Главная

Связывание антигена Т-лимфоцитами

Вместо трудоемких функциональных анализов специфичности Т-лимфоцитов для характеристики Т-клеточных рецепторов можно применить альтернативный подход, заключающийся в изучении связывания антигена Т-лимфоцитами. В данном разделе мы опишем эксперименты, поставленные с целью продемонстрировать связывание антигена Т-клетками; затем мы рассмотрим связывание антигена белками-продуктами Т-клеток.

Если бы было возможно продемонстрировать связывание антигена небольшой частью Т-лимфоцитов и при этом можно бы было показать, что Т-клетки, которые связывают антиген, также ответственны и за различные реакции Т- клеток на этот антиген, то у нас имелся бы способ характеристики специфичности связывания антигена Т-клетками. Этот подход был успешно использован для изучения В-клеток и помог установить, что антигенные рецепторы данной В-клетки неотличимы по своим антигенным свойствам и по способности связывать антиген от секретируемых той же клеткой иммуноглобулинов. Попытки продемонстрировать таким же образом связывание антигена Т-клетками натолкнулись на значительные трудности.

На ранних этапах исследования, чтобы обнаружить связывание антигена с Т-клетками и корреляцию этого связывания с функцией клеток, Т-клетки пропускали через колонки с антигеном или монослой антигена и затем тестировали функции адсорбировавшихся и неадсорбировавшихся Т-клеток. Впервые использование этого подхода увенчалось успехом при изучении CTL, специфических к чужим МНС-антигенам. Эти CTL задерживались на соответствующих монослоях прикрепленных клеток и затем могли быть сняты с них; после этого они проявляли такую специфическую CTL-активность, которую можно было ожидать, если бы связывание было антигенспецифическим. В данных экспериментах обнаруживалось связывание только активированных CTL, но не их предшественников. Впоследствии появилось утверждение, что предшественники CTL также специфично реагируют с монослоями аллогенных клеток, однако единого мнения по этому вопросу пока еще нет.

При проверке способности Т-клеток отвечать пролиферацией на нужные МНС-антигены после адсорбции на аллогенных монослоях было обнаружено, что такие клетки не прикрепляются к тем монослоям, на которые адсорбируются CTL. Далее, в условиях, в которых предшественники CTL прикреплялись к клеточным монослоям, клетки, способные пролиферировать в ответ на чужие МНС-антигены, этой способностью не обладали. Следовательно, субпопуляции реагирующих на аллоантиген Т- клеток различаются по способности прикрепляться к монослоям аллогенных клеток, однако причина этих различий не ясна.

Подобные эксперименты in vivo оказались более чувствительными, хотя при этом осложнилось количественное определение, и, кроме того, такие эксперименты связаны с некоторыми техническими сложностями. Ряд исследователей показал, что количество Т-клеток, способных пролиферировать в ответ на чужие МНС-антигены в смешанных культурах лимфоцитов, может быть уменьшено при «фильтрации» через облученных аллогенных хозяев благодаря специфическому связыванию с МНС- антигенами последних. Такие предшественники пролиферирующих клеток, очевидно, попадают в лимфоидные органы облученного аллогенного хозяина. Здесь они активируются в результате взаимодействия с детерминантами аллогенных МНС-антигенов и через 4—5 дней делятся и выходят в конце концов в выносящие лимфатические сосуды. Эти процессы, как теперь считается, определяются специфическим связыванием Т-клетки с антигеном. Таким образом, Т-клетки, специфические к чужим Иа-белкам, способны функционально связываться с антигеном, однако в опытах in vitro, когда клетки находятся в покоящемся состоянии, этого наблюдать не удается.

В одной работе при изучении связывания чужих МНС-антигенов на поверхности Т-клеток было показано, что антигенсодержащие субклеточные везикулы специфически связываются с Т-клеточными бластами, активированными в сме-шанной культуре лимфоцитов. Более того, Т-клетки Ly-1⁺,2^-избирательно связывали чужие Иа-антигены, в то время как Т-клетки Ly-1^-,2⁺связывали чужие Н-2К-молекулы. Однако, что представляет собой связывающийся в этой системе антиген, определено не было. Последующие исследования привели к предположению, что на данной Т-клетке рецепторы для своих и специфических чужих Ia-антигенов либо одни и те же, либо тесно связаны друг с другом. Это согласуется с уже упоминавшимися данными о том, что клонированные Т-клетки, специфичны как к тест-антигену, ассоциированному со своими Иа-белками, так и к чужим Иа-белкам.

В описанных выше системах в роли антигена всегда использовались детерминанты аллогенных МНС-антигенов. Возникает вопрос: что будет, если изучать связывание Т-клеток с тест-антигеном? Подобные эксперименты были проведены с примерно теми же самыми популяциями лимфоцитов, и при этом были получены в основном сходные результаты. Например, CTL сорбируются на монослои тест-антигена, но только в том случае, когда тест-антиген (например, вирус) презентируется в комплексе с соответствующими детерминантами собственных МНС-антигенов, в то время как только с тест-антигеном или только с собственными МНС-антигенами CTL не связываются.

С Т-клетками, отвечающими на тест-антиген, презентированный в комплексе с собственными Иа-детерминантами, дело обстоит еще яснее. Публикуемые время от времени сообщения о якобы прямом связывании таких Т-клеток с тест-антигеном могут обусловливаться примесью антиген-презентирующих клеток, несущих на своей поверхности тест-антиген. В большинстве исследований Т-клетки, узнающие собственные Ia-белки, могли связывать тест-антиген не сам по себе, а лишь в том случае, если он был «процессирован» в сингенных АПК. Для такого связывания, по-видимому, необходимо соответствие тест-антигена и МНС-генотипа процессирующей АПК. Подвергшийся процессингу антиген оказывается физически сцепленным с Иа-антигенами этих клеток. Но даже и при таких условиях связывание антигена Т- клетками зависит от стимуляции последних лимфокинами или монокинами, в частности IL-1, что, возможно, необходимо для активации или поддержания необходимого уровня экспрессии рецепторов на поверхности Т-клетки. Подобные исследования недавно проведены с клонированными Т-хелперами и их гибридами. В обоих случаях были получены одинаковые результаты. Таким образом, в большинстве опытов in vitro Т-клетки, узнающие свои Ia-белки, по какой-то причине не связывали тест- антигена.

Что касается связывания антигена в условиях in vivo, то оно было обнаружено с помощью «фильтрации»Т-клеток через облученных сингенных хозяев, которым был введен тест-антиген. Эти исследования показали, что Т-клетки, обладающие специфичностью по отношению к антигену и к собственным 1а- белкам, удерживаются в лимфоидных органах в течение 3—4 дней, после чего в большом количестве выходят оттуда в высокоактивной форме. Хотя такая задержка Т-клеток в лимфоидных органах, по-видимому, прямо коррелирует со специфическим функциональным узнаванием антигена, использовать систему такого типа для характеристики антигенсвязывающих рецепторов Т-клеток довольно трудно.

Иные результаты были получены после удаления Т-супрессоров с помощью колонок с антигеном или монослоев антигена или же путем розеткообразования с эритроцитами, нагруженными антигеном. В большинстве случаев при этом оказалось, что Т-супрессоры легко связываются со свободным антигеном, причем количество этих клеток можно увеличить или уменьшить, используя пластинки или колонки с прикрепленным антигеном, а также путем розеткообразования с эритроцитами, нагруженными антигеном. Кроме того, было показано, что Т-супрессоры, специфичные к собственным идиотипическим детерминантам, способны связываться прямо с эритроцитами, нагруженными белками с теми же самыми идиотипическими детерминантами; при этом функциональная активность могла быть снижена путем удаления розеткообразующих Т-клеток из популяций, содержащих идиотипспецифические Т-супрессоры. Таким образом, Т-супрессоры, по-видимому, прямо связываются с тест- антигеном или с собственным идиотипом, — это согласуется со специфичностью функционально активных продуктов этих клеток. Почему Т-супрессоры отличаются по этому важному свойству от Т-хелперов и цитотоксических эффекторных Т-клеток, не ясно. Тем не менее в большинстве исследованных случаев узнавания этими антигенсвязывающими Т-супрессорами антигена в комбинации со своими МНС-детерминантами не наблюдалось.

Помимо приведенных случаев связывание с антигеном наблюдалось и у некоторых Т-клеток с неизвестной функцией. Наиболее яркий пример такого взаимодействия — это описанное Кравинкелем, Крамером и Раевским (Krawinkel, Cramer, Rajewsky) и сотрудниками связывание иммунокомпетентных клеток с антигеном, молекулы которого присоединены к волокнам найлона. Эти клетки прочно связываются с волокнами при 4°С, но могут быть удалены с волокон при изменении температуры культуры с 4 до 37°С. Волокна после этого, как было показано, покрываются антигенсвязывающими белками в основном не В-клеточного происхождения. Характеристики этих гаптенсвязывающих молекул, имеющих, по-видимому, Т-клеточную природу, обсуждаются ниже. Обладают ли эти клетки или выделенные из них антигенсвязывающие белки специфичностью по отношению к собственным МНС-молекулам, неизвестно.

Из предшествующего ясно, что изучение связывания антигена оказалось весьма полезным для доказательства клонального распределения специфичности Т-клеток, но не для определения специфичности поверхностных клеточных рецепторов интактных Т-лимфоцитов. Наверняка можно сказать, что в отличие от определенных классов Т-супрессоров, которые, по-видимому, способны сами по себе связывать тест-антиген, Т-клетки, узнающие и (или) отвечающие на антиген в комплексе с собственными МНС-антигенными детерминантами, в отсутствие этих детерминант не связывают тест-антиген с высокой эффективностью.

Почему не удается наблюдать сколько-нибудь существенного связывания тест-антигена Т-клетками, узнающими собственные МНС-антигены, понять не так просто. Было сделано несколько попыток объяснить это, однако ни одно из высказанных предположений не было доказано. Одна из возможностей сводится к тому, что Т- клетки просто не узнают детерминанты нативного тест- антигена, а вместо этого узнают и отвечают на простые пептидные антигенные фрагменты, образующиеся из тест-антигена в результате процессинга или связывания с собственными МНС-молекулами. Таким образом, Т-клетки можно рассматривать как клетки, способные узнавать детерминанты, отсутствующие у тест-антигена и не способные связывать тест-антиген, если он не изменен в результате ассоциации с собственными МНС- молекулами. Эта гипотеза полу чила название «гипотезы измененного своего» (altered self hypothesis). Второе- объяснение заключается в том, что контакт Т- клетки с собственными МНС-антигенными детерминантами вызывает появление на поверхности Т-клетки рецептора к тест-антигену. В полном соответствии с этой гипотезой оказалось, что образование IL-1 является МНС-зависимым, а также то, что IL-1 способен индуцировать специфическое связывание тест-антигена с Т- клетками. Третье объяснение заключается в том, что связывание своих Иа-антигенов с их предполагаемым рецептором на поверхности Т-клетки изменяет конформацию находящегося рядом участка, специфичного по отношению к тест-антигену, вследствие чего связывание тест-антигена Т-клеткой становится возможным. Наконец, не исключено, что Т-клетка сама по себе связывает тест-антиген с низким сродством, а располагающийся рядом участок способен связывать собственные 1а-белки, причем также с низким сродством. Поэтому стабильное связывание будет иметь место лишь в том случае, когда тест-антиген и собственный la-белок ассоции-рованы друг с другом предпочтительно на мембране какой-нибудь клетки. В настоящее время трудно сказать, какое (или какие) из этих предположений окажется верным.

Таким образом, функциональная специфичность Т-клеток и их способность к избирательному связыванию антигена, презентированного в комплексе с соответствующими собственными МНС-антигенными детерминантами, свидетельствует, очевидно, о существовании антигенсвязывающего рецептора на поверхности Т- клетки. Приведенные данные ничего не говорят нам о структуре этого рецептора. Многочисленные попытки подавить связывание антигена с Т-клеткой добавлением определенных антител против Т-клеточных рецепторов не увенчались успехом.