Толерантность при аутоиммунных заболеваниях

а) Центральная толерантность. Для предотвращения аутоиммунных заболеваний необходимы сохранные механизмы толерантности к собственным антигенам. Толерантность к собственным антигенам развивается и поддерживается за счет способности иммунной системы отличать аутореактивные В- и Т-лимфоциты от клеток, не являющихся аутореактивными. Эти процессы начинаются при развитии лимфоцитов в костном мозге и тимусе и контролируются связывающей способностью рецепторов к аутоантигенам во время развития лимфоцита. В- и Т-лимфоциты, которые экспрессируют антигенные рецепторы с аффинностью к аутоантигенам, подвергаются изменению, либо становясь нечувствительными к антигенным стимулам (этот процесс называется «индукцией анергии»), либо меняя рецепторы к антигенам так, что они перестают связывать аутоантигены (этот процесс называется «редактирование рецепторов» и в большей степени относится к аутореактивным В-лимфоцитам), либо, если они излишне прочно связываются с аутоантигенами, они просто уничтожаются в процессе апоптоза. Эти процессы приводят к центральной толерантности к аутоантигенам.

Нарушение центральной толерантности может вызвать аутоиммунные заболевания, что подтверждается развитием APS-1 у людей с нарушениями гена AIRE, который участвует в негативной селекции аутореактивных Т-лимфоцитов.

б) Периферическая толерантность. Несмотря на удаление или модификацию аутореактивных лимфоцитов в тимусе и костном мозге в ходе процессов селекции, некоторые лимфоциты, реагирующие на аутоантигены, созревают и входят в периферическую иммунную систему (то есть негативная селекция несовершенна, возможно, потому что если бы она была таковой, потенциально полезные Т- и В- лимфоциты никогда не прошли бы центральную селекцию в тимусе и костном мозге соответственно). Эти аутореактивные В- и Т-лимфоциты, которые избегают центральной селекции, могут быть активированы при узнавании аутоантигенов; таким образом, чтобы избежать развития аутоиммунитета, необходимы механизмы периферической толерантности.

Существует несколько подобных механизмов, и они включают предотвращение контактов с аутореактивными клетками с аутоантигенами (неосведомленность аутореактивных лимфоцитов), отсутствие необходимых для их активации сигналов, блокирование активированных аутореактивных клеток регуляторными молекулами, например, PD-1 или CTLA-4 и/или активное подавление аутоиммунного ответа другими Т-лимфоцитами. В наиболее важных органах, например, головном мозге, глазах и гонадах иммунологическая неосведомленность — основной механизм избегания аутореактивности при помощи анатомических барьеров, разделяющих ткани и лимфоциты. Активацию последних также можно предотвратить относительным недостатком АПК в этих органах и минимальной экспрессией молекул ГКГ в этих тканях.

Эти структуры называются иммунологически привилегированными, потому что даже пересаженные ткани не стимулируют в них развитие иммунного ответа. Иммунологически привилегированные структуры имеют дополнительные механизмы, которые предотвращают иммунную активацию. Эти процессы — продукция трансформирующего фактора роста β (TGF-β), который может подавлять иммунный ответ, например, в передней камере глаза, а также конститутивная экспрессия лиганда Fas, индуцирующего апоптоз инфильтрирующих активированных лимфоцитов.

Тем не менее, поскольку в некоторых тканях экспрессируются аутоантигены, и в крови циркулируют аутореактивные лимфоциты, сохраняется значимая вероятность того, что эти клетки распознают аутоантигены, экспрессируемые молекулами ГКГ на АПК. Тем не менее такого аутоантигенного сигнала через потенциально аутореактивные антигенные рецепторы недостаточно, и для полноценной активации необходимы дополнительные сигналы (вторые сигналы), подаваемые АПК, например, CD80 и CD86 к CD28 на Т-лимфоцитах. Если АПК не обеспечивает необходимой ко-стимуляции, аутореактивные Т-лимфоциты, которые получили сигнал только через TCR, подвергаются апоптозу или переводятся в состояние анергии. Поскольку для увеличения количества CD80 и CD86 на АПК требуется воспалительный сигнал для АПК, например, от патогенного агента при инфекции, презентация аутоантигенов АПК в отсутствие воспаления не приводит к активации аутореактивных Т-лимфоцитов. Напротив, пептиды патогенных агентов приводят к клеточной активации, поскольку они презентируются иммунной системе в надлежащем воспалительном контексте.

Безусловно, этот регуляторный контроль аутоиммунитета может быть преодолен, если аутоантигены также презентируются в участке воспаления. К счастью, это оказывается достаточно редким событием, и обычно аутоиммунного нарушения, которое развивается по этому механизму, удается избежать.

Аутореактивные лимфоциты, которые активируются в периферических тканях, также могут быть удалены апоптозом (программируемой смертью клетки), и/или их активация может быть остановлена ингибирущими молекулами, которые экспрессируются на аутореактивных лимфоцитах. За первый процесс главным образом отвечает Fas-лиганд (Fas), который экспрессируется на Т-лимфоцитах. Второй процесс может быть реализован при помощи CTLA-4 и PD-1 на активированных Т-лимфоцитах, которые ингибируют и уменьшают активацию Т-лимфоцитов. Потенциальная роль CTLA-4 и PD-1 в контроле аутоиммунитета была показана на мышах, у которых эти гены были генетически элиминированы, и у которых развивались аутоиммунные расстройства. Помимо этого, было выявлено, что генетические полиморфизмы в этих молекулах связаны с аутоиммунными заболеваниями, в том числе СКВ и РА.

Наиболее важно, что предпринимались попытки лечить аутоиммунные заболевания, модулируя ингибирующие пути CTLA-4 и PD-1. В действительности, абатацепт — рекомбинантный химерный белок, состоящий из внеклеточного домена человеческого CTLA-4 и фрагмента Fc домена человеческого IgG1, применяется при лечении РА. Этот препарат, как и CTLA-4, конкурирует с CD28 за связывание с CD80 и CD86, блокируя активацию Т-лимфоцитов и, таким образом, селективно модулируя активацию Т-лимфоцитов. Активация аутореактивных лимфоцитов также активно подавляется по другим механизмам.

Наибольший интерес вызывает описанный ниже механизм иммунной супрессии посредством лимфоцитов, называемых регуляторными Т-лимфоцитами (Tregs).

Развитие системного аутоиммунного заболевания
Механизмы развития системного аутоиммунного заболевания.
На рисунке показаны потенциальные механизмы инициации системных аутоиммунных заболеваний, в данном случае системной красной волчанки,
в том числе генетические и внешние факторы, которые действуют согласованно, нарушая иммунную толерантность к аутоантигенам.
В последующем наблюдаются нерегулируемая иммунная активация и повреждение тканей, что ведет к развитию аутоиммунного заболевания с аутореактивными Т-лимфоцитами и аутоантителами.
AIRE — autoimmune regulator (аутоиммунный регулятор); CTLA-4 — cytotoxic T-lymphocyte antigen-4 (цитотоксический Т-лимфоцитарный антиген-4; FcgR — рецептор к Fc-фрагменту иммуноглобулина G; ГКГ—главный комплекс гистосовместимости; PD-1 — programmed cell death 1 (ген программируемой смерти клетки-1); РТ-PN22 — proteintyrosinephosphatase 22 (протеинтирозин-фосфатаза 22).

в) Регуляторные Т-лимфоциты. Представление о том, что определенные Т-лимфоциты могут регулировать иммунный ответ, существует с 1970-х годов. Эти клетки, которые Гершон исходно назвал супрессорные клетки, оставались практически не изученными, и механизмы супрессии не были определены. После открытия этих клеток им не уделялось внимания более десяти лет, пока отдельные исследователи, а именно Sakaguchi, не сообщили о модуляции иммунного ответа CD4+ Т-лимфоцитов, экспрессирующих CD25 (альфа-цепь рецептора ИЛ-2), а также Т-лимфоцитов, продуцирующих TGF-β и ИЛ-10. В настоящее время клетки с иммунными регуляторными функциями называют Tregs. К настоящему времени выделено несколько подгрупп Tregs, в том числе 1) естественно появляющиеся CD4+ CD25+ Tregs, экспрессирующие белок репрессор транскрипции forkheadbox P3(Foxp3); 2) CD4+ Т-лимфоциты, продуцирующие IL-10, называемые Tregs типа 1 (Trl);3) CD4+ Т-лимфоциты,продуцирующие TGF-β, называемые Т-хелперы 3 (Th3) и 4) CD8+ Т-лимфоциты, продуцирующие IL-10 или TGF-β.

г) CD4+ CD25 регуляторные Т-лимфоциты. Наиболее хорошо изучены естественно появляющиеся CD4+ CD25+ Foxp3+ Т-регуляторные лимфоциты (FOXP3+ Treg), образующиеся в тимусе. Потенциальная роль этих Tregs в контроле развития аутоиммунитета была исходно показана в исследованиях, в которых суспензии Т-лимфоцитов мыши были перенесены в конгенных мышей, лишенных тимуса. У мышей, получавших суспензии, лишенные CD4+ CD25+ Т-лимфоцитов, развивались аутоиммунные синдромы, в том числе тиреоидит, гастрит, инсулит, сиалоаденит, адреналит, оофорит, гломерулонефрит и полиартрит. Напротив, у безтимусных мышей, которые получали цельные суспензии Т-лимфоцитов, аутоиммунные расстройства не развивались, что указывает на роль CD4+ CD25+ Т-лимфоцитов в предотвращении аутоиммунных заболеваний. Затем были показаны ингибирующие эффекты CD4+ CD25+ Tregs на различных животных моделях аутоиммунных заболеваний, в том числе коллаген-индуцированного артрита и аутоиммунного диабета.

Тем не менее не все CD4+ CD25+ Т-лимфоциты имеют иммунорегуля-торные функции, поскольку количество CD25 увеличивается при активации Т-лимфоцитов. Таким образом, последующие исследования маркеров, специфичных для этих лимфоцитов, привели к обнаружению CD39, CD 103, CTLA-4, глюкокортикоид-индуцированного рецептора ФИО (GITR), гена активации лимфоцитов-3 (LAG-3), рецептора интерлейкина 7 и Foxp3. Наиболее многообещающей считается группа Foxp3. Наибольшее внимание в данной группе привлекает Foxp3. Разрыв данного гена у мышей приводит к аутоиммунным заболеваниям, тогда как повышенная экспрессия Foxp3 в Т-клетках вызывает экспансию CD4+Т-лимфоцитов с иммуносупрессивной функцией. Более того, CD4+ CD25+ Т-лимфоциты, в которые был перенесен Foxp3, приобретали иммуносупрессивную функцию. Хотя, прежде считалось, что FoxP+ регуляторные Т-лимфоциты развиваются только в тимусе, исследования определили, что CD25- CD4+ Т-лимфоциты на периферии могут превращаться в FoxP3+ Treg-подобные клетки, выполняющие иммунорегуляторную функцию с участием стимуляции Т-клеточного рецептора, ИЛ-2 и TGF-β. Последние, в свою очередь, теперь называются адаптивные или индуцируемые FoxP3+ регуляторные Т-лимфоциты (FOXP3+iTreg), а клетки из которых они образуются естественные FoxP3 регуляторные Т-лимфоциты (nTreg).

Несмотря на то что точный механизм(ы), по которому естественно появляющиеся CD4+ CD25 Tregs подавляют аутореактивные Т-лимфоциты, не вполне понятен, необходим контакт клетка-клетка, и, по-видимому, требуется CTLA-4. CTLA-4, экспрессируемые на Tregs, взаимодействуют с CD80 и CD86, экспрессируемые на АПК, а также на целевых Т-лимфоцитах; однако CD80 и CD86 — лиганды к CTLA-4, обычно экспрессируются на АПК, они также обнаружены на активированных CD4+ Т-лимфоцитах. Эти молекулы, вероятно, взаимодействуют с CTLA-4, который экспрессируется на CD4+ CD25+ Т-лимфоцитах, запуская передачу сигнала «снаружи внутрь», что приводит к иммунносупрессии. ИЛ-2, по-видимому, участвует в активации и поддерживании этих клеток. ИЛ-2 может усиливать экспрессию FoxP3 через активацию STAT5.

Представляется интересным, что CD25, IL-2 рецептор альфа-цепи, может участвовать в механизме супрессии FoxP3+ регуляторных Т-лимфоцитов путем абсорбции ИЛ-2 и соответственно в дальнейшем снижая доступность этого цитокина для других Т-лимфоцитов. Эти же регуляторные Т-лимфоциты также экспрессируют CD39 (эктонуклеозидтрифосфат дифосфогидролазу-1) и CD73 (экто-5-нуклеотидазу), которые вырабатывают перицеллюлярный аденозин, обладающий иммунносупрессивной активностью, катализируя внеклеточные нуклеотиды. FoxP3+ регуляторные Т-лимфоциты могут снижать активность Т-лимфоцитов через стимуляцию продукции ДК энзима индоламин-2,3-диоксигеназы (IDO). Последняя, в свою очередь, катализирует превращение эссенциальной аминокислоты триптофана в токсичный для Т-лимфоцитов кинуренин. Кроме того, FoxP3+ регуляторные Т-лимфоциты вероятно используют множество механизмов подавления Т-клеточной функции. Наиболее многообещающей считается группа Foxp3. B отличие от исследований на животных, данные о CD4+ CD25+ Tregs при аутоиммунных заболеваниях человека относительно немногочисленны. При СД типа 1 —типичном примере органспецифичного аутоиммунного заболевания, показана значительно меньшая частота встречаемости CD4+ CD25+ Tregs, чем у здоровых людей контрольной группы или пациентов с СД 2, что свидетельствует о роли этих клеток в развитии заболевания.

Тем не менее, в нескольких исследованиях показано, что у пациентов с СД 1 типа в сравнении с группой контроля нет различий по частоте повторения CD4+ CD25+ регуляторных Т-лимфоцитов и аллельных вариаций гена FOXP3, хотя ингибиторная функция этих клеток нарушена. Также не было различий в частоте встречаемости CD4+ CD25+ Т-лимфоцитов и их функциональных маркеров, в том числе Foxp3, у пациентов с APS-II, который проявлялся болезнью Аддисона, СД типа 1 и аутоиммунным заболеванием щитовидной железы, а также у пациентов в контрольной группе с отдельными аутоиммунными эндокринопатиями и у здоровых доноров. Тем не менее у CD4+ CD25+ Tregs пациентов с APS-II была снижена супрессивная способность. Эти данные позволяют предположить, что при аутоиммунных эндокринопатиях, в том числе СД типа 1 и APS-II, может быть нарушена супрессивная функция CD4+ CD25+ Tregs.

Также изучали роль CD4+ CD25+ Tregs в развитии СКВ и РА — типичных системных аутоиммунных заболеваний Большинство исследований CD4+ CD25+ регуляторных Т-лимфоцитов у людей, больных волчанкой, показало меньшую представленность этого подтипа клеток, предполагая их потенциальное участие в развитии СКВ. Изучали CD4+ CD25+ Tregs в периферической крови и синовиальной жидкости при РА. Частота встречаемости CD4+ CD25+ Tregs в последней была выше, чем в периферической крови, однако значимого различия в количестве CD4+ CD25+ Tregs в периферической крови между больными и контрольной группой выявлено не было. Представляют интерес, опубликованные данные о снижении супрессивной функции CD4+ CD25+ регуляторных Т-лимфоцитов по сравнению с CD4+ CD25+ Т-лимфоцитами при РА. Более того, эти нарушения устранялись после анти-ФНО-α терапии. Эти факты свидетельствуют о том, что при РА нарушена функция, но не количество CD4+ CD25+ Tregs.

д) Другие регуляторые Т-лимфоциты. В отличие от CD4+ CD25+ Tregs, которые появляются естественным путем, другие регуляторные Т-лимфоциты могут быть индуцированы in vivo и in vitro. Эти клетки — Tr1, Th3 (CD4+ Т-лимфоциты,продуцирующие большое количество TGF-β), CD28+ Т-лимфоциты, которые появляются при иммунной стимуляции, например, созданной хроническими инфекциями. Например, при хроническом гепатите С, вирусах Эпштейна-Барр (ВЭБ), инфицировании микобактерией туберкулеза или нематодой Onchocercavolvulus могут образовываться патоген-специфичные Tr1-клетки, выделяющие большое количество IL-10, который может подавлять антиген-специфичные или неспецифичные ответы Т-лимфоцитов. Эти клетки могут также образовываться после проникновения чужеродного антигена перорально. Иммуносупрессивные механизмы, в которых участвуют Tr1 и ThЗ, зависят от продукции IL-10 и TGF-β больше, чем от непосредственного контакта «клетка-клетка», как в случае естественных Tregs.

CD8+ Т-лимфоциты могут также обладать иммуносупрессивной активностью. У мышей с дефицитом CD8+ Т-лимфоцитов развивается экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит (ЭАЭ) — животная модель рассеянного склероза. Тем не менее ЭАЭ у тех же животных протекал более мягко после адоптивного переноса CD8+ CD28+ Т-лимфоцитов. Более того, CD8+ CD28+, но не CD8+ CD28+ Т-лимфоциты in vitro подавляли продукцию интерферона γ (IFN-γ) CD4+ Т-лимфоцитами,специфичными к гликопротеину миелина олигодендроцитов — аутоантигену при ЭАЭ. Для такой супрессии требуется контакт «клетка-клетка», и она обусловлена ингибированием увеличения количества ко-стимулирующих молекул на АПК, что ведет к снижению ко-стимуляции CD4+ Т-лимфоцитов. Предполагают потенциальную роль CD8+ Т-лимфоцитов в улучшении состояния при волчаночноподобных заболеваниях у мышей.

При инъекции искусственного пептида, называемого pConsensus, который был разработан на основании Т-лимфоцитарных стимулирующих VH последовательностей, обнаруженных у склонной к волчанке линии мышей [NewZealand Black (NZB) х NewZealandWhite (NZW)]F1, снижался уровень патогенных антител anti-dsDNA и повышалась выживаемость. Эта протекция частично зависела от образования периферических TGF-β и Fохр3-экспрессирующих и ингибирующих CD8+ Т-лимфоцитов; предполагают, что CD8+ Т-лимфоциты с регуляторной активностью могли бы потенциально влиять на течение аутоиммунных заболеваний.

е) Т-хелперы 17 (Th17). ИЛ-17 (ИЛ-17А), высокоактивный провоспалительный цитокин, играет важную роль в защите млекопитающего от воздействий внеклеточных бактерий и грибов. ИЛ-17 продуцируется, прежде всего, из особого подкласса CD4+ Т-лимфоцитов, которые называются Т-хелперы 17(Th17), хотя этой функцией обладают и CD8+ и γδ Т-лимфоциты, а также CD3+CD4CD8(«double negative» или DN) Т-лимфоциты и NK-клетки. Для созревания Th17 необходимы ИЛ-1β, ИЛ-6, TGF-β, ИЛ-21, and ИЛ-23 цитокины. К тому же, согласно исследованиям CD4+ Т-лимфоциты, экспрессирующие ИЛ-1 рецептор I или ИЛ-23 рецептор, также обладают способностью продуцировать ИЛ-17. Развитие Th17 регулируется посредством факторов транскрипции RORγt («орфанный» рецептор, связанный с ретиноевой кислотой) (человеческий ортолог RORC), RORa, и IRF4. Помимо ИЛ-17 Th17 продуцируют ИЛ-17F, ИЛ-22, и ИЛ-26-17F, ИЛ-22, ИЛ-26, а также хемокин CCL20. Th17 обычно экспрессируют CD 161, с-тип рецептора лектина, ассоциированного с естественными киллерами, и рецепторы хемокина CCR4 и CCR6

Эти молекулы используются для выделения Th17. ИЛ-17 индуцирует выработку цитокинов (ИЛ-6, ИЛ-8, GM-CSF и G-CSF), хемокинов (CXCL1 и CXCL10) и металлопротеиназ из клеток-мишеней, включая эпителиальные клетки и фибробласты. ИЛ-17 мощно активирует и направляет нейтрофилы путем индукции GMCSF и продукции ИЛ-8, осуществляя нейтрофил-опосредованный воспалительный ответ. Скрытая роль ИЛ-17 в аутоиммунитете была продемонстрирована в исследованиях ЭАЭ и КИА на мышах, моделях рассеянного склероза и РА соответственно, а также на моделях мышиной волчанки. Повышение уровня ИЛ-17 в крови и тканях, как и увеличение периферических Th17 клеток были обнаружены у пациентов, больных псориазом, воспалением кишечника и СКВ. Также предполагается их патогенетическая роль в воспалительных заболеваниях у человека.

В последних исследованиях было обнаружено, что ИЛ-17 может способствовать большей выживаемости и пролиферации В-клеток в комплексе с фактором активации В-клеток (BAFF). Это может быть дополнительным механизмом поддержания ИЛ-17 воспалительных аутоиммунных заболеваний, например, волчанки и PC, где патогенетическую роль играют аутоантитела.

- Рекомендуем далее ознакомиться со статьей "Врожденный иммунитет при аутоиммунном заболевании"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 7.2.2019

Ваши замечания и вопросы: