Среди положительно отобранных в тимусе тимоцитов есть специфические к довольно распространенных собственным антигенам. После созревания в тимусе и выхода на периферию они могут нанести вред организму
, повреждая нормальные клетки,, экспрессирующих аутоантигены. Для предотвращения этого потенциально аутореактивные Т-клетки элиминируются в тимусе вследствие интенсивного отрицательного отбора. Основой отбора является ответ тимоцитов при развитии на комплексы собственных пептидов с собственными МЧС. Элиминируются те тимоциты, которые, узнавая эти комплексы, обнаруживают определенную реактивность по ним.
Отрицательный отбор тимоцитов осуществляют тимического клетки нескольких типов, среди которых наиболее эффективными являются профессиональные АПК - дендритци клетки и макрофаги. Мыши-химеры, полученные трансплантацией костного мозга гибридов МНСЖ мышам родительской линии МНСа, не отторгают пересажены клочки кожи мышей генотипов как МНСа, так и МЧС. У этих мышей поддерживается толерантность не "только к собственным пептидов в комплексе с собственными МНСа, но и к комплексам пептидов с МЧС. Толерантность сформировалась в результате отрицательного отбора (элиминации) тимоцитов этими комплексами, представленными тимического клетками. В тимусе химер представить комплексы МЧС с пептидами способны только ГК и макрофаги, происходящих из пересаженного костного мозга. Они в основном и опосредствуют отрицательный отбор тимоцитов. Кроме ДК и макрофагов в осуществлении отрицательного отбора тимоцитов определенную роль играют также эпителиальные клетки медуллярной зоны тимуса. Это доказано в экспериментах на мышах, трансгенных по таким белками, как панкреатический гормон соматостатин и печеночный С-реактивный белок, которые экспрессируются, как выяснилось в опытах, и небольшой долей медуллярный эпителиоцитов. Как полагают, в отличие от ГК, осуществляющих делецию аутореактивных Т-клеток, медуллярный эпителиоциты могут индуцировать аутотолерантнисть с помощью еще и других механизмов. Процесс отрицательного отбора Т-клеток непосредственно в тимусе удалось проследить у мышей, экспрессирующих эндогенные суперантигены (Mls - минорные лимфоцитстимулювальни антигены), которые кодируются интегрированным в хромосому геномом мышиного вируса опухоли молочной железы (MMTV). В отличие от обычных антигенов, которые связываются с активным центром специфического Т-рецептора, Mls-белки (как и другие суперантигены) связывают с высокой афинностью молекулы МЧС и Vß-домены определенных типов ТКР независимо от антигенной специфичности последних. экспрессированных в тимусе Mls -белки связываются с большим количеством тимоцитов с ТКР соответствующего типа, индуцируя в них апоптоз, и способствуют возникновению у мышей специфической толерантности. Показано, что в тимического кортекса пораженных вирусом MMTV мышей содержится большое количество CD4 + CD8 +-тимоцитов, экспрессирующих рецепторы, способны связаться с Mls-белком, тогда как в медуллярной зоне (и на периферии) они отсутствуют. Учитывая это, было сделано предположение, что клональный делеция специфичных к Mls лимфоцитов происходит уже на поздних стадиях развития тимоцитов при миграции из коры к медуллярной зоны в области их соединения, где сосредоточено большое количество ДК.
Итак, связывание ТКР одного и того же комплекса собственного МЧС с собственным пептидом индуцирует различные процессы: дальнейшее развитие тимоцитов при положительном отбора и гибель их за отрицательного отбора. Как это происходит сегодня, еще неизвестно, но для объяснения механизмов этих процессов предложены две гипотезы - гипотезу аеидносш и гипотезу диферешийши сигнализации. Согласно гипотезе авидности, выживание или гибель тимоцитов зависит от силы сигнала, передаваемого от рецептора, который распознал антиген, внутрь клетки. Слабый или частичный (неполный) сигнал индуцирует выживания клетки (положительный отбор), а сильный сигнал - ее гибель (отрицательный отбор). Сила сигнала зависит от аффинности рецептора и плотности распознанных комплексов пептид-МНС на поверхности кортикальных эпителиоцитов тимуса. Тимоциты, связывающие комплексы собственный пептид-МЧС с высокой афинностью, элиминируются, но такой механизм действует только по незрелых клеток. Связывание с высокой афинностью этих комплексов зрелыми Т-клетками приводит к их активации. Гибель тимоцитов в случае отрицательного отбора может быть обусловлена также отсутствием дополнительных (костимуляторних или других) сигналов. Возможно, при этом важную роль играет природа сигнала, как это предусматривает гипотеза дифференциальной сигнализации. По этой гипотезе, сигналы положительного и отрицательного отбора тимоцитов различаются не количественно, а качественно. В пользу этого предположения свидетельствуют результаты исследований, в которых сигналы от связанных с антигеном рецепторов имитировали с помощью пептидов - антагонистов и перехреснозшивних реагентов.
Пептиды-антагонисты являются пептидами, которые способны заменять собой оригинальный антигенный пептид в комплексах МЧС-пептид. ТКР взаимодействует с комплексом пептид-антагонист - МЧС под другим углом, чем с оригинальным комплексом МЧС - пептид, вследствие чего корецептор Т-клеток устраняется от участия в проведении сигнала, поскольку «не может доставить» связанную с ним киназу Lck в цитоплазматических участков CD3. Зрелая Т-клетка не получает полного сигнала и не отвечает на этот антиген. Итак, пептиды-антагонисты могут быть эффективной моделью для изучения роли корецепторов в процессах селекции тимоцитов. Перехреснозшивни реагенты, или кросс-линкера, - это реагенты, способные ковалентно сшивать приближены друг к другу рецепторы или корецептора Т-клеток.
В экспериментах использовали две трансгенные культуры ткани тимуса. Одна культура экспрессировали молекулы МЧС, которые образовывали комплексы с пептидами-антагонистами, и были способны взаимодействовать лишь с определенным трансгенным ТКР. Другая культура была дефектная за молекулами МНС обоих классов и экспрессировали ТКР одной специфичности. Было исследовано, отбор которых тимоцитов (CD4 или CD8) происходит в случае поступления в клетки различных сигналов, а именно, во время сшивания кросс-линкерами только ТКР, ТКР с корецепторов и при образовании тройного комплекса ТКР - пептид-антагонист - МЧС.
Применение такого методического подхода позволило установить, что положительный отбор CD4-и CD8-тимоцитов происходит в различных условиях. Сшивания одних лишь ТКР кросс-линкерами или связывание ТКР комплексами пептид-антагонист - МЧС предопределяет позитивное отбор CD8 Т-клеток, но не CD4 Т-клеток. Для развития CD4 Т-клеток и отрицательного отбора CD8 Т-клеток нужные сигналы, генерируемые сшиванием ТКР с корецепторов (CD4, CD8) и следовательно, аналогичны сигналов, индуцированных в норме при активации. С учетом этого предполагают, что положительный отбор CD8 Т-клеток может индуцироваться связыванием ТКР тимоцитов с комплексами эндогенный пептид - МЧС на кортикальных эпителиоцитах, при котором генерируется слабый или частичный сигнал. Положительный отбор CD4 Т-клеток может индуцироваться только сильным сигналом, равнозначным активационном, генерируемого связыванием Т-рецептора и любого из двух корецепторов. Существует также мнение, что кортикальные эпителиоциты могут экспрессировать уникальные, пока неизвестны молекулы, которые передают костимуляторни или вспомогательные сигналы при положительного отбора тимоцитов и отличаются от молекул, задействованных при активации зрелых Т-клеток. Основой отрицательного отбора по механизмам апоптоза, как полагают, могут быть взаимодействия молекул CD30, экспрессирующих + ться на активированных аутоантигенами тимоцитах фенотипа CD4 + CD8 + CD45RO + CD304L-4R +, с их лигандами CD30L, которые содержатся в большом количестве на ДК и эпителиоцитах мозговой зоны .
Следует отметить, что представление об элиминации аутореактивных Т-клеток в тимусе не объясняет, как формируется толерантность иммунной системы к собственным антигенам, что имеются лишь в периферических тканях. Известно, что на периферии устранения аутореактивных клеток иммунного ответа реализуется преимущественно за счет других механизмов (см. разд. 13), а не апоптоза, который является основным механизмом реализации негативного отбора тимоцитов в тимусе.
Итак, развитие Т-лимфоцитов из предшественников и связанные с ним процессы отбора сопровождаются интенсивной пролиферацией и массовой гибелью тимоцитов. Каждые сутки в тимусе молодых взрослых мышей образуется примерно 510 новых клеток, а значит с тимуса лишь 110 - 2-1 <0 зрелых Т-клеток. Однако количество клеток в тимусе остается постоянной и составляет 110 - 210. Большинство тимоцитов, развивающихся в тимусе (около 98%), погибают вследствие апоптоза. Поэтому тимус приравнивают к «интенсивно работающей фабрики смертников». Пролиферативный потенциал склонность к апоптозу изменяются в процессе развития Т-лимфоцитов, и тимоциты на разных стадиях созревания отличаются по этим свойствам. Наибольшей пролиферативной активностью характеризуются ранние вдвойне-отрицательные (CD4 CD8-) тимоциты. Благодаря этому обеспечивается поставка необходимого количества CD4 ОТ8 +-тимоцитов - «материала» для эффективного отбора, в процессе которого большинство этих клеток «выбраковывается».
Склонность к апоптозу, как известно, зависит от соотношения экспрессии в клетке факторов, способствующих и предотвращают этому процессу, в частности молекулы Fas (CD95), который является проводником апоптоза, и молекулы Все-2, защищает от апоптоза. Большинство (80-90%) от4 + од8 +-тимоцитов, испытывающих положительного отбора, несущих молекулу Fas и лишь незначительная часть их (5-10%) содержит молекулу Все-2. Среди их предшественников - CD4 CD8-тимоцитов лишь 10-15_% клеток экспрессируют Fas и 25 -40% - молекулу Все-2, а их потомки монопозитивни_ CD4 + CD8 и CD4 CD8 +-тимоциты все без исключения несут Все-2. При этом значительная часть CD4 + CD8 (48-65%) и CD4 CD8 + (40 - 68%) тимоцитов экспрессируют молекулы Fas, с которым связана регуляция их пролиферации и функционирования. Среди трех субпопуляций тимоцитов CD4 + CD8 + является чувствительными к действию индукторов апоптоза. Именно поэтому на действие многих стимулирующих воздействий они отвечают не активацией, а развитием апоптоза Поэтому, как считают, сильные сигналы, поступающие от ДК (индуцированные связыванием комплексов МЧС - пептид), которые обычно обусловливают активацию зрелых Т-клеток, в незрелых тимоцитов индуцируют апоптоз. Этим объясняется и высокая чувствительность кортикальных CD4 + CD8 +-тимоцитов к излучению и кортикостероидов. Фармакологические дозы этих гормонов вызывают в эксперименте почти полное истощение (99%) популяции тимоцитов. В индуцировании апоптоза тимоцитов при отборе важную роль играет внутришньотимичний гормон прегненолон, продуцентами которого эпителиальные клетки тимуса. Медуллярный тимоциты нечувствительны к действию кортикостероидов, что обусловлено как повышением в них экспрессии гена Все-2, так и прежде всего наличием фермента двадцатых-гідроксилстероїддегідрогенази.
Одной из причин гибели тимоцитов может быть также накопления в них токсических метаболитов пуринового обмена - ГТФ и дезоксиГТФ. Это обусловлено повышенной активностью в тимоцитах сравнению со зрелыми Т-клетками экто-5'-нуклеотидазы и аденозиндезаминазы и пониженной активностью пуриннуклеотидилфосфорилази - ферментов, катализирующих последовательные фазы превращения пуриновых нуклеотидов.
Согласно современным представлениям, развитие Т-клеток происходит в две стадии отбора, которые осуществляются пока до конца не выясненными механизмами различными клетками тимического микроокружения результате контактных взаимодействий с тимоцитов и, возможно, с помощью секретируемых цитокинов. Основой отбора является проверка антигенрозпизнавальних рецепторов тимоцитов, развивающихся на ауто-МЧС-рестрикцию и аутотолерантнисть. Подсчитано, что примерно 2% из образованных в тимусе тимоцитов переживают двойной скрининг, созревают к монопозитивних Т-клеток и выходят на периферию. Отобранные клетки привлекаются к пролиферации для образования клонов антигенспецифичних Т-лимфоцитов. Специфичностью отобранных Т-клеток и определяется клональный репертуар популяции зрелых Т-лимфоцитов, после выселения на периферию обеспечивают защиту от чужеродных антигенов.