие В-клетки, имеющие на своей поверхности соответствующие Иа-антигены, могут узнаваться Т-хелперами (специфичными к тому же самому антигенному комплексу). Лишь в этом случае Т-хелперы помогают образованию антител. Еще не ясно, на что именно влияют дефекты I-генов — на узнавание Т-клетками антигена, образование антигенного комплекса или на какие-то иные этапы процесса.

Тот факт, что Т-хелперы узнают антиген только вместе со своими Ia-молекулами, имеет глубокий смысл. Изменения структуры антигена могли бы прямо влиять на специфичность узнавания его Т-клеточным рецептором, однако не менее вероятно, что они оказывают влияние на ассоциацию антигена с полиморфными частями Ia-гликопротеинов, способствуя образованию такого комплекса Иа-антиген. Специфичность ответа Т-клетки обусловлена именно ориентацией двух компонентов этого комплекса, а не взаимодействием антигена с антигенузнающими участками на поверхности Т-клетки, специфическими к измененной антигенной детерминанте. Другими словами, из того, что Т-клетки могут легко различать два белка, отличающиеся друг от друга по одной или более аминокислотам, совсем не обязательно следует, что Т-клеточный рецептор прямо распознает данное различие в аминокислотной последовательности. Такое различие может создавать определенную структуру комплекса тест-антигена с собственным 1а-антигеном, а Т-клетка в действительности связывается с инвариантной частью тестантигена.

То, что Т-хелперы способны узнавать антиген только вместе с собственными Иа-белками, могло бы означать, что между Т-клеткой и АПК происходит взаимодействие «подобного с подобным». Однако это оказалось не так при исследовании Т-клеток F1 (у которых узнавание родительских Ia-молекул, как и собственных, клонально-специфично), а также радиационных химер костного мозга (имеются в виду мыши, у которых собственные лимфоциты разрушены облучением, а популяция Т-клеток восстановлена путем пересадки стволовых клеток костного мозга от аллогенных или полусингенных доноров). Наиболее четкие данные получены для Т-хелперов. Заключаются они в следующем: в качестве собственных Т-клетки узнают те Иа-антигены, которые экспрессируются устойчивыми к облучению частями тимуса, где идет созревание Т-клеток. Чтобы обнаружить такую специфичность, иммунизация должна идти в присутствии АПК, имеющих на своей поверхности те же самые Иа-антигены. Наконец, индукция толерантности (отрицательная селекция) к Иа-белкам (своим или чужим) — это процесс, не зависящий от происходящей в тимусе положительной селекции зрелых периферических Т-клеток, специфических в отношении Иа-белков, поскольку различные химеры толерантны к Иа-антигенам, не экспрессируемым устойчивыми к облучению клетками тимуса, а привносимым самими лимфоцитами.

Узнавание Иа-антигенов Т-клетками — потомками донорских клеток в радиационных химерах костного мозга

Донор стволовых клеток	Донор тимуса	Т-клетки толерантны к	Т-клетки узнают как собственные
А А x В А	А x В А B	А, В А, В А, В	А, В А B

Следовательно, детерминанты МНС-антигенов влияют на онтогенез Т-клетки и селекцию ее анти-МНС-репертуара по крайней мере двумя способами. Первый из них (не обязательно по времени) заключается в том, что Иа-антигены, присутствуя в окружающей среде (имеются в виду свои Иа-белки), взаимодействуют с Т-клеткой и активируют ее, а это, по-видимому, прямо приводит к инактивации Т-клетки на ранней стадии онтогенеза и обеспечивает толерантность к своим Иа-белкам. Связан ли данный процесс с подавлением такого ответа или с уничтожением соответствующих клонов, пока неизвестно. Второй способ заключается в следующем. Т-клетки узнают на периферии антиген в комплексе с детерминантами собственных Ia-белков, экспрессируемых тимусным эпителием или какой-нибудь другой устойчивой к облучению частью тимуса. В результате происходит отбор этих Т-клеток, их популяция увеличивается и в конце концов начинает доминировать среди других Т-лимфоцитов. Хотя узнавание Т-клетками антигена в комбинации с собственными Иа-белками является общим правилом, тем не менее необходимо отметить, что некоторые Т-клетки либо перекрестно реагируют с Иа-антигенами других гаплотипов, либо созревают в тимусе независимо от узнавания МНС-молекул, поскольку можно активировать периферические Т-клетки с помощью антигена в комплексе с Иа-молекулами, с которыми Т-клетки не сталкивались во время онтогенеза. Частота появления таких клеток точно не определена, однако в большинстве работ предполагается, что Т-клетки, узнающие антиген в комбинации с чужими Иа-белками, довольно редки. Роль этих клеток в нормальном иммунном ответе, возможном только при одновременном узнавании антигена и собственных Ia-белков, точно не известна.

Подобные химеры были также использованы для изучения регуляции иммунного ответа. Было показано, что генотип тимуса отвечает за поведение Т- лимфоцитов, если использовать соответствующие АПК при иммунизации Т- клеток, в то время как В-клетки и антиген-презентирующие клетки ведут себя в соответствии со своим МНС-генотипом. Таким образом, Ir-гены определяют способность Т-лимфоцитов отвечать на антиген; они в действительности экспрессируются в генетическом и молекулярном смысле на поверхности устойчивых к облучению клеток тимуса, на антиген-презентирующих клетках и на В-клетках.

Эти исследования отчетливо демонстрируют эффект генов I-района, опосредованный их молекулярными продуктами (Иа-гликопротеинами), при узнавании антигена Т-лимфоцитами. Т-хелперы не только узнают антиген, когда тот презентирован на поверхности АПК вместе со своими Иа-молекулами, но, кроме того, экспрессируемый в каждом конкретном случае аллельный вариант Иа-белка определяет, будет или нет Т-клетка отвечать на данный антиген, а если будет, то на какие именно детерминанты антигена.

Для объяснения приведенных фактов были предложены рассматриваемые ниже модели двух различных типов. Для удобства изложения экспериментальных данных мы лишь упомянем их характерные особенности. В моделях одного типа предполагается, что в Т-клеточном рецепторе имеется единственный участок, способный узнавать антигенную детерминанту, отсутствующую у своих МНС-молекул и у тест-антигена, которая возникает в результате их взаимодействия. В моделях второго типа принимается, что Т-клеточный рецептор имеет два участка, один из которых узнает собственные МНС-детерминанты, а второй — детерминанты тест-антигена.

В последние годы удалось подтвердить факт узнавания Т-клеткой антигена совместно с узнаванием своих Иа-детерминант. В этих опытах были использованы клонированные антигенспецифические линии длительно культивируемых Т-клеток. Такие клетки обладали всеми ожидаемыми свойствами: 1) прямые потомки одной Т-клетки могут делиться в ответ на специфический антиген, презентируемый вместе с соответствующими МНС-антигенами, 2) оказывать помощь В-клеткам в образовании антител при ответе на антиген; 3) опосредовать реакции гиперчувствительности замедленного типа. Такие клетки, кроме того, в некоторых случаях способны реагировать на чужие МНС-молекулы. Это было продемонстрировано независимо в нескольких лабораториях и подтвердило результаты более ранних исследований, проведенных на уровне популяций Т-клеток. Отсюда можно предположить, что аллореактивность — это свойство тех же самых Т-клеток, которые узнают тест-антиген в комбинации со своими Иа-белками. Во многих моделях Т-клеточного рецептора на основе этих данных делается попытка объяснить аллореактивность одновременным узнаванием своего и тест-антигенов с помощью одного рецептора или рецепторного комплекса. Различие между своим и чужим в данном контексте представляется несколько расплывчатым; в действительности оно может быть довольно тонким. Например, описано несколько ответов мышей F1 на антигены родителей. В одном из наиболее интересных примеров показано, что у мыши F1 могут образоваться такие цитотоксические эффекторные Т-лимфоциты, которые способны убивать родительские клетки, но не клетки F1. Интересно, что эти Т-лимфоциты узнают МНС-антигены, находящиеся на клетках F1, поскольку последние могут специфически предотвращать убийство родительских клеток. Следовательно, клетки F1 имеют на своей поверхности антиген, узнаваемый Т-киллерами F1, но не убиваются ими. Из этого следует, что между толерантностью и аутоиммунным ответом имеется очень тонкая грань, основанная на незначительных качественных различиях в уровне экспрессии антигена. Ни одна из имеющихся моделей функционирования Т-клеточного рецептора не способна объяснить этот факт. Из этого очевидно, как плохо мы еще представляем себе природу этих процессов.

Чтобы выяснить, состоят ли Т-клеточные рецепторы из двух различных узнающих единиц, одна из которых специфична к тест-антигену, а другая к своему Ia-белку, были получены гибриды двух Т-клеток, различающихся по специфичности как к тест-антигену, так и к Ia-белку. Результаты одного из таких экспериментов ясно показывают, что в гибридных клетках оба типа специфичности всегда спарены друг с другом так же, как и в родительских клетках. Из этого можно сделать вывод, что либо для Т-клеточного рецептора справедлива модель одного участка узнавания или одной полипептидной цепи, либо на поверхности АПК имеет место точная ассоциация тест-антигена и своего Иа-белка.

Итак, многие Т-лимфоциты узнают антиген вместе с каким-либо из своих МНС-антигенов. Это налагает сильные ограничения как на типы МНС-молекул, так и на специфические антигенные детерминанты, узнаваемые такими Т-клетками, и в значительной степени усложняет функциональный анализ специфичности Т-клеточных рецепторов, поскольку в реакции Т-клеток с антигенами участвует третий компонент — еще до конца не охарактеризованные гликопротеины, кодируемые МНС.