Перфорин-зависимый апоптоз

Т-киллер

Экзоцитоз

Клетка-мишень

Гранзимы

Каспазы

Ядерные мишени

Перфориновая пора

Эндонуклеазы

Фрагментация днк

Апоптоз

Механизм осуществления перфорин-зависимой цитотоксичности

• Имеются два основных пути реализации клеточной цитотоксичности: перфорин-зависимый и Fas-зависимый.

• Цитотоксические Т-лимфоциты (CД 8⁺) проявляют свою цитотоксичность, задействуя оба механизма; NK-клетки (CД 56) используют исключительно перфорин-зависимый механизм.

• Перфорин-зависимый механизм реализуется после распознавания антигена клетки-мишени Т-клеточным рецептором, что приводит к запуску и пространственной организации последующих процессов, включающих:

• создание прочного контакта Т-киллеров и клеток-мишеней при участии вспомогательных молекул адгезии, прежде всего, LFA (связанных с функцией лимфоцитов) и ICAM-1 (экспрессируемых клетками-мишенями);

• реорганизацию цитоплазматических гранул и компонентов цитоскелета (актина и тубулина) Т-лимфоцитов;

• экзоцитоз содержимого гранул в зону межклеточного контакта;

• активацию (при обязательном участии ионов кальция) освободившегося из гранул перфорина;

• полимеризацию молекул перфорина (около 20 молекул), формирующих пору в мембране клетки-мишени;

• проникновение в клетку-мишень через образовавшуюся пору белков - гранзимов, представляющих собой сериновые протеазы;

• непосредственную активацию гранзимами каспаз;

• запуск сигнального пути, приводящего к развитию апоптоза.

• Таким образом, специфическая особенность развития перфорин-зависимого апоптоза - не типичное для этого процесса первичное повреждение мембраны клеток-мишеней.

Цитотоксические т-лимфоциты

(Р.М. Хаитов с соавт., 2000)

• Антигенспецифическая цитотоксичность обеспечивается дифференцированной субпопуляцией CD8⁺ Т α β - лимфоцитов: ЦТЛ. Рецептор этих лимфоцитов распознает антиген в комплексе с молекулами MHC-1 на мембране клеток-мишеней, что является необходимым условием для киллерной атаки ЦТЛ.

• Главное защитное предназначение ЦТЛ - санация организма от внутриклеточных инфекций.

• Неиммунные зрелые ЦТЛ 8⁺ имеют только программу для биосинтеза эффекторных молекул (цитотоксинов), которая начинает реализовываться после вовлечения их в иммунный ответ. Для этого лимфоциту недостаточно только связать распознаваемый антиген в комплексе с молекулой МНС на той или иной клетке. Требуются также и молекулы костимуляции. Если опухоль растет не из профессиональных антигенпредставляющих клеток, то этих молекул костимуляции на опухолевых клетках нет. И за фактом распознавания лимфоцитом (в тех случаях, когда есть что распознавать) не следует иммунный ответ, пока профессиональные антигенпредставляющие клетки не процессируют опухольспецифичные антигены. Обычно условия для этого отсутствуют.

• В том случае, когда ЦТЛ 8⁺ вовлекаются в иммунный ответ в них происходит синтез de novo определенных веществ, которые в виде функционально неактивных молекул-предшественников накапливаются в гранулах. Эти гранулы сориентированы в связи с TCR, чем обеспечивается возможность строго локального киллерного удара по клетки-мишени.

• Цитотоксины гранул ЦТЛ как минимум представлены двумя белками: перфорином и гранзимами (сериновыми протеазами), организующими сигнал на апоптоз для клетки-мишени.

• Собственно механизм киллинга при участии ЦТЛ состоит в том, что связывая своим TCR антиген на поверхности клетки-мишени, ЦТЛ в области этой связи быстро формируют межклеточный интерфейс - локальную зону контакта с последующим выбрасыванием содержимого гранул.

• В отличие от NK, ЦТЛ обладают еще одним механизмом индукции апоптоза клеток-мишеней, опосрдуемым регуляторным (Fas-зависимым) механизмом. Это связано со способностью активированных ЦТЛ (CD8⁺) экспрессировать на своей поверхности Fas-лиганд (Fas-L).

• При осуществлении киллинга не повреждаются ни сами ЦТЛ, ни здоровые клетки тканей организма. ЦТЛ разрушают только пораженные клетки, на которых экспрессированы антигены вирусов или других внутриклеточных патогенов.

• В ряде случаев опухолевые клетки проявляют сильную иммуносупрессорную активность, продуцируя некоторые цитокины. Наиболее известный из них - TGF-β.

• Антитела к опухольспецифичным антигенам в большинстве случаев рост опухолей не угнетают. Напротив, они вызывают модуляцию антигенов на поверхности клетки.

СХЕМА РАЗВИТИЯFAS - ЗАВИСИМОГО АПОПТОЗА

Cell Signaling & Neuroscience. Sigma 2000/2001

Fas - рецептор (CD-95, АРО-1) локализуется на клетках различных типов спонтанно (на гепатоцитах, кортикальных тимоцитах и т.д.) или после активации (зрелые лимфоциты). Он относится к большому семейству рецепторов фактора роста нервов, которое включает также рецепторы фактора некроза опухоли (ФНО) - TNFR1, мембранные молекулыCD40 и СD30 и др. МмFas- рецептора 36 кД. Для него пока не установлено других функций, кроме передачи сигнала к развитию апоптоза с помощью цитоплазматического домена смерти, которым он обладает (аналогичным доменом обладает иTNFR1). Естественным лигандом Fas - рецептора и источником сигнализации, приводящей к развитию апоптоза, является Fas - лиганд (Fas -L) - молекула с Мм 46 кД, гомологичная ФНО,CD40Lи ряду других молекул, служащих лигандами для семейства рецепторов фактора роста нервов. На мембране Fas - лиганд представлен преимущественно тримерной формой. В случаеFas- зависимого апоптоза связывание Fas - лиганда с тримерным Fas - рецептором приводит к конформационным изменениям в цитоплазматическом домене смерти Fas - рецептора, что создает возможность его связывания с аналогичным доменом адапторной молекулыFADD(Fas-associateddeathdomain), а затем - с таким же доменом белкаRIP(Receptorinteractingprotein;на схеме отсутствует). Образующийся комплекс связывает прокаспазу 8 и активирует ее при участии протеазыFLICE(FADD-likeIL-1-convertingenzime;на схеме отсутствует). При этом гетеродимеры прокаспазы 8 (р11 и р18) объединяются в тетрамер. Активированная каспаза 8 активирует (расщепляет) девять последующих прокаспаз, т.е. запускает каспазный каскад, в котором принимает участие и каспаза 3, ведущий к апоптозу. Аналогичные события происходят и при действии ФНО через рецепторTNFR1. Только в этом случае с доменом смерти рецептора взаимодействует адапторный белокTRADD(TNFR-associateddeathdomain), с которым связываютсяFADDиRIP.

Fas- индуцированный апоптоз может быть блокирован на нескольких уровнях. Во-первых, на уровне активации прокаспазы 8 с помощью особого клеточного белкаFLIP(FLICE-inhibitoryprotein), который, как следует из его названия, инактивируетFLICEи, тем самым - блокирует активацию прокаспазы 8. Апоптоз может быть заблокирован при участии антиапоптотического белкаBcl-2 на этапе превращения прокаспазы 3 в каспазу 3. Наконец, он может быть заблокирован и белком вирусного происхождения, т. н. модификатором цитокинового ответа (CytokineresponsemodifierA-CrmA).