А. Передача сигнала через Fas/apo-1 (cd 95) рецепторы

Наиболее изучена передача сигнала от рецептора Fas/APO-1 (рис. 4.5.1.), цитоплазматическая часть которого содержит т.н. домены смерти – DD (death domain). Указанные домены представляют собой модуль, который играет важную роль в передаче сигнала апоптоза. Вместе с другими важными модулями – эффекторным доменом смерти DED (death effector domain) и доменом активации и рекрутирования каспазы – CARD (caspase recruitment domain), DD по сходству характеристик объединяют в суперсемейство доменов смерти. Каждый из этих доменов (модулей) способен участвовать в т.н. гомотипических или однотипных белок-белковых взаимодействиях. При таких взаимодействиях домены смерти интегригруются с другим доменом смерти (соответственно CARD с CARD, DD с DD, DED с DED) за счет шести антипараллельных α-спиральных участков, которые входят в состав этих структурных мотивов [29].

Инициация апоптоза через данный рецептор происходит после связывания проапоптотического лиганда (по сути мембраносвязанного цитокина) CD95L, или воздействия на рецептор агонистических антител (анти-АРО-1). Такое связывание приводит к агрегации (тримеризации рецептора), что обусловливает последующую сборку многокомпонентного сигнального комплекса - сигналтосомы, индуцирующего клеточную смерть. Этот комплекс – DISC (death inducing signaling complex) обеспечивает близкую локализацию субстратов последовательных реакций, что создает возможность для быстрой и эффективной передачи сигнала. Кроме того, подобная организация сигнальных молекул в едином комплексе повышает надежность и специфичность передачи сигнала.

При передаче сигнала через Fas/APO-1 рецептор используется только один тип адаптерных молекул - FADD – (Fas-associated death domain) – связанный с Fas "регион клеточной смерти". Присоединение этих адаптерных молекул к внутриклеточному домену рецептора – DD происходит за счет гомотипических взаимодействий между мотивами DD в составе рецептора и молекулы FADD. Поскольку FADD содержит также второй структурный модуль – эффекторный домен смерти DED, то именно за счет гомотипических взаимодействий этого модуля с DED доменом прокаспазы 8 (она же FLICE: FADD-like IL-1β-konverting enzyme – протеаза, осуществляющая конвертацию ИЛ-1β), последняя рекрутируется в рецепторный комплекс DISC. Существенно, что DED домены присутствуют также и в молекулах клеточных ингибиторов апоптоза сFLIP (FLICE inhibitory proteins), которые также вовлекаются в формирование DISC. Таким образом, в DISC входят собственные рецепторы смерти, белки-адаптеры FADD, прокаспаза 8/10 и белки сFLIP.

Последующая самоактивация прокаспазы 8 происходит без каких-либо дополнительных ферментативных активностей – лишь вследствие ее вовлечения в высокомолекулярный комплекс и создания оптимального стерического контекста. В этом и состоит удивительная простота данного механизма запуска клеточной гибели.

Fas-опосредованный апоптоз играет важную роль в регуляции ряда физиологических процессов. В частности, при его участии осуществляется формирование вторичного клонального репертуара Т-лимфоцитов (рис. 4.5.2.).

Известно, что первичный (антигенраспознающий) репертуар - результат событий на стадии СD 4^- 8^- тимоцитов, реализуется на уровне генов и клеточной мембраны и проявляется экспрессией на поверхности клеток Т-клеточного рецептора (ТСR) с индивидуальной специфичностью. Дальнейший переход незрелых кортикальных тимоцитов в стадию созревания СD 4⁺ 8⁺ сопровождается экспрессией на их поверхности Fas-рецептора (Fas-R), что в сочетании с низкой экспрессией антиапоптотического фактора Bcl 2 делает их высокочувствительными к индукторам апоптоза, в частности, к Fas-лиганду (Fas-L).

Данное обстоятельство обеспечивает положительную селекцию клонов, направленную на рестрикцию иммунного ответа в виде способности Т-лимфоцитов защищать «свое», а не «чужое». Такая селекция осуществляется в глубоких слоях коры тимуса при взаимодействии тимоцитов с эпителиальными клетками (ЭК), несущими на поверхности молекулы МНС I и II классов и экспрессирующими Fas-L. Контакт Fas-L ЭК и Fas-R тимоцитов включает у последних механизм апоптоза, обрекая их на гибель (рис. 4.5.2.А). Процесс может быть остановлен сигналом из участков взаимодействия ТСR с молекулами МНС ЭК. Однако, сигнал поступит лишь в том случае, если ТСR будет комплементарен этим молекулам, независимо от того, в сочетании с каким (аутологичным и гетерологичным пептидом) они способны его распознавать. Т.о. к дальнейшему развитию будут допущены лишь те клоны тимоцитов, которые обладают той или иной степенью сродства к продуктам аутологичных генов МНС.

Следующий этап формирования вторичного клонального репертуара Т-лимфоцитов связан с исключением их аутореактивных клонов, способных проявлять агрессию против собственных антигенов. Этот этап связан с отрицательной селекцией, осуществляемой в мозговом слое и кортико-медуллярной зоне тимуса в процессе взаимодействия тимоцитов с медулярными дендритными (ДК) и эпителиальными (ЭК) клетками, несущими МНС I и II класса и костимулирующие молекулы. Тимоциты по-прежнему экспрессируют Fas-R, но способны к (слабой) продукции Bcl 2. Поэтому их контакт с ДК, несущими Fas-L недостаточен для развития апоптоза. Требуется костимулирующий сигнал. Этот сигнал поступает из участка связывания ТСR с аутологичным антигенным комплексом, состоящим из аутологичного пептида на "своей" молекуле МНС. Такая комплементарность инициирует активацию незрелых тимоцитов, что необходимо для реализации апоптоза ("активационный апоптоз"). В итоге выживают лишь те клоны лимфоцитов, которые обладают умеренным (промежуточным) сродством к аутологичным комплексам МНС-пептид. Завершается формирование вторичного клонального репертуара Т-лимфоцитов (рис. 4.5.2.Б.).

Fas-зависимый апоптоз играет важную роль и в реализации периферической толерантности, обеспечивая возможность тканям противодействовать агрессии со стороны аутореактивных лимфоцитов. Примером такой защиты могут служить клетки щитовидной железы [26], которые экспрессируют Fas-лиганд (Fas-L). Эта экспрессия носит конститутивный или индуцибельный характер и представляет опасность для активированных аутореактивных цитотоксических Т-лимфоцитов, несущих Fas-рецептор. При контакте таких лимфоцитов с тиреоцитами включается механизм Fas-зависимого апоптоза, вызывающего гибель аутореактивных Т-лимфоцитов (рис. 4.5.3. А).

Вместе с тем, этот механизм может представлять опасность и для самих тиреоцитов в случае экспрессии на них и Fas-рецептора под действием цитокинов (ИЛ-1, -ИНФ, ФНО), продуцируемых Т_Х1-клетками и макрофагами. В этих условиях апоптозу подвергаются уже не столько лимфоциты, сколько сами клетки эпителия щитовидной железы (рис. 4.5.3. Б.) Т.о. Fas-L превращается из фактора защиты (элиминирующего окружающие цитотоксические лимфоциты) в главный фактор патогенеза, посредством которого тиреоциты уничтожают друг друга ("братоубийство") или самих себя ("самоубийство"). Такая ситуация предполагается для хронического лимфоцитарного тиреоидита Хашимото, характеризующегося деструкцией фолликулярного эпителия, т.е. морфологической убылью функционирующих элементов железы и гипотиреозом. Усилению Fas-зависимого апоптоза тиреоцитов при данной патологии способствует снижение экспрессии ими антиапоптотического фактора Bcl X_L. Замедление темпа развития тиреоидита Хашимото может быть связано с эффектом тиреотропного гормона (ТТГ), концентрация которого при развивающемся гипотиреозе возрастает. ТТГ ингибирует индуцированную цитокинами экспрессию Fas-рецепторов на тиреоцитах, значительно снижая тем самым уровень апоптоза этих клеток.