Хаитов P.M., Игнатьева Г.Л. Иммунология

Подождите немного. Документ загружается.

IL-4

IL-5

IL-10

IL-3

Фактор

некроза

опухолей

(TNF-α)

Th2;

TCRVCD4

/CD8-

Th2

ThI,

Th2,

некоторые

CDS

Thl,

неко-

торые Th2 и

CD8

Стимулирует

дифференци-

ровку: пере-

ключение

на классы Ε

и G1;

MHC-II

Стимулирует

дифференци-

ровку и био-

синтез

IgA

t MHC-II

Выживание

и дифферен-

цировка Th2

Ингибирует

дифференци

ровку Thl

Ингибирует

активацию

Ингибирует

продукцию

цитокинов

Активирует,

индуцирует

NO-синтазу

Стимулирует

дифференци-

ровку тучных

клеток

Стимулирует

пролифера-

цию и диф-

ференцировку

эозинофилов

Костимулятор

пролифера-

ции предше-

ственников

тучных кле-

ток

Фактор роста

ранних пред-

шественников

всех ростков

миелопоэза

Полное

отсутствие

Th2

Резистент-

ность

септическому

шоку, вы-

званному

грамотрица-

тельными

бактериями

Продолжение таблицы

Цитокин

Гранулоцит-

моноцит-

колониести-

мулирующий

фактор

(GM-CSF)

Трансформи-

рующий

фактор роста

β (TGF-β)

Τ-субпопу-

ляция—про-

дуцент

ТЫ,

некото-

рые

Th2

CD8

CD4

(Th3)

Действие на различные клетки-мишени

В-лимфоциты

Стимулирует

дифференци-

ровку

Ингибирует

пролифера-

цию; пере-

ключает син-

тез иммуно-

глобулинов

на

IgA

Т-лимфоциты

Ингибирует

пролифера-

цию

макрофаги

Активирует

Ингибирует

активацию

лейкоциты

Усиливает

пролифера-

цию и

диф-

ференцировку

гранул

оцитов.

макрофагов и

дендритных

клеток

Активирует

нейтрофилы

другие

клетки тела

Стимулирует

пролифера-

цию фибро-

бластов

Что происходит

при knock-out

гена цитокина

•

Смерть в

возрасте

около 10 нед

Приведем данные о биологических эффектах в разных клет-

ках-мишенях наиболее охарактеризованных цитокинов Т-лим-

фоцитов (табл. 7.6).

7.3.3.1.

Хемокины

Хемокины —

это_^щтокины

специального назначения: они

привлекаю1_в_.очаг

воспаления лимфоциты и лейкоциты из

циркулирующей крови.

Молёкулы_хемокинов

невелики, состо-

ят

~йз~~бб—76

аминокислотных остатков.

Они._обладают

свой-

ством

связываться^

молекулами

межклеточного матрикса, с

одной

стСроны,

и обратимо связывать свои молекулы-лиган-

ды на мембране

клетки-мишени,

с другой. Хемокин диффун-

дирует

jOT__KJieTKH

jipogy4eHTa

по

межклеточному

матриксу,

при

это^создается:

градиент

его_

концентрации, нарастающей

по

мере_гг£иближения

к месту продукции хемокина. Нужный

лимфощи.иди

лейкоцит «прыгает» по молекулам хемокина,

фиксированным на матриксе, как с кочки на кочку.

В_насто-

ящее время идентифицировано не менее 40

хемокиновГ

По

особенностям химической структуры, а именно по

конфигурации остатков цистеина (в однобуквенном обозна-

чении С) в N-конце молекулы хемокины делят минимум на

6 групп (семейств):

• СС — содержат два остатка цистеина подряд;

•

ELR

-CXC

— содержат в том же месте два остатка ци-

стеина, разделенных вариабельной аминокислотой (X),

перед ними расположены остатки глутамина (Е), лей-

цина (L), аргинина (R) — такие хемокины являются

аттрактантами

для нейтрофилов;

•

ELR~-CXC

— содержат в том же месте два остатка ци-

стеина, разделенных вариабельной аминокислотой

(X),

перед ними расположены другие аминокислоты (не

Glu—Leu—Arg)

— такие хемокины являются аттрактант-

ными для лимфоцитов;

• С — содержит один остаток цистеина в гомологичном

месте молекулы;

• СХХХС (или СХЗС) — содержат два остатка цистеина,

разделенных какими-либо 3 аминокислотными остатка-

ми;

• 6-цистеин-СС — содержат, кроме двух остатков цистеи-

на, еще один остаток цистеина в 6-м положении.

Приведем краткую характеристику ряда хемокинов с ука-

занием рецепторов для них, если они известны (табл.

7.7).

Рецепторы для хемокинов в последние

годы

привлекают к

себе особое внимание: появились факты, свидетельствующие

о том, что вирус иммунодефицита человека (по крайней мере

некоторые его квази-виды) «пользуется» некоторыми указан-

183

Таблица

Семейство

ELR+-CXC

ELR--CXC

СС

7.7. Хемокины и их рецепторы

Хемокины

Лимфо-

тактин

IL-8

GROa

GRO/3

GROy

ENA-78

LDGF-PBP

GCP-2

PF4

Mig

IP-10

SDF-la/0

MlP-loi

MIP-10

MIP-3a

М1Р-ЗД

MDC

TECK

TARC

RANTES

Хромосома,

в которой

локализо-

ван ген

Клетки-мишени

Т-лимфоциты, NK

Нейтрофилы,

базофилы,

Т-лимфоциты

Нейтрофилы

Фибробласты,

нейтрофилы

Нейтрофилы

Фибробласты

Активированные

Т-лимфоциты

Активированные

Т-лимфоциты

(ТЫ > Th2)

CD34

клетки

костного мозга,

Т-лимфоциты,

дендритные клетки

Моноциты/макро-

фаги,

ТЫ

> Th2, NK,

базофилы, дендритные

клетки, В-лимфоци-

ты, клетки костного

мозга

Моноциты/макро-

фаги, Thl>Th2, NK,

базофилы, дендрит-

ные клетки, клетки

костного мозга

Т-лимфоциты памяти,

мононуклеары пери-

ферической крови,

дендритные клетки

костного мозга

Неиммунные

Т-лимфоциты

Дендритные клетки,

моноциты

(?),

NK, Th2 > ТЫ

Макрофаги, дендрит-

ные клетки, тимоциты

Перевивные линии

Т-клеток

Моноциты/макрофаги,

Т-лимфоциты памяти

Рецеп-

тор(ы)

XCR1

CXCR1,

CXCR2

CXCR2»1

CXCR2

CXCR3

CXCR4

CCR1,

5, 9

CCR1,

CCR6

CCR7

CCR4

CCR1,

184

Продолжение таблицы

Семейство

6-Цистеин

СС

СХХХС

(или СХЗС)

Хемокины

НСС-1

НСС-4

DC-CK1

МСР-1

МСР-2

МСР-3

МСР-4

Эотаксин

Эотаксин-

2/MPIF-2

1-309

MIP-5/

НСС-2

MPIF-1

6Ckine

Фрактал

кип

Хромосома,

в которой

локализо-

ван ген

Клетки-мишени

(ТЫ > Th2), NK,

базофилы, эозинофи-

лы, дендритные клетки

Моноциты

Неиммунные Т-лим-

фоциты

Т-лимфоциты,

моно-

циты, базофилы

Т-лимфоциты,

моно-

циты, базофилы,

эозинофилы

Т-лимфоциты,

моно-

циты, базофилы,

эозинофилы, дендрит-

ные клетки

То же

Эозинофилы

Эозинофилы, базо-

филы, Т-лимфоциты

Нейтрофилы

(только ТСА-3),

Т-лимфоциты

Т-лимфоциты,

моно-

циты, дендритные

клетки, нейтрофилы (?)

Моноциты, неактивные

Т-лимфоциты, нейтро-

филы (?)

Неиммунные Т-лим-

фоциты, В-лимфоци-

ты, мезангиальные

клетки (?)

Т-лимфоциты,

моно-

циты, нейтрофилы

Рецеп-

тор(ы)

CCR9

CCR2, 9

CCR2, 3, 9

CCR3, 9

CCR3

CCR8

CCR1, 3

CX3CR1

Примечание.

Расшифруем некоторые аббревиатуры для обозначения хе-

мокинов, но обращаем ваше внимание на то, что в настоящее время в ли-

тературе встречается множество синонимов. Это свидетельствует о том, что

мы пока не достигли той глубины знания, которая позволяет унифициро-

вать номенклатуру на международном уровне. MIP-1 — macrophage

inflammatory

protein-1

— воспалительный

протеин-1

макрофагов; МСР-1 (2,

3, 4) — monocyte-chemoattractant protein-1 (2, 3, 4) — протеин-хемоаттрак-

тант для

моноцитов-1

(2, 3, 4); RANTES — regulated upon activation, normal

Τ expressed and secreted. RANTES вырабатывается нормальными иммунными

Т-лимфоцитами

на

3-й

— 5-е сутки от начала активации лимфоцита. Кроме

Т-лимфоцитов, RANTES продуцируют фибробласты и клетки эпителия по-

кровных тканей после их стимуляции IL-1 и/или фактором некроза опухо-

лей TNF. RANTES является хемоаттактантом для Т-лимфоцитов, моноцитов

и эозинофилов.

185

ными рецепторами для проникновения в клетки человека. При

всем разнообразии конкретных форм все рецепторы для хе-

мокинов имеют похожую характерную третичную структуру —

«гармошку» из 7 трансмембранных слоев G-связывающих про-

теинов.

Т.3.3.2. Рецепторы для цитокинов

По структуре рецепторы для цитокинов делят на 3 семейства:

• рецепторы для гематопоэтинов;

• рецепторы для фактора некроза опухолей (TNFR);

• рецепторы для хемокинов.

Кроме того, некоторые вирусные белки на поверхности

клеток связывают ряд цитокинов, например белки цитомега-

ловируса связывают такие хемокины, как RANTES,

МСР-1,

ΜΙΡ-1α,

ΜΙΡ-1/3.

Молекулы

гликозаминогликанов

на поверх-

—н-оети

клеток эндотелия связывают хемокины, например

RANTES. Такое связывание не вызывает проведение сигнала

"внутрь эндотелиальных клеток. Его предназначение иное:

RANTES на поверхности эндотелия связывает за рецепторы

~<<к

себе» лейкоциты из потока крови, что обеспечивает их

экстравазацию и попадание в очаг воспаления в ткани.

Рецепторы из семейства гематопоэтиновых представляют

собой гетеродимерные молекулы. Это семейство включает

β- и у-цепи рецептора для

IL-2;

рецепторы для

IL-3,

4, 5,

6, 7, 9 и 15; рецептор для

GM-CSF;

рецептор для эритропо-

этина; рецептор для гормона роста. У рецепторов для

IL-3,

IL-5

и GM-CSF одинаковая

β-цепь.

рецепторов_для_1Ь-2,

4, 7, 9

цА^^^ожЗШШШ^^^Ш^ъ.

Е'сть~варйанты

рецептора

~Трю~ТЕ72:

1-й — высокоаффинный (связывает лиганд с

ΙΟ""

Μ),

состоит из 3 цепей:

(мол. масса 55

000),

β (мол. масса

75 000, CD122) и у (мол. масса 64 000). Как гетеротример этот

рецептор экспрессирован на Т-лимфоцитах памяти, некото-

рых В-лимфоцитах и ΝΚ; 2-й вариант — низкоаффинный

рецептор — это только одна

α-цепь

ΙΟ'

Μ (CD25). Моле-

кула CD25 экспрессирована на активированных Т- и В-лим-

фоцитах, моноцитах. Гетеродимер

IL-2Rj3y

связывает лиганд

ΙΟ-

Μ.

Рецепторы из семейства рецепторов для TNFR представля-

ют собой одну трансмембранную полипептидную цепь. К ним

относят: TNFR-I и II, молекулу CD40, Fas (CD95), CD30 и

CD27, рецептор для фактора роста нервов (NGF-R).

Рецепторы семейства

хемокиновых

представляют собой

трансмембранную 7-слойную «гармошку» и включают по

крайней мере рецепторы для

IL-8,

MIP-1, МСР-1 и NAP-2.

Схема структуры рецепторов к цитокинам показана на рис.

7.4.

186

Суперсемейство

иммуноглобулинов

IL-1R

I типа

IL-1R

типа

Семейство рецепторов дляТ1МР

ρ75

TNFR

I типа; TNFR II типа, CD40; Fas,

CD30, CD27; NGFR (рецептор для фактора

роста нервов)

р55

Ди-и

трицепные рецепторы

Рецепторы для IL-2, 3, 4, 5, 6, 7, 9 и 15;

GM-CSF; Еро (эритропоэтина); рецептор для

гормона роста

α-цепь р-цепь γ-цепь

Семейство рецепторов для хемокинов

Рецепторы для

IL-8,

PF4

MIP-1

и др.

7-складчатая трансмембранная

"гармошка"

Рис.

7.4. Структурные семейства рецепторов для цитокинов.

Приведем более подробный список известных на сегодня

рецепторов для хемокинов семейства СС, а также молекул,

не являющихся только рецепторами для цитокинов, но спо-

собных связывать те или иные конкретные цитокины (табл.

7.8). Эта информация в определенных аспектах имеет большое

не только научное, но и практическое значение. Например,

один из вариантов рецепторов для хемокинов CCR5 оказался

значимым кофактором для проникновения

ВИЧ-1

в клетки.

Вероятно, он не единственный.

При проведении сигналов от разных рецепторов для раз-

личных цитокинов тем не менее происходят общие внутри-

клеточные события; цитоплазматические участки рецепторов

187

Таблица 7.ί

Рецептор

CCR1

CCR2

CCR3

CCR4

CCR5

CCR6

CCR7

CCR8

CCR10

CMV

US28

DARC

Гликозамино-

гликаны

ί.

Рецепторы для

хемокинов

семейства СС

Лиганды

М1Р-1«,

RANTES, МСР-3, MIP-5,

Lkn-1

МСР-1,

МСР-3, МСР-4

Эотаксин,

эотаксин-2/МРШ-2,

RANTES,

МСР-2, МСР-3, МСР-4, MIP-5,

Lkn-1

TARS

ΜΙΡ-1α,

RANTES,

ΜΙΡ-\β

Exodus-

l/IARC/MIP-3

ос

ELC/MIP-3J3

1-309

MCP-1,

MCP-3,

RANTES, МСР-4

МСР-1, RANTES,

MIP-1«,

MIP-1J3

RANTES и другие хемокины семейств СС и

CSfC

RANTES и др. Это

«несигнализирующий»

рецеп-

тор

Примечание.

CCR — рецептор для хемокинов семейства СС;

CMV

US28

— протеин

цитомегаловируса;

DARC — антиген группы крови

Duffi,

эту же молекулу использует малярийный плазмодий для проникновения в

эритроциты, DARC связывает многие хемокины не только семейства СС,

но и СХС; Lkn-1 — лейкотактин; МРС —

моноцитарный

хемоаттрактант-

ный протеин; MPIF — миелоидный ингибиторный фактор; TARS — thymus

and activation regulated

cheniokine;.

LARS — liver and activation regulated

chemokine;

MIP

— макрофагальный воспалительный протеин.

для цитокинов ассоциированы с киназами определенного се-

мейства, называемого Janus.

Название Janus происходит от имени двуликого древнеримского

бога Януса и объясняется тем, что в молекулах киназ этого семей-

ства обязательно присутствуют два домена: один является собствен-

но ферментом — киназой (JH1, в активном центре молекулы со-

держатся аминокислотные остатки

KE/DYY);

второй — псевдокиназ-

ный домен (JH2), осуществляющий регуляторные в отношении ки-

назной активности функции. Всего в молекуле Janus 7 доменов, 5

из которых используются для обеспечения связывания с лигандами.

Известно 4 члена этого семейства, близких по структуре:

2. Их молекулярная масса составляет

JKA+JlUJ

от НО 000 до 140 000. Эти киназы в клетке ассоциированы с

разными цепями рецепторов для цитокинов. После связыва-

ния рецептора с цитокином киназы Janus фосфорилируют

внутриклеточные участки цепей рецепторов по остатку тиро-

зина, после чего к этим участкам через

8Н2-домен

могут

присоединяться молекулы из семейства STAT (signal

transducers and activators of transcription) — проводники сиг-

налов и активаторы транскрипции. Затем те же киназы Janus

фосфорилируют молекулы STAT по остатку тирозина. Фосфо-

рилированные STAT отделяются от внутриклеточных цепей

188

рецептора для цитокина, димеризуются (гомо- или гетеро-)

и в виде димера физически перемещаются в ядро, где всту-

пают в связь с ДНК и активируют транскрипцию. В ДНК

димеры STAT находят полупалиндромные последовательнос-

ти нуклеотидов

TTN

и «садятся» на них «верхом». Для

того чтобы началась транскрипция с ДНК, необходимо уча-

стие еще так называемых коактиваторных протеинов, которы-

ми могут быть, например, рецепторы для глюкокортикоидов,

протеины N-Myc, СВР/рЗОО и др. Показано, что онкопроте-

ин аденовирусов Е1А способен блокировать функции STAT1

(пример механизма повреждения иммунных функций при аде-

новирусных инфекциях).

Описано 7 молекул

STATj_l,

5a, 5в,

_Их_М°ле-

кулярная масса

составляетот

2ЯГ

000 до

ТТЗ~ТНУб7

N-концевые

домены молекул STAT используются для их димеризации.

Существуют также спиральный домен, центральный ДНК-свя-

зывающий домен,

8Н2-домен

и С-концевой домен (он обес-

печивает собственно активацию транскрипции с ДНК). В мо-

лекулах STAT существуют консервативные остатки тирозина.

Их фосфорилирование необходимо для димеризации. С-кон-

цевой домен фосфорилируется по остатку серина. Ниже при

описании отдельных цитокинов мы приведем ряд известных

экспериментальных данных о молекулярных механизмах про-

ведения сигналов от конкретных рецепторов для цитокинов.

7.3.3.3. Биологические свойства пар цитокин —

ν-

клетка-мишень

Приведем краткую феноменологическую харакеристику наибо-

лее изученных цитокинов, но еще раз подчеркнем, что био-

логический эффект не является свойством цитокина, а опре-

деляется характером дифференцировки клетки-мишени —

носителя рецептора для данного цитокина. Напомним, что се-

мейством называют гомологичные по структуре молекулы,

синтезируемые с гомологичных по составу генов, которые

когда-то произошли путем дупликаций одного предкового

гена и дивергировали в

эволюции

в той или иной мере.

Семейство цитокинов —

гематопоэтинов.

Общность их струк-

туры состоит в том, что полипептид формирует 4 спираль-

ных домена.

Еро

(эритропоэтин):

в молекуле 165 аминокислот-

ных остатков, мономер. Рецептор — EpoR. Клетки-продуцен-

ты — клетки почки и гепатоциты. Биологический эффект:

стимуляция эритропоэза. Нокаут гена Еро или гена рецепто-

ра для него приводит к гибели

^)дгаыизма_а.

эмбриональном

периоде. - ""

Интерлейкин-2 (IL-2): в молекуле 133 аминокис-

лотных остатка, мономер.

Рецепторы:/СО25

^а-цепь),

CD122

{

- •-""-• 189

(/3-цепь)

и CD132 (у-цепь). α-Цепь связывает лиганд, β- и

у-цепи обеспечивают проведение сигнала.

β-Цепь

в клетке ас-

социирована

с киназой Jakl, у-цепь —-^

килазой

Jak3.

"^Зепь_общая

рецепторов^

для

IL-2+jLJ^JljiJ^iy

людей

с деструктивной

т^уТЕциёй

гене

у-цепи или в гене киназы

Jak3 имеется тяжелый комбинированный иммунодефицит с

полным отсутствием Т-лимфоцитов и NK и с дефектами

В-лимфоцитов. Анализ нокаута соответствующих генов у мы-

шей показывает, что главный компонент в патогенезе имму-

нодефицита в данном случае — отсутствие сигналов от IL-7.

Клетки — продуценты IL-2: активированные Т-лимфоциты

(субпопуляция

ТЫ).

В проведении сигнала от IL-2 участвуют

молекулы STAT5a, 5b, 3 и 1. Они связываются с фосфорили-

рованным остатком тирозина в

jS-цепи

рецептора. Молекула

STAT5 образует не только гомодимеры, но и гетеродимеры,

в том числе с рецепторами для глюкокортикоидов. Таким

образом, глюкокортикоиды на этом этапе развития иммунно-

го ответа способны вызывать

трансактивирующий

эффект (а

не иммуносупрессорный). Нокаут гена

STAT5

приводит к

тому, что '/

животных умирает перинатально от невыяснен-

ных пока причин, выжившие особи сильно отстают в росте,

самки бесплодны и с дефектом развития молочных желез, от-

сутствуют NK, нарушена пролиферация лимфоцитов. Нокаут

гена STAT3 приводит к ранней эмбриональной летальности

(на 6-е сутки развития). STAT3 участвует в проведении сигна-

лов, кроме как от

IL-2,

еще от IL-6 и 10. Известен и альтер-

нативный путь проведения сигнала от рецептора для IL-2 —

через

β-цепь

и фосфатидилинозитол-3-киназу, которая ассо-

циирована с Jakl и индуцирует синтез антиапоптозных

про-

PJLJ^U^Lii_SbJL

Конкретные

гены^которые

активируются сигналом от IL-2,

неизвестны, кроме гена

α-цепи

рецептора для самого IL-2

(CD25). Основные биологические эффекты от сигнала IL-2 —

стимуляция пролиферации Т- и NK-клеток. Нокаут гена IL-2

приводит к резкому снижению пролиферации Т-лимфоцитов

и досрочному апоптозу Т-лимфоцитов.

Нока^т_гена

IL^TRa^

приводит к недоразвитию

Т^шмфоцитов.'Т1окаут

r_ejfJa~TL-2R./?

приводит_к__2азвитию

аутоиммунных

процесбовТ^авйсящих

от_

Т^йЩТПН"гена"

^егШТт]шшдит~к

развитию тя-

ф (

^у

жёлого

комбинированного иммунодефицита (за счет отсут-

ствия сигналов от IL-7, рецептор для которого имеет ту же

у-цепь).

Интерлейкин-3

(IL-3), мультиколониестимулирую-

щий фактор, костимулятор пролиферации и дифференциров-

ки всех ранних ростков гемопоэза. В молекуле 133 аминокис-

лотных остатка, мономер. Рецептор —

CD123

(β-цепь).

Клет-

ки-продуценты: Т-лимфоциты, эпителиальные клетки стромы

тимуса. Нокаут гена IL-3 приводит к нечувствительности тка-

190