2.4.1. Органы лимфопоэза

Кроветворный костный мозг и вилочковая железа являются органами лимфопоэза, и на этом основании их называют центральными. В костном мозге поддерживается пул стволо­вых кроветворных клеток (СКК), из которых дифференциру­ются все клетки крови, в том числе и все лимфоциты. На территории костного мозга в условиях микроокружения именно костномозговых стромальных клеток проходит лим-фопоэз большей части В-лимфоцитов (В-2-субпопуляции).

Аббревиатура «В» — от Bone marrow. Есть еще В-1-субпопу­ляция В-лимфоцитов. На этих лимфоцитах экспрессируется* маркерная молекула CD5, поэтому часто в литературе эти лимфоциты называют CD5 В-клетками. Кроме того, на мем­бране этих В-лимфоцитов не экспрессируется IgD, хотя экс­прессируется IgM. Их лимфопоэз отличается от лимфопоэза общеизвестных В-2-лимфоцитов тем, что клетка-предшест­венник CD5 В-лимфоцитов еще в эмбриогенезе покидает костный мозг и физиологическая регенерация CD5 В-лимфо­цитов поддерживается в течение взрослой жизни в перифе­рических тканях с преимущественной локализацией в плев­ральной и брюшной полостях. Функционально В-1-лимфо­циты отличаются от В-2, о чем будет сказано далее.

На территории вилочковой железы из коммитированной к тимической дифференцировке клетки — близкому потомку СКК — проходит дифференцировка более чем половины всех Т-лимфоцитов («Т» от Thymus-dependent). Раньше полагали, что дифференцировка всех Т-лимфоцитов происходит в ви­лочковой железе, пока не открыли Т-лимфоциты с рецепто­ром уб, большинство которых дифференцируется экстратими-чески преимущественно в стенке кишечника. В тимусе Туб со­ставляют менее 0,5 % общего числа тимоцитов.

Лимфоциты — единственные из клеток крови, которые за­кономерно имеют обязательно двухэтапную дифференциров-ку: первый этап — лимфопоэз (на территории органов лимфо­поэза — костного мозга и вилочковой железы), второй этап — иммуногенез на территории периферических лимфоидных ор­ганов.

Иммуногенез — развитие иммунного ответа, в результате которого из зрелого неиммунного лимфоцита образуется клон иммунных лимфоцитов. Затем этот клон иммунных лимфоци­тов покидает территорию периферического лимфоидного ор­гана и через циркуляцию достигает очага повреждения тканей, где присутствует патоген. Здесь на месте иммунный лимфоцит продуцирует провоспалительные цитокины, с помощью кото­рых «нанимает» те или иные лейкоциты общевоспалительного назначения для деструкции пораженной патогеном ткани. Это есть эффекторная фаза иммунного ответа.

* Выражение «экспрессия (экспрессируется) в/на клетке» здесь и да­лее означает выход (выставление) молекулы, рецептора и т.п. из клетки на наружную мембрану клетки. Применительно к гену (ге­нам) «экспрессия» означает принятый в молекулярной биологии тер­мин, выражающий работу гена (транскрипцию и т.д.). — Примеч. ав­тора.

Существенно, что синтез и экспрессия на мембране анти-генраспознающего рецептора лимфоцита происходят во время лимфопоэза, т.е. в отсутствие чужеродных антигенов. В ре­

зультате пожизненно идущего лимфопоэза здоровый организм млекопитающего формирует порядка 10¹⁸ клонов Т-лимфоци­тов и 10'⁶ клонов В-лимфоцитов. Каждый один клон лимфоци­тов (все клетки клона — дочерние клетки одного лимфоцита, поделившегося правильным митозом, следовательно, тождест­венны друг другу) экспрессирует один или два варианта анти-генсвязывающих рецепторов. По данным последних лет, при­мерно на 30 % Т-лимфоцитов находят два варианта антиген-связывающих рецепторов. Этот факт дает возможность понять в ряде случаев механизмы развития аутодеструктивного им­мунного воспаления тех или иных тканей в организме.

Уникальное свойство дифференцировки лимфоцитов со­стоит в неповторимой перестройке ДНК генов антигенраспоз-нающего рецептора в каждой отдельной дифференцирующейся клетке. В результате при редкостном внешнем однообразии малых лимфоцитов разнообразие антИгенсвязывающих рецеп­торов на их поверхности составляет, по расчетам, lO^I6~^lJ вари­антов. Таким образом, лимфоциты — «антимикробы» (предна­значенные для связывания разнообразных микроорганизмов) внутри консервативно дифференцированных, зримо неэволю­ционирующих многоклеточных организмов. Такое свойство не найдено больше ни у одного типа клеток многоклеточных организмов и даже эукариот вообще.

В органы лимфопоэза заходят недифференцированные клетки-предшественники. Из этих органов (костного мозга и вилочковой железы) выходят завершившие лимфопоэз неим­мунные лимфоциты. В английском языке такие лимфоциты называют naive or virgin. Эти лимфоциты предназначены для встречи с антигенами. Один из наиболее стабильных маркеров клеточной мембраны неиммунных Т-лимфоцитов — молекула CD45RA (определенная изоформа мембранного фермента ти-розинфосфатазы). Маркер Т-лимфоцитов памяти (иммунных, но вышедших из состояния активации) — CD45RO (другая изоформа трансмембранного фермента тирозинфосфатазы). В краткой форме лимфопоэз Т-лимфоцитов в вилочковой же­лезе заключается в следующей последовательности событий.

109. Самая ранняя коммутированная клетка-предшествен­ник, пришедшая из костного мозга, пролиферирует некоторое число раз в корковом слое. Особенным свойством лимфоид-ных клеток-предшественников является сохранение в них уникального репарирующего хромосомы фермента стволовой кроветворной клетки — теломеразы. Это указывает на то, что лимфоциту предназначено еще не раз пройти циклы пролифе­рации в течение жизни организма. Клетки-предшественники, коммутированные к другим росткам кроветворения, утрачива­ют способность синтезировать теломеразу.

110. На мембране экспрессируется одна из полипептидных цепей молекулы CD3-5.

111. Происходит синтез информационной РНК для сурро­гатной легкой цепи пре-рецептора — рТа. Экспрессируется много CD25 и CD44 на мембране. Экспрессируется ген конце­вой дезоксирибонуклеотидилтрансферазы — TdT.

112. Начинается перестройка ДНК генов TcR, в первую оче­редь гена В-цепи. Эта перестройка идет под контролем опреде­ленных генов — Rag-I и Rag-2 (rearrangement-activating gene 1 и 2). После экспрессии В-цепи происходит коэкспрессия одновременно CD4 и CD8 (тимоциты на этой стадии называ­ют двойными позитивными; в вилочковой железе молодого организма таких клеток порядка 80 %).

113. Происходят перестройка а-цепи TcR и экспрессия цельного гетеродимерного рецептора TcRaB.

114. Тимоциты со сформировавшимся TcR вступают в ак­тивное взаимодействие с молекулами МНС I или II класса, укомплектованными эндогенными пептидными антигенами на клеточной мембране дендритных и эпителиальных клеток ви­лочковой железы, и проходят процессы позитивной и негатив­ной селекции. Позитивная селекция состоит в гибели (по ме­ханизму апоптоза) тимоцитов, не связавших своим TcR ника­кого антигена. Позитивная селекция уносит порядка 80 % ти­моцитов. Негативная селекция состоит в индукции апоптоза таких тимоцитов, которые «слишком сильно связали» свой ли-ганд в вилочковой железе. Негативная селекция уносит около 15—19 % тимоцитов. В результате завершают лимфопоэз и вы­ходят в периферические лимфоидные органы всего 1 % или менее тимоцитов.

В зависимости от того, с каким комплексом:пептид-МНС-1 или пептид МНС-II — на антигенпредставляющих клетках тимуса (эпителиальные, дендритные, макрофаги) связался TCR тимоцита, на клеточной мембране и в геноме тимоцита закрепляется экспрессия только одной из двух ключевых коре-цепторных молекул: либо CD4 (которая комплементарно свя­зывается с собственными МНС-П), либо CD8 (которая ком­плементарно связывается с собственными MHC-I). Соответст­венно из СБ4⁺-тимоцита в будущем в периферических тканях получится какой-либо из Т4-лимфоцитов (ТЫ, 2 ... или ЦТЛ). Из СВ8⁺-тимоцитов получится цитотоксический Т-лимфоцит (ЦТЛ). Только таким тимоцитам в норме суждено мигриро­вать из тимуса в периферические ткани и там ждать встречи со своим антигеном, тождественным или подобным тому «учеб­ному» своему пептиду, с которым этот тимоцит контактировал в период лимфопоэза в тимусе. После встречи с антигеном в периферических тканях начнется второй этап дифференци-ровки Т-лимфоцита — иммуногенез. В лимфоидной системе выделены специальные места, предназначенные для встречи лимфоцитов с антигенами. Для экзогенных антигенов, попа­дающих во внутреннюю среду через покровные барьерные

ткани, такие места — регионарные лимфатические узлы и не-инкапсулированная лимфоидная ткань слизистых оболочек. Для антигенов, попадающих во внутреннюю среду через кровь, это селезенка.

Интенсивность рециркуляции лимфоцитов через систем­ное кровяное русло высока: время одного цикла рециркуля­ции — около 1 ч; например, через 1 лимфатический узел за сутки проходит примерно 25-10⁹ лимфоцитов. Чтобы лимфо­цит попал в определенный лимфоидный орган или в опреде­ленную нелимфоидную ткань, на клеточной мембране лимфо­цита экспрессируются определенные молекулы, которые на­зываются homing-рецепторы (от английского home — дом). Например, homing-рецептор лимфоцитов, необходимый для их перемещения в лимфатический узел, — это известная, оха­рактеризованная мембранная молекула, имеющая название L-селектин (L-selectin). А на эндотелиальных клетках постка­пиллярных венул того органа, где нужен этот лимфоцит, экс­прессируются вполне определенные молекулы, комплементар­ные определенному homing-рецептору. Эти молекулы на эндо­телии сосудов называют адрессинами (adressins). Адрессин для L-селектина — молекула GlyCAM-1 (от glycan-bearing cell adhesion molecule 1). Миграция лимфоцитов из крови в пери­ферическую лимфоидную ткань происходит преимущественно через кубовидный (или высокий) эндотелий посткапиллярных венул HEV (high endotelial venules). Эти эндотелиальные клет­ки формируются не в результате конститутивной дифферен-цировки сосуда, а под воздействием цитокинов, продуцируе­мых Т-лимфоцитами. Антигены на территорию лимфатичес­ких узлов приносят в себе дендритные клетки из покровных тканей по афферентным лимфатическим сосудам. Через эф­ферентный лимфатический сосуд лимфоциты уходят из лим-фоидного органа в системную циркуляцию — в кровь, из крови — снова в ткани (круг замкнулся).