Микроокружение для дифференцирующих лимфоцитов в тимусе

Два наблюдения: необходимость тимуса для накопления функционально зрелых Т-клеток на периферии и высокая гибель активно пролиферирующих тимоцитов in situ, указывают на тот факт, что в тимусе происходят те основные события, которые определяют полноценность работы всей Т-системы. Подобная феноменология требовала выяснения, по крайней мере, двух вопросов: каков биологический смысл массовой гибели клеток в тимусе и как формируются субпопуляции клоноспецифических Т- клеток (Т- киллеров, Т-хелперов) в органе?


Рис. 7.1. Значение эпителиального микроокружения тимуса для дифференцирован костномозговых предшественников до зрелых Т-клеток.

Мутантные мыши scid имеют полноценный тимус, однако Т-клетки не образуются, так как имеется дефект рекомбинации генов для антиген распознающих рецепторов (1). Другая мутантная линия мышей — nude — также неспособна к формированию Т-клеток из-за отсутствия тимуса: у этой линии мышей обнаруживается только рудимент органа (2). Трансплантация клеток костного мозга мышей nude мышам scid обеспечивает развитие Т-клеток (3). Опыт демонстрирует наличие у мышей nude полноценных костномозговых предшественников Т-клеток. При трансплантации мышам nude тимуса от мышей scid восстанавливается образование Т-клеток у nude-хозяина. Эта форма трансплантации показывает роль эпителиального микроокружения тимуса для нормального развития костномозговых предшественников до зрелых Т-клеточных форм

Этапы внутритимусной дифферен цировки клеток от мигрировавшего в орган костномозгового предшественника (пре-Т-клет- ки) до зрелого Т-лимфоцита, покидающего тамус, связаны с изменением экспрессии фенотапических, Т-клеточных маркеров. Основными из них являются: CD4 — корецептор Т-хелперов, CD8 — корецептор цитотоксических Т-лимфоцитов (ЦТЛ; Т-киллеров) и сфТКР — Т-клеточный антигенраспознающий рецептор. Специфическая комбинация этих поверхностных молекул может быть использована в качестве маркеров дифферен цировки клеток в тимусе (табл. 7.1).

Первые мигранты из костного мозга — пре-Т-клетки — представляют собой лимфобласты, имеющие определенный набор

Таблица 7.1

Фенотипические маркеры дифференцирующихся тимоцитов

поверхностных молекул, но лишенных основных маркеров диф- ференцировки: CD4 и CD8 (рис. 1.2). Отсюда и их название — “двойные негативы11. Они заселяют верхнюю часть коры тимуса, расположенные, непосредственно под капсулой органа — субкапсулярную область (рис. 7.3). В полностью развитом тимусе двойные негативные клетки составляют незначительный пул (всего около 5% от общего числа тимоцитот?

Взаимодействие раннего предшественника со стромой субкапсулярной области приводит к экспрессии первого специфического маркера Т-клеток: CD2 — у людей и Thy-1 — у мышей. Обе молекулы обладают адгезивными свойствами и относятся к суперсемейству иммуноглобулинов. Thy-1 является исключительным маркером Т-клеток мышей и сохраняется на всех стадиях диф- ференцировки данных клеток, хотя уровень его экспрессии у более зрелых тимоцитов и периферических Т-клеток снижен по сравнению с ранними предшественниками.

Тимоцитарные бласты субкапсулярной области, находясь в тесном контакте с эпителиальными клетками-кормилицами, ак-

Рис. 7.2. ЭпшянттшеэаикпсойдяФфереяцщхяпТ-клстмс.

На первом этапе из плюри потентной стволовой кроветворной клетки (СКК) костного мозга, обеспечивающей миело- и лимфопоэз, образуется общий для Т- н В-лимфоцитов предшественник — ПрЛЦ. Ближайший потомок ПрЛЦ — проти- моцит, или коммитированный предшественник Т-клеток (пре-Т-кл.). Характерным маркером пре-Т-клеток костного мозга является один из антигенов мозга (AM). Первые мигрирующие в субкапсулярную область тимуса пре-Т-клетки теряют AM, но приобретают типичный маркер тимоцитов и периферических Т-клеток — Thy-1. Тимоциты субкапсулярной зоны являются в основном двойными негативами и не экспрессируют Т-клеточный рецептор (ТКР). Фенотип таких клеток — CD4″CD8~a0TKP Постепенно, по мере перемещения в корковый слой тимоциты начинают экспрессию как CD4-, так и С08-корецепторов, а также сфТКР. Медуллярная зона тимуса — место локализации властных форм с фенотипом, характерным для самостоятельных субпопуляций Т-клеток (CD4+CD8’a0TKP+ — Т-хелпе- ры/индукторы; CD4’CD8+apTKP*). Формированием различных субпопуляций завершается внутритимусная дифференцировка тимоцитов. Образовавшиеся субпопуляции мигрируют в периферические лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенку и др.)


Рис. 7.3. Локализация дифференцирующихся тнмоцнтоь и различных областях пща.

Пре-Т- клетки, мигрирующие из костного мозга в тимус, заселяют субкапсулярную зону тимуса. Клетки этой стадии развития представляют собой незрелые формы, которые не экспрессируют ТКР и корецепторы (фенотип CD4CD8TKP). В результате их взаимодействия с эпителиальными клетками-кормилицами, представленными в субкапсуле, начинается процесс внутритимусной дифференциров- ки. В промежуточной зоне между субкапсулой и корой, а также частично в коре, появляются тимоциты с умеренной экспрессией корецепторов и (3-цепи ТКР (фенотип CD4±CD8±pTKP±). Под влиянием эпителиальных клеток коры проходит дальнейшее созревание тимоцитов, что регистрируется по усилению экспрессии корецепторов CD4 и CD8 и полноценой экспрессии ТКР (фенопип СШ’ХОв^офТКР*). Последующая дифференцмровка осуществляется в переходной зоне кортико-медуллярного соединения под влиянием дендритных клеток и макрофагов. В результате образуются сублопуляции Т-киллеров/супрессоров (фенотип CD4′ CD8+apTKP+) и Т-хелперов/индукторов (фенотип CD4+CD8’apTKP+)

тивно пролиферируют и завершают свой путь развития в данной области умеренной экспрессией CD4 и CD8. Тимоциты с фенотипом CD4*, CDS*, рТКР* перемещаются в корковый слой.

Клетки коры — это в основном малые, плотно упакованные тимоциты. Они находятся в непосредственных контактных отношениях с кортикальными эпителиальными клетками, обладающими разветвленными выростами, которые окружают тимоциты. Выраженная экспрессия на поверхности эпителиальных клеток молекул 1 и II классов МНС является определяющим фактором положительной селекции клеток тимуса (см. ниже). В результате взаимодействия эмигрантов из субкапсулярной области с эпителиальными клетками коры происходит активная, одновременная экспрессия на поверхности тимоцитов двух корецепторов — CD4 и CD8, что дало названием кортикальным клеткам “двойные позитивы”. При этом двойные позитивные тимоциты становятся обладателями полноценных арТКР. Таким образом основной фенотип кортикальных тимоцитов — CD4+, CD8+, арТКР4′.

Факт прохождения положительной селекции в коре определяет дальнейшую дифференцировку на субпопуляпии CD4+CD8′ и CD4″CD8+, которая осуществляется в основном в переходной области — кортико-медуллярном соединении под влиянием взаимодействия с дендритными клетками и макрофагами. Эти клетки получили название “одинарных позитивов”. Здесь же проходит и отрицательная селекция тимоцитов (см.ниже). В результате прошедших дифференцировочных событий в медуллярной области накапливаются клетки с фенотипом CD4+CD8’TKP+ (Т-хелгтеры) и CD4″CD8*TKP+ (Т-киллеры), часть которых мигрирует в периферические лимфоидные органы.