Ugrás a tartalomhoz

Immunológia

Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012)

Medicina Könyvkiadó Zrt.

A perifériás T-limfocita-készlet összetétele és szabályozása

A perifériás T-limfocita-készlet összetétele és szabályozása

A perifériás limfoid szövetek hosszú életű, naiv T-sejtjeinek készletét a tímuszban folyamatosan képződő, majd onnan a keringésbe kerülő T-limfociták alkotják. Ezek a T-limfociták megtartják sajátot felismerő képességüket, de a TCR kapcsolata a perifériás szöveti sejtek felszínén bemutatott saját peptid - saját MHC-komplexekkel nem vezet autoimmun folyamatokhoz, mert a tímuszban zajló pozitív és negatív szelekciós folyamatok eredményeként a perifériára kerülő T-limfociták zöme a testidegen antigénekből származó peptidek felismerésére szelektálódik. A naiv T-limfociták sajátot felismerő képessége azonban elengedhetetlen feltétele az érett, de antigénnel még nem szembesült, perifériás T-sejtek életképessége fenntartásának.

A patogén és egyéb antigén-eredetű testidegen fehérjék felismerése a naiv T-limfociták által az antigén-specifikus T-sejt-klónok több napig tartó osztódását és felszaporodását, majd rövid életű effektor sejtek kialakulását eredményezi. Akut fertőzést követően az effektor T-limfociták – elvégezve antigént elimináló funkcióikat – néhány héten belül aktivációindukált apoptózis (Activation Induced Cell Death – AICD), kimerülés vagy citokinhiány miatt elpusztulnak, míg kis hányaduk hosszú életű memória-T-sejtté alakul (13.26. ábra). Egy adott antigén-specifikus T-sejt-klón naiv,, effektor- és memóriasejtjei ugyanazzal az antigén-specificitással rendelkeznek, de adhéziós és migrációs sajátságaikban, aktiválódásuk feltételeiben, funkcióikban és eliminációjukban jelentősen eltérnek egymástól. Így pl. az effektor T-limfocitákon megjelenő adhéziós molekulák és kemokinreceptorok lehetővé teszik a végrehajtó sejtek eljutását bármely gyulladt szövetbe, ahol kostimulációs ingerek hiányában is biztosítják a gyors aktiválódást. A memóriasejtek zöme a periférián nyugalmi állapotban található – épp úgy, mint a naiv T-sejtek –, de az effektor T-sejtekhez hasonlóan képesek a szervezet különböző szöveteibe eljutni, ahol aktiválódhatnak (13.27. ábra). Az effektor és a memória-T-sejtek által kifejezett adhéziós molekulák szintén hasonlóak, de e két sejttípus élettartama jelentősen különbözik egymástól. A 13.5. táblázat e három eltérő differenciálódási állapotnak megfelelő sejttípus jellemző tulajdonságait foglalja össze.

13.26. ábra. Az antigén-specifikus naiv, effektor és memória-T-limfociták kialakulása. A naiv T-limfociták antigén-specifikus aktivációjának hatására képződő gyorsan osztódó, de rövid életű effektor T-sejtek az antigén bejutásának helyére vándorolnak, illetve jelentős részük AICD (Activation Induced Cell Death) révén elpusztul Az elsődleges immunválasz lecsengése után életben maradt antigénspecifikus T-limfociták hosszú életű memória T-sejtekké alakulnak, melyek gyors aktivációja és osztódása hatékony másodlagos effektor sejtek kialakulásához vezet.

13.27. ábra. A naiv, az effektor és a memória T-limfociták képződése és szöveti elhelyezkedése. Az antigén által aktivált naiv T-limfocitákból rövid életű effektor sejtek és hosszú életű memóriasejtek keletkeznek. Ez utóbbiak közé tartoznak a perifériás szövetekben letelepedő effektor memóriasejtek (TEM), és a folyamatosan keringő centrális memóriasejtek (TCM), melyek lehetnek CD4+, illetve CD8+ sejtek. Ezekből a memória T-limfocitákból ismételt antigéninger hatására másodlagos effektor T-sejtek képződnek. E folyamat időtartama, feltétele és dinamikája függ az antigén természetétől és az érintett szövet egyedi sajátságaitól.

13.5. táblázat - 13.5. táblázat. A naiv, az effektor és a memória-T-limfociták jellegzetes sajátságai

Tulajdonság

Naiv T-sejt

Effektor T-sejt

Memória-T-sejt

Szöveti elhelyezkedés

Másodlagos limfoid szövetek (lép, nyirokcsomó)

Gyulladt perifériás szövetek, bőr, bél és tüdő nyálkahártya

Szövetspecifikus vándorlás

Kemokin- receptorok*

CCR7

CCR4, CCR5, CCR9, CXCR4

CXCR5 (CD4+)

CCR7 (TCM)

CCR7- (TEM)

Sejtfelszíni markerek

CD45RA+++

CD45+

CD45RO+++, CD25, CD69, CD40L

CD45RO+, CD27, szövet specifikus integrinek

Hivatásos APC

DC

makrofág, B sejt, DC

B-sejt, makrofág, DC

Adhéziós molekula

L-szelektin+++

[CD2, LFA-1, CD44, ICAM-1]+

L-szelektin+

[CD2, LFA-1, CD44, ICAM-1, VLA-4/5/6]+++

L-szelektin+

[CD2, LFA-1, CD44, ICAM-1, VLA-4/5/6]+++

Kostimuláció

CD28/B7

Elengedhetetlen

CD28/B7

kis mértékben

minimális vagy nem szükséges

TCR-szignál időtartam

20–30 óra

< 1 óra

< 1 óra

IL-2Rα megjelené se

6 óra

< 1 óra

< 1 óra

Sejtosztódás mértéke, differenciáció

lassú,

utódsejtekből differenciálódó effektor T-sejtek

gyors,

különböző effektor funkciókra képes T-sejtek

közepes,

másodlagos effektor T-sejtek (12 óra)

Funkció

antigén-specifikus aktiváció, klonális osztódás és differenciáció

Th→B, Th→Tc, Th→makrofág

citokintermelés,

citotoxicitás (granzim/perforin)

gyors és hatékony antigén-specifikus aktiváció, klonális osztódás és differenciáció

Élettartam

5–7 hét

2–3 nap

~ 50 év

Antigén- érzékenység

Alacsony

magas

Magas


+ receptor kismértékű expressziója; +++ nagyszámú receptor megjelenése a sejten

TCM – centrális memória-T-sejt, TEM – effektor memória-T-sejt, VLA – Very Late Activation integrin

* A különböző effektor T-limfociták egyedi kemokinreceptor-expresszióját a 13.19. ábrán tüntettük fel.

A naiv és a memória-T-limfocita készlet egyensúlyának fenntartása

A naiv és a memória-T-sejt-készlet összetételének és méretének fenntartását dinamikusan szabályozott folyamatok biztosítják, melynek során a kétféle populáció sejtjeinek túlélését eltérő külső stimulusok teszik lehetővé. A perifériás T-limfocita-készlet egyensúlyának szabályozásában a saját MHC-molekulák által bemutatott saját fehérjékből származó peptidekkel kialakított folytonos kapcsolatoknak, valamint a közös γ-láncot (γc) hordozó interleukin receptorcsalád IL-7 és IL-15 citokinjeinek kitüntetett szerepe van.

A CD8+ naiv és memória-T-sejtek egyensúlyának szabályozása egymástól független. A tímuszból kivándorló érett T-limfociták és a T-memória-sejtek közel egyenlő arányban találhatók meg a perifériás T-sejt-repertoárban. A tímuszt folyamatosan elhagyó naiv T-sejtek a korábban képződött sejtek helyére lépnek, de ez a folyamat valószínűleg véletlenszerű, és nem függ az egyes sejtek életkorától. Következésképpen a nyugvó T-limfociták egyedi sorsát nem életkoruk, hanem az adott mikrokörnyezeti tényezők határozzák meg. Mivel pusztulásuk többé-kevésbé véletlenszerű, egy adott egyed élete során a különböző antigéneket felismerni képes sejtklónok száma fokozatosan nő, de az azonos specificitású klónok mérete csökken. Ennek eredményeként a teljes T-sejt-készlet sok, eltérő specificitású, de kisméretű klónból tevődik össze.

Naiv T-limfociták

A két osztódás közötti interfázisban lévő naiv T-limfociták életbenmaradását a TCR saját pMHC-komplexekkel való kapcsolata által kiváltott jelátviteli folyamatok biztosítják, de a sejtpusztulás elkerülésének elengedhetetlen feltétele az IL-7-citokin lokális koncentrációjának megfelelő szintje is. Az antigén-specifikus naiv CD4+ és CD8+ T-sejt prekurzorok alacsony száma (egérben mindössze 20 – 200 sejt) arra utal, hogy a T-limfocita klónok fennmaradását a periférián csak bizonyos, korlátozott mennyiségben rendelkezésre álló saját pMHC-komplex, valamint a sejtek túlélését stimuláló citokinek együttes jelenléte biztosítja. Fiatal egyedekben a perifériás T-sejt-készlet elsősorban újonnan képződött naiv T-imfocitákból áll, míg a tímusz visszafejlődése és a környezeti antigénekkel való folytonos találkozás eredményeként a naiv T-limfociták fokozatosan memória-T-sejtekké alakulnak (13.28. ábra).

13.28. ábra. A naiv és memória T-limfociták relatív aránya a kor függvényében. Fiatal korban a környezeti ingerek hatására a perifériás nyirokszervekben folyamatosan aktiválódó naiv T-limfocitákból rövid életű effektor T-sejtek, majd hosszú életű memória-T-limfociták fejlődnek. Az “immunológiai tapasztalatok” növekedésével egyre többféle antigénnel specifikusan reagálni képes memória-T-sejtklón jön létre. A tímusz serdülőkorban kezdődő, fokozatos visszafejlődésével a perifériás nyirokszervekben csökken a naiv T-limfociták utánpótlása, de a perifériás T-limfocita-készlet egyre több antigénnel szemben védelmet biztosító memória-T-sejtklónból tevődik össze. Idős korban – bár összességében kevesebb limfocitát tartalmaz a szervezet – a számos különböző specificitású memória T-sejt biztosítja az immunológiai védelmet.

A T-sejtek életbenmaradásához szükséges IL-7-citokin a másodlagos nyirokszervekben a fibroblaszt-szerű retikuláris sejtek termékeként, az extracelluláris mátrixhoz kötött formában jelenik meg. Mennyisége közel állandó, így a T-sejtek IL-7-re adott válaszát az IL-7Rα-láncának sejtfelszíni megjelenése szabályozza, ami a citokin kötődését követően csökken, hiányában pedig nő. Ez a citokin a Jak3- és Stat5-jelátviteli pálya révén gátolja az apoptózis mitokondriális útvonalát, és fokozza az anti-apoptotikus Bcl-2- és Mcl-1-fehérjék kifejeződését, és így a naiv T-sejtek túlélését. Kóros kürülmények között – pl. akut limfopénia esetében – az IL-7 proliferációt kiváltó hatása is érvényesül, amit a nagy affinitású TCR és a saját pMHC-komplexek között kialakuló kapcsolatok és a magas IL-7-koncentráció tart fenn. Ez a naiv T-limfocitákat érintő folyamat kostimulációs jeleket nem igényel. Mivel az IL-7-citokin mind a naiv, mind a memória-T-limfociták életben tartásához elengedhetetlen, az antigén-specifikus memóriasejtek közül – a limitált mennyiségben rendelkezésre álló, túlélést biztosító citokinek szelekciós hatásának eredményeként – az életkor előrehaladtával a nagy affinitású TCR-t hordozó sejtek maradnak meg a T-limfocita-készletben.

Rövid életű effektor T-limfociták

Jelentős különbség van a naiv, az effektor és a memória-T-limfociták között életidejüket és az apoptózissal szembeni érzékenységüket tekintve. Az antigén-specifikus klonális osztódás során az IL-7Rα eltűnik a sejtfelszínről, és a továbbiakban a T-sejtek osztódását az IL-2 biztosítja. A rövid ideig életképes effektor T-limfociták – feladatuk elvégzése után – szigorúan ellenőrzött feltételek mellett aktivációindukált apoptózis (AICD) révén gyorsan elpusztulnak. Az apoptózisprogram kezdeti fázisában a CD4+ és a CD8+ effektor T-sejtekben a hosszantartó TCR-stimulus hatására proapoptotikus gének (TNF, Fas, FasL, Bad, Bax) indukálódnak, miközben csökken az antiapoptotikus Bcl-2-, Bcl-xL-molekulák szintje. A program végrehajtó fázisában kaszpázok aktivációján alapuló kaszkádfolyamat indul el, ami a celluláris fehérjék hasításához, kromatin-kondenzációhoz és további, az apoptotikus sejthalálra jellemző változásokhoz vezet (3.4. ábra). Az aktivációindukált apoptózisprogramot a T-limfocitákban a “haláldomént” hordozó Fas- és TNF-receptorok által közvetített (külső) vagy a mitokondriális (belső) jelátviteli utak közvetítik (6.24. ábra). A naiv T-limfociták ellenállóbbak az AICD-vel szemben, mint a FasL-ot kifejező effektor T-sejtek, melyek közül a Th1 gyulladásos sejtek érzékenyebbek, mint a Th2-populáció. Az aktivált T-limfociták egy része “kimerülés” következtében is kikerülhet a rendszerből, aminek oka az osztódási képesség elvesztése.

Hosszú életű memória-T-limfociták

Az antigén-specifikus CD8+ memória-T-limfociták felszínén nagy mennyiségben jelenik meg az IL-7 receptor, ami e sejtek számára is fontos túlélési jeleket közvetít. E mellett az IL-15 citokin a naiv CD8+ T-limfociták elengedhetetlen túlélési faktora, és a CD8+ memóriasejtek egyensúlyi sejtosztódását is biztosítja. Ellentétben az IL-7 hatásával, az IL-15 – hasonlóan az IL-2-citokinhez – proliferációs és differenciációs jeleket egyaránt továbbít a memória-T-limfociták számára. Az IL-2- és az IL-15-receptorok β- és γ-láncaikban megegyeznek, míg α-láncaik a citokinspecificitást biztosítják (5.6. ábra). Az IL-15 különleges tulajdonsága, hogy oldott állapotban nem, csak sejtfelszíni receptorához kötött formában fordul elő. Fiziológiás körülmények között az IL-2 nem vesz részt a CD4+ és a CD8+ memória-T-limfociták fenntartásának szabályozásában, de fontos szerepet játszik a Treg-sejtek egyensúlyi osztódásában.

Mindezek alapján a memória-T-sejtek életben maradását a túlélési faktorként ható IL-7 és a szakaszosan történő proliferációt kiváltó IL-15 együttes jelenléte biztosítja, ami a saját pMHC-komplexekkel való kapcsolattól függetlenül is megtörténik. A perifériás szövetekben előforduló, memória fenotípusú CD8+ T-limfociták IL-15 által közvetített osztódása az IL-7 jelenlétét sem igényli. Míg az I-es típusú interferonok termelését kiváltó TLR-ok (TLR3, TLR4) ligandumai (LPS, polyI:C) az IL-15-szekréció fokozása révén elősegítik a CD8+ memória-T-sejtek osztódását, a hosszú élettartamú, hatékony effektorfunkciókkal rendelkező antigén-specifikus CD8+ memóriasejtek képződéséhez a CD4+ T-sejtek együttműködése és segítő funkciója szükséges.

A memória-T-limfociták jelentősége

A hosszú életű memóriasejtek esetében az apoptózis gátlása mellett a nyugvó sejtek életben tartása kiemelten fontos tényező. A memória-T-sejtek életideje néhány hónaptól több évig terjedhet, és függ az adott sejtklóntól, valamint a keletkezésüket kiváltó antigén természetétől is. A vakcinia vírussal szemben kialakult CD4+ és CD8+ T-limfociták esetében pl. 50 éves időtartamot igazoltak. Még ma is vitatott azonban az, hogy a memóriasejtek fennmaradásához szükséges-e a képződésüket kiváltó antigén állandó jelenléte, illetve a memória-T-sejtek periódikusan ismétlődő aktiválása, ami a túlélést elősegítő antiapoptotikus molekulák révén biztosítja hosszan tartó fennmaradásukat. E kérdés vizsgálata kapcsán azt igazolták, hogy a hosszú élettartamú memória-T-sejtek IL-15-től függő lassú osztódáson mennek át, ami antigén hiányában és a pMHC-komplexekkel való találkozás nélkül is biztosítja a memória-T-sejtek fennmaradását. E folyamat során az IL-2- és IL-15-receptorok β-láncának kiemelt szerepét bizonyították

Az antigén-specifikus receptort hordozó T-limfociták találkozása a hivatásos APC-kel, majd ezt követő aktiválódásuk és effektor T-limfocitákká történő differenciálódásuk a másodlagos nyirokszervekben történik meg (13.3. ábra). Az antigén-specifikus Th és Tc effektor sejtek – ellentétben a B-sejtekből differenciálódó plazmasejtekkel – megtartják sejtfelszíni antigén-felismerő receptorukat, és végrehajtó funkcióik kiváltása is függ a fertőzés, sérülés vagy gyulladás helyén található APC-ekkel való találkozástól.

A T-limfociták memóriasejtekké történő érésének folyamata még nem ismert pontosan. Az egyik feltételezés szerint a stimulált T-limfociták sorsát az aktiváció és differenciáció helye dönti el. Más elképzelések szerint azonban a memória-T-sejtek csak akkor alakulhatnak ki, ha a kostimuláló molekulákat (B7, ICOSL) hordozó APC-kel való kapcsolat és a T-limfociták osztódását és differenciálódását lehetővé tevő IL-2-koncentráció folyamatosan biztosított, miközben az effektor sejtek aktivációindukált apoptózisa és kimerülése korlátozott. Ilyen körülmények az akut fertőzések vagy a fehérjeantigének ellen létrejövő primer immunválasz késői szakaszában, az utolsó T-sejt proliferációs hullámban alakulhatnak ki, amikor az antigén koncentrációja már alacsony, és ezért csak a nagy affinitású TCR-rel rendelkező sejtek osztódnak. Mivel a TCR esetében – ellentétben a BCR-rel – nincs affinitást növelő szomatikus hipermutáció (affinitásérés), a szelekciós folyamat a nagy affinitású TCR-rel rendelkező T-limfociták túlélését biztosítja. Az így képződő, nyugalmi állapotban lévő sejtek hosszú életűek, antigéningerre gyorsan és hatékonyan aktiválódnak, amit nagy számuk, speciális elhelyezkedésük és fokozott reaktivitásuk tesz lehetővé.

A memória-T-limfociták típusai

A memória-T-limfocitáknak két fő típusa ismert: az effektor memória (T EM ) és a centrális memória-T-sejtek (T CM ), melyek sejtfelszíni molekuláik, migrációs képességük és funkcionális sajátságaik alapján különíthetők el egymástól (13.6. táblázat). Mindkét memória-T-sejttípus megjelenik a keringésben, de a TCM-ek a sejtfelszíni CD62L és CCR7 kemokinreceptorok révén elsődlegesen a perifériás nyirokszervekbe vándorolnak, míg a TEM-ek a perifériás szövetekben és a lépben találhatók. Mindkét sejttípus kifejezi az IL-2/IL-15R β- láncát (CD122), de a centrális memória CD8+ T sejtek gyorsabban osztódnak, mint az effektor memória-T-sejtek. A másodlagos immunválasz során a CD8+ TCM készlet mérete szigorúan szabályozott, míg a TEM sejtek ismételt immunizálás hatására jelentős mértékű osztódáson mennek át.

13.6. táblázat - 13.6. táblázat. A CD8+ memória-T-limfociták effektor (TEM) és centrális (TCM) alpopulációinak funkcionális sajátságai

Szöveti T EM -sejt

Effektor molekulák

Limfoid T CM -sejt

Nyugvó

Aktivált

Nyugvó

Aktivált

-

+++

IFNγ

-

+++

-

+++

TNF

-

+++

-

+

IL-2

-

++

++

+++

Perforin

-

+

+ (mRNS)

+++

Granzim B

-

+


Egy adott kórokozóval szemben kialakult perifériás memória-T-sejtkészlet hosszú ideig állandó, amit az IL-7 és IL-15 citokinek által biztosított egyensúly tart fenn. A periférián lokalizálódó memória-T-sejtek ellenállóbbak az apoptózissal szemben, mint a limfoid szövetekben található memóriasejtek, így akut fertőzést követően a kétféle memória-T-sejtkészlet eltérően változik. Akut fertőzést követően a patogén eliminálásával az antigén kiürül a szervezetből, amihez a nyirokcsomói DC-k T limfociták általi elpusztítása is hozzájárul. A memória-T-limfociták zöme ekkor TEM típusú, melyek azonban fokozatosan TCM-sejtekké alakulnak. Mivel a keringésből a perifériás szövetekbe csak a TEM-sejtek léphetnek be, számuk antigén hiányában az idővel csökken, aminek eredményeként a fertőzést követő patológiás folyamatok is lecsengenek. Az antigénnel való újratalálkozás, természetes úton való fertőzés vagy vakcináció azonban jelentősen fokozza a TEM-ek arányát.

A memória-T-limfociták vándorlása és letelepedése a szövetekben

A naiv T-limfocitákból differenciálódó effektor T-sejtek – függetlenül az antigénnel való első találkozás helyétől – bármely gyulladt szövetbe eljuthatnak, és így a fertőzés terjedését is képesek követni. A kórokozó sikeres eliminálása után azonban csökken az antigén-specifikus végrehajtó T-sejtek bevándorlása a perifériás szövetekbe. Ennek egyik oka az, hogy a gyulladás lecsengésével csökken a sejtfelszíni, viszont nő az oldott kemokinreceptorok koncentrációja, ami gátolja az antigén-specifikus T-sejtek toborzását. A másik fontos szabályozó folyamat során a hosszan tartó és ismételt antigén-specifikus stimuláció hatására a FasL-ot kifejező effektor T-sejtek AICD révén elpusztulnak, így biztosítva az immunválasz kellő időben történő leállítását. Az antigénkoncentráció csökkenésével a TCR-közvetített aktiváció már nem vált ki sejthalált, hanem hosszú életű memóriasejtek képződését eredményezi.

Akut fertőzést követően az antigén-specifikus memória-T-sejtek elsősorban a fertőzés helyszínén, a környezettel állandó kapcsolatban lévő, mintegy 400m 2 nagyságú felszínt képviselő perifériás szövetekben találhatók. A memória-T-limfociták szövetspecifikus dúsulását bizonyos szervekben, így a bőrben, a bélben és a tüdőben a memória-T-sejtek irányított vándorlása és letelepedése biztosítja. A memória-T-sejtek felgyülemlése az ismétlődő fertőzéseknek kitett mukózális felszínek közelében – ezen limfociták gyors osztódási és differenciálódási képessége révén – fontos első védelmi vonalat jelent az újonnan behatoló patogénekkel szemben (13.29. ábra).

13.29. ábra A perifériás szövetekben elhelyezkedő CD8+ T EM -sejtek hatékony aktiválása. a) A perifériás szövetekben elhelyezkedő CD8+ TEM-sejtek ismételt vírusfertőzésre gyors osztódással és effektor funkcióik azonnali és hatékony aktiválásával válaszolnak. Ezt a folyamatot az antigént bemutató DC-k mellett a veleszületett immunitás által biztosított szöveti környezet is elősegíti. Így a helyi memória T-limfociták antigén-specifikus és antigéntől független módon is mozgósítják az immunrendszert, miközben a fertőzött T-sejtek elpusztítása révén fékezik a behatoló patogének osztódását (1). Ezt követően a nyirokcsomóban újonnan képződő másodlagos effektor T-limfociták a véráramból kilépve szintén a fertőzés helyére vándorolnak, és fokozzák a helyi immunválasz hatékonyságát (2). Mivel a másodlagos immunválasz első fázisa nem igényli a DC-k eljutását a környező nyirokcsomóba, jelentősen csökken az immunválasz reakcióideje, ami elősegíti a kórokozó kezdeti szaporodásának és így a patológiás elváltozásoknak a gyorsabb gátlását. Eközben a TCM-sejtek lassabb újraaktiválása révén fokozódik a második fázisban kialakuló memóriaválasz intenzitása (3).

13.29. ábra A perifériás szövetekben elhelyezkedő CD8+ T EM -sejtek hatékony aktiválása. b ) Az antigén szerepe az akut légúti fertőzések elleni immunválasz során. A légúti vírusfertőzés leküzdése után csökken a vírusantigéneket bemutató DC-k és az újonnan aktivált memória T-limfociták mennyisége. Egy hónappal a fertőzést követően a légúti nyálkahártyában zömében a visszamaradt antigén által előzetesen aktivált memória CD8+ T-limfociták találhatók. Az antigén folyamatos eltávolításával a perifériás szövetekben csökken az aktivált memóriasejtek aránya, majd hat hónap után az antigén-specifikus memóriát kizárólag a vérben keringő centrális memóriasejtekből a perifériára kilépő CD8+ TCM-limfociták biztosítják (Surh CD et al. 2008, Immunity 29:848–862).

A hosszú élettartamú memória-T-sejtek vándorlását általános és szövetspecifikus sejtfelszíni molekulák és ligandumaik irányítják. Ezek egy része minden antigénnel-aktivált T-sejtre jellemző adhéziós molekula, mint pl. a CD44, LFA-1, VLA4 és a PSGL1, míg más adhéziós molekulák, a kemokinreceptorok valamint a különböző perifériás szöveti sejtekre jellemző integrinek, szelektinek és kemokinek szigorúan szövetspecifikusak. Így a memória-T-limfociták belépése bizonyos perifériás szövetekbe – bár képződésüket sokféle, eltérő típusú kórokozó válthatja ki – csak szövetspecifikus adhéziós és/vagy kemokin receptorok irányításával történhet, míg pl. a csontvelőbe, a másodlagos nyirokszervekbe (lép, nyirokcsomók), valamint a májba és a tüdő parenchimába való eljutásukhoz elegendő a memória-T-sejtekre általánosan jellemző sejtfelszíni molekulák jelenléte (13.7. táblázat).

13.7. táblázat - 13.7. táblázat. A memória-T-limfociták vándorlását szabályozó sejtfelszíni molekulák és receptorok

Sejtfelszíni molekula

Receptor

Szöveti megjelenés

ADHÉZIÓ

CD44

Hialuronsav, fibrinogén

Általános

CD43

E-szelektin

Általános

αLβ2 integrin (LFA-1)

ICAM1

Általános

P-szelektin/E-szelektin ligandumok

P-szelektin/E-szelektin

Általános

α4β1 integrin (VLA4)

VCAM1 és fibronektin

Általános

α4β7 integrin

MADCAM1

Bél

α1β1 integrin (VLA1)

Kollagén/laminin

Tüdő

CLA módosított ligandum

E-szelektin

Bőr

CD62L

PNAd

Nyirokcsomó

KEMOKIN RECEPTOR – LIGANDUM

CCR4

CCL17

Bőr

CCR10

CCDL27/CCL28

Bőr

CCR9

CCL25

Vékonybél

CCR7

CCL19/CCL21

Nyirokcsomó


A memória-T-sejtek vándorlását a bél lamina propria és a bőr dermális rétegébe, valamint a tüdőlégutakba a T-sejtek aktivációját kiváltó kórokozó szaporodási helye irányítja, és így a memória-T-limfociták a patogén behatolási helyére térnek vissza. Tehát a perifériás szöveti környezet által biztosított “imprinting” meghatározza a memória-T-limfociták sejtfelszíni molekuláinak kifejeződését és a szöveti tropizmust, ami fontos eleme az immunrendszer hatékony működésének. A szabályozás rugalmasságának köszönhetően így a szervezet különböző helyein ismételten bejutó kórokozót is hatékonyan megtámadhatják a célzottan irányított, antigén-specifikus memória-T-limfociták. Ebben a szövetspecifikus irányítási folyamatban a fertőzéshez közeli nyirokcsomókból származó DC-knek, valamint a nyirokcsomói sztrómasejteknek is fontos szerepük van.

A szabályozó T-limfociták vagy Treg-sejtek

A szabályozó T-limfociták az effektor T-sejtek funkcióinak gátlására képesek, és így alapvető szerepet játszanak a perifériás tolerancia fenntartásában, a kóros autoimmun folyamatok megelőzésében, a gyulladási folyamatok (asztma, gyulladásos bélbetegségek) korlátozásában, de ugyanakkor gátolják a fertőző mikroorganizmusok eltávolítását és a tumorellenes immunitás hatékonyságát is.

A szabályozó T-sejtek – történeti áttekintés

A T-sejtek által közvetített szupresszió jelenségéről először Gershon és társai számoltak be az 1970-es évek elején. A reguláló képességgel rendelkező CD4+CD25+ különleges T-sejtpopuláció (Treg) leírása a Sakaguchi munkacsoport nevéhez fűződik. A Treg kutatások következő mérföldkövét a forkhead box P3 (FoxP3) transzkripciós faktor leírása jelentette, amely kulcsszerepet játszik a természetes Treg-sejtek képződésében és szupresszív funkcióinak fenntartásában is. A FoxP3-gén kiütése egérben hiperreaktív CD4+ T-limfociták képződését eredményezi, míg a spontán mutációval kialakult “scurfy” (korpás) fenotípus több immunszupresszív mechanizmus kiesésének az eredménye. A FoxP3-gén mutációi egérben és emberben is végzetes autoimmun kórkép kialakulásához vezetnek (Immune dysregulation Polyendocrinopathy Enteropathy X-linked – IPEX-szindróma). A fiatal férfiak esetében jelentkező kórkép a másodlagos limfoid szövetek megnagyobbodásával, inzulinfüggő cukorbetegséggel, ekcémával, ételallergiával és sorozatos fertőzésekkel jár. A betegség gyógyításának egyetlen terápiás lehetősége jelenleg a csontvelő-átültetés.

A Treg-sejtek képződésük helyétől függően két fő csoportra oszthatók:

1) a tímuszban CD4+FoxP3+ T-sejtekből fejlődő, változatos TCR-készlettel rendelkező természetes szabályozó T-sejtek (nTreg), melyek változatos mechanizmusok révén fejtik ki szabályozó funkcióikat,

2) a naiv CD4+ T limfocitákból a perifériás szövetekben képződő indukált reguláló T-sejtek (iTreg), melyek a FoxP3 negatív T regulatory 1 (Tr1) és a FoxP3+T helper 3 (Th3) szabályozó T-limfocitákat foglalják magukban, és IL-10 és TGF-β citokinek révén fejtik ki gátló hatásukat. Az iTreg-sejtek különböző fertőzések hatására képződnek és bizonyos antigénekre, sejt- és tumortípusokra specifikusak.

A kétféle Treg-típus egérben és emberben is jelen van, de képződésük és fenotípusos sajátságaik bizonyos eltéréseket mutatnak. Az nTreg-sejtek a perifériás CD4+ T-sejtkészlet mintegy 5–10%-át alkotják, az iTreg-sejtek a perifériás szövetekben a konvencionális T-sejtekből fejlődnek (13.30. ábra). Így a két sejttípus eltérő szöveti környezetben, különböző feltételek mellett differenciálódik.

13.30. ábra. A természetes (nTreg) és az indukált reguláló T-limfociták (iTreg) képződése, típusai és funkcióik. A természetes reguláló T-limfociták (nTreg) a tímuszban fejlődnek a medulláris epitélsejtekkel (mTEC) való kontaktus hatására és a perifériás szövetekben eltérő mechanizmusok révén fejtik ki szupresszív funkcióikat. Az indukált reguláló T-limfociták (iTreg) a tímuszban fejlődő CD4+ limfocitákból antigén-specifikus aktiváció hatására a perifériás szövetekben képződnek. A Tr1-sejtek IL-10, a Th3 sejtek TGFβ citokin hatására képződnek; effektor funkcióikért is ez a két immunszupresszív citokin felelős.

A természetes szabályozó T-limfociták (nTreg-sejtek) képződése és egyensúlyának fenntartása

A tímuszban képződő nTreg-sejtek a pozitív és negatív szelekciós lépéseket követően a tímuszban fejlődnek tovább. Pozitív szelekciójuk feltétele abban különbözik a konvencionális T-limfocitákétól, hogy a nTreg TCR-jeinek kötődési erőssége a konvencionális T-limfociták negatív és pozitív szelekcióját biztosító értékek közé esik. A konvencionális és az nTreg sejtek TCR-jeinek összehasonlító szekvenciaanalízise hasonló variabilitást igazolt, és különleges sajátságokat nem mutatott ki (lásd box). A Foxp3 transzkripciós faktor a nTreg-sejtek fenotípusának stabilizálásában és fenntartásában is fontos szerepet játszik (13.31. ábra), míg a TGF-β citokin a perifériás nTreg-sejtek különböző funkcióit gátolja. A nTreg-sejtek fenntartásában a legfontosabb szerepet a CD28 általi kostimuláció és az IL-2 citokin játssza. A CD28-B7 kapcsolat általi kostimuláció az IL-2-termelés fokozása révén elősegíti a nTreg-sejtek túlélését, hozzájárul a sejtfelszíni CD25 fokozott expressziójához, és biztosítja a szabályozó funkciót is.

13.31. ábra. A természetes reguláló T-limociták (nTreg) jellemző sejtfelszíni molekulái. Hasonlóan a többi TCR+CD4+CD25+CD28+ T-sejthez a nTreg-sejtek egyedi, funkcionális szempontból fontos fenotípus-sajátságokkal rendelkeznek. E sejtek differenciálódásához elengedhetetlen a FoxP3 transzkripciós faktor kifejeződése és aktiválódása.

Az nTreg-sejtek aktivációja, szelekciója

A nTreg-sejtek esetében 10–100-szor kisebb antigén-koncentráció is elegendő az aktiváció eléréséhez, mint a konvencionális T-limfociták esetében. Ezt a lényeges különbséget az nTreg-sejteken kifejeződő kostimuláló- (CD80/86, CD40, OX40, 4-1BB) és egyéb járulékos molekulák (IL-2Rβ, CTLA-4, LAG-3), vagy a TCR/CD3-receptorkomplex által kiváltott jelátviteli kaszkád különbségei is okozhatják. Igazolták, hogy a nTreg-sejtek szelekcióját nem elsősorban a TCR affinitása, hanem a T-sejt-APC kölcsönhatás helyszíne, azaz a T-sejtek mikrokörnyezete határozza meg. A FoxP3+ nTreg-sejtek zöme a tímusz velőállományában mutatható ki, de sejtvonal-elkötelezettségük a kérgi- és a velőállományban is megtörténhet. A velőállomány speciális epitélsejtjei, a Hassal-testek TSLP (Thymus Stromal LymphoPoietin) citokint termelnek, ami a DC-kben CD80/86 expressziót, a CD4+ T sejtekben FoxP3 expressziót és az nTreg-sejtek differenciálódását váltja ki. A nTreg sejtek fejlődésében az autoimmun regulátor gén (Aire) szerepét is kimutatták, ami a tímuszban a szövetspecifikus antigének medulláris epitélsejteken (medullar Thymic Epithelial Cell – mTEC) történő kifejeződését biztosítja. Igazolták, hogy az Aire gént expresszáló sztrómasejtek fokozzák a saját peptidek által aktivált CD4+ timocitákban a Foxp3 kifejeződését.

A nTreg-sejtek képződésének legfontosabb szabályozója a TGF-β citokin által indukált FoxP3 transzkripciós faktor. Ezek a sejtek egyetlen sejtfelszíni marker alapján nem jellemezhetők; az egér nTreg-sejtekre a CD4 pozitivitás és a FoxP3 kifejeződése mellett az IL-2Rα (CD25) és a CD45RBlow fenotípus, míg a humán nTreg-sejtekre a FoxP3, CD4 és CD25 marker mellett az IL-7Rα alacsony szintje jellemző. Az IL-7Rα hiánya fordítottan arányos a FoxP3 kifejeződésével és a szuppresszív hatással, amit a nTreg-sejtek által termelt IL-10, IL-35 és TGF-β citokinek is befolyásolnak.

A természetes reguláló T-limfociták általi szupresszíó mechanizmusai

A nTreg-sejtek képződését irányító Foxp3 transzkripciós faktornak számos célgénje ismert, de kifejeződése önmagában nem elegendő a szupresszív funkció kiváltásához. A tímuszban differenciálódó FoxP3+ nTreg-sejtek gátló funkcióját nem egyetlen mechanizmus, hanem különböző szinten működő faktorok és folyamatok együttese biztosítja. Ezek az alábbiak szerint csoportosíthatók:

– gátló citokinek,

– citolitikus folyamatok,

– anyagcsere változások,

– antigén-prezentáló sejtek működésének módosítása.

Gátló citokinek

Korábbi vizsgálatok a nTreg-sejtek funkcióinak közvetítésében a közvetlen sejtkölcsönhatásokat helyezték előtérbe, de az újabb vizsgálatok az oldott faktorok fontosságára is felhívták a figyelmet. A nTreg-sejtek által termelt gátló citokinek közé az IL-10, TGF-β és az újonnan leírt IL-35 sorolható. A TGFβ-gén hiánya azonban a perifériás nTreg-sejtek számának és funkcióinak csökkenéséhez vezet, igazolva a TGFβ szükségességét a perifériás nTreg-egyensúly fenntartásában (13.30. ábra).

13.32. ábra. A természetes reguláló T-limfociták (nTreg) eltérő mechanizmusok révén fejtik ki hatásukat

Citolitikus folyamatok

Az NK-sejtek és a CD8+ T-limfociták citolitikus aktivitása mellett a CD4+ T-sejtek is rendelkezhetnek sejtpusztító aktivitással. Igy a humán CD4+ nTreg-sejtek CD18 közvetítette adhézió, valamint granzim A és perforin szekréció révén képesek az NK- és a CD8+ effektor T-limfociták elpusztítására. Egérben ezt a funkciót a granzim B perforin nélkül is közvetíti.

Anyagcsere változások

Az effektor T-limfociták funkciói egyes lokális metabolikus folyamatokon keresztül is gátolhatók. A nTreg-sejtek által folyamatosan kifejezett CTLA-4 – kapcsolatot teremtve a DC-k CD80/CD86 molekuláival – az indolamin 2,3-dioxygenáz (IDO) enzim szintézisét váltja ki, ami a triptofán katabolizmus során képződő pro-apoptótikus anyagcseretermékek felszabadulásához és az effektor T-sejt funkciók gátlásához vezet. Az anyagcserefolyamatok módosítása révén ható mechanizmusok közé sorolható a konvencionális T-limfociták sejtfelszíni CD39 és CD73 molekulái által közvetített extracelluláris adenozin képződés, ami az effektor T-limfocitákon kifejeződő A2a receptorra hatva fejti ki gátló hatását.

Antigénprezentáló sejtek működésének módosítása

Igazolt, hogy az nTreg-sejtek képesek gátolni a DC-k aktivációját és kostimuláló képességét, továbbá módosítják a monociták és a makrofágok működését is. Így szupresszív hatásukat az APC funkciók módosítása révén is kifejthetik. Az MHC-II-molekulákhoz nagy affinitással kötődő CD4, a limfocitaaktiváló gén 3 (LAG-3) az éretlen DC-kben gátló jelátviteli utakat indít el, és megakadályozza a DC-k érését és immunstimuláló aktivitását. Figyelembe véve az nTreg és az effektor T-limfociták (1:8), valamint az nTreg és a DC-k (0,8:1) egymáshoz viszonyított arányát, közvetlen sejtkölcsönhatásokat feltételezve az utóbbi kölcsönhatás hatékonysága nagyobb.

Az indukált reguláló T-limfociták (iTreg-sejtek) képződése, típusai és funkciói

Ellentétben a tímuszeredetű nTreg-sejtekkel, az iTreg-limfociták in vivo a konvencionális perifériás naiv CD4+ T-limfocitákból képződnek és in vitro körülmények között is előállíthatók. Az adaptív reguláló T-limfociták egyik típusát az IL-10 által indukált Tr1, másik alcsoportját a TGFβ hatására képződő Th3 CD4+ T-limfociták alkotják. Az IL-10 és TGFβ citokinek hiányában a CD4+FoxP3- T-limfociták IL-4 és IL-13 jelenlétében (melyek a közös IL-4Rα-láncot hordozó receptorokhoz kötődnek) is képesek FoxP3+ Treg-sejtekké differenciálódni. Az iTreg-sejtek differenciációját a monocitaeredetű DC-k és a pDC-k is elősegítik, de képződésük leghatékonyabb kiváltói a bélhez kapcsolódó limfoid szövetekben, valamint a tumorok mikrokörnyezetében található kondicionálttolerogén DC-k. A bél lamina propria rétegében található makrofágok retinsav, IL-10 és TGFβ jelenlétében szintén képesek a FoxP3+ iTreg-sejtek képződését kiváltani, az antigének orron és szájon át történő bejuttatása pedig kedvez az iTreg-sejtek kéződésének. A tolerogén DC-k által indukált iTreg-sejtek – visszahatva az APC-ekre – elősegítik a DC-k tolerogén irányú differenciálódását. TGFβ jelenlétében ez a kölcsönhatás további iTreg-sejtek képződéséhez vezet, melyek a szupresszált T-sejtek iTreg-sejtekké történő átalakulását is elősegítik. Egérben az iTreg-sejtek képződése a CD4+ Th17 sejtek képződésével párhuzamosan, és a két sejt arányát az aktuális citokin környezet határozza meg.

Az indukálható Tr1- és Th3-reguláló T-sejtek hasonló fenotípusos és funkcionális sajátságokkal rendelkeznek. Szupresszív hatásukat a képződésüket is elősegítő IL-10 és TGFβ citokinek termelése révén fejtik ki (13.8. táblázat).

13.8. táblázat - 13.8. táblázat. A természetes (nTreg) és az indukált (iTreg) szabályozó T-limfociták fenotípusos és funkcionális sajátságai

Jellemzők

nTreg

Tr1

Th3

Képződés helye

Tímusz

periféria

Periféria

Differenciációt kiváltó faktor

T – pMHC kapcsolat, szelekció, tímusz mikrokörnyezet

IL-10

TGFβ

IL-4, IL-13

IL-4Rα

Transzkripciós faktor

FoxP3+

FoxP3-

FoxP3+

Aktivált T-sejt marker

CD25, CTLA-4, GITR, CD62L, CD45RB+

CD25, CTLA-4, GITR, CD62L, CD45RB+

CD25, CTLA-4, GITR, CD62L, CD45RB+

Felismerés és válasz

saját antigén,

erős TCR-stimulus

exogén antigén, szuboptimális TCR- stimulus

exogén antigén, szuboptimális TCR- stimulus

Aktiváció

kostimuláció

gyulladás és tolerogén citokinek,

kostimuláció nélkül

gyulladás és tolerogén citokinek,

kostimuláció nélkül

Citokintermelés

IL-10, TGF-β

IL-10, TGF-β


A Tr1-sejtek egyedi markerrel nem jellemezhetők. Képződésüket az IL-10 termelő APC-k (éretlen DC, tolerogén mieloid DC, pDC) váltják ki, IL-2- és IL-15-citokinek jelenlétében lassan osztódnak. Funkcionális szempontból legfontosabb sajátságuk a nagy mennyiségű IL-10-citokin termelése, emellett IL-5- és IFNγ-szekrécióra is képesek. A Tr1-sejtek jelenlétét transzplantáció során, allergiában, patogének általi fertőzés és tumorképződés során egérben és emberben is kimutatták. A Tr1-sejteknek és az általuk termelt IL-10-citokinnek kiemelt szerepet tulajdonítanak a gyulladásos bélbetegségek megelőzésében és az allergének elleni immunválasz szabályozásában. IL-10-hiányos egérben spontán bélgyulladás alakul ki, ami fiatal állatokban IL-10-pótlással kivédhető.

A Th3-sejtek CD4+ naiv T-limfocitákból történő képződését egérben és emberben is a TGFβ-citokin segíti elő. Ez a gátló sejttípus kiemelt szerepet játszik az étel- és mikrobiális antigénekben különlegesen gazdag bélszövet immunológiailag kitüntetett (privilegizált) állapotának fenntartásában. A bél Peyer-plakkjaiban, a mesenteriális nyirokcsomókban és a lamina propriában található DC-k hatékonyan segítik elő az iTreg-sejtek képződését, míg a lépből izolált DC-k erre nem képesek. TGFβ vagy TGF-βRII hiányában a bélben spontán T-sejt-aktiváció és gyulladás alakul ki, míg a TGFβ-citokinnel szemben rezisztens CD4+ és CD8+ egér T-limfociták kiszabadulnak a Treg-kontroll alól, gyulladásos bélbetegség alakul ki, és a tumorellenes tolerancia csökkenésével fokozódik a kilökődési reakció.

A Tr1- és Th3-sejtek a nTreg-sejtek hiányában is kialakulnak, igazolva a különböző reguláló T-sejtek eltérő fejlődési útvonalait. A két sejtpopuláció együttműködését azonban jól alátámasztja az a megfigyelés, hogy az nTreg-sejtek IL-10 és TGF-β jelenlétében a naiv CD4+ T-limfociták iTreg irányú differenciálódását is elindítják.