Tissue-resident memory CD8+ T cells and their role in the immune response to infection and vaccination

Full Text

Введение

CD8+ Т-клетки выполняют эффекторные функции при непосредственном контакте с клетками, зараженными вирусами или другими внутриклеточными патогенами. Для этого CD8+ Т-клетки должны мигрировать из вторичных лимфоидных органов (ВЛО) в ткань, пораженную инфекцией. Последующее расширение зоны защитного действия этих Т-клеток происходит за счет постоянного перераспределения оставшихся после инфекции долгоживущих Т-клеток иммунологической памяти между различными органами с помощью рециркуляции с лимфой и кровью. Однако не все Т-клетки памяти участвуют в рециркуляции. Значительное количество так называемых резидентных Т-клеток памяти (Trm) заселяет инфицированную ткань и после завершения инфекции не покидает ее в течение долгого срока, который измеряется месяцами и, даже, годами [16, 37, 68, 100]. Trm обнаружены в CD8+ и в CD4+ субпопуляциях Т-лимфоцитов [14, 22], но в данном обзоре мы ограничимся сведениями о наиболее изученной CD8+ субпопуляции Trm. Благодаря своей локализации CD8+ Trm служат первой линией обороны от внутриклеточных паразитов в тканях с повышенным риском повторного инфицирования [37, 44, 63, 102, 115]. Для того чтобы описать происхождение этих клеток следует кратко изложить схему созревания цитотоксических Т-лимфоцитов.

Созревание и миграция CD8+ Т-клеток в ходе иммунного ответа

В ходе первичного иммунного ответа наивные CD8+ Т-клетки обнаруживают клоноспецифичный антиген на молекулах главного комплекса гистосовместимости первого класса (МНС I) дендритных клеток (ДК) в Т-клеточной зоне ВЛО. Распознавшие антиген CD8+ Т-клетки получают дополнительную стимуляцию в микроокружении ВЛО, размножаются, и их потомки дифференцируются в короткоживущие эффекторные клетки (short-lived effector cell, SLEC) и в эффекторные клетки-предшественники клеток памяти (memory progenitor effector cell, MPEC) [27, 80] (рис.).

 

Рисунок. Стадии созревания CD8+ Т-клеток в ходе иммунного ответа

Figure. Stages of CD8+ T cell maturation during the immune response

Примечание. Возможные пути генерации Trm из «преэффекторных» Т-клеток (1), эффекторных CD8+ Т-лимфоцитов (2), из MPEC в эпидермисе (3), из Tem в легких (4) и развитие Trm печени из Tcm (5).

Note. Possible pathways of Trm generation from pre-effector T cells (1), effector CD8+ T lymphocytes (2), from MPEC in the epidermis (3), from Tem in the lungs (4) and development of liver Trm from Tcm (5).

 

SLEC обладают мощным цитотоксическим потенциалом и характеризуются фенотипом CD127low/–KLRG1highCD62Llow. Эти клетки покидают ВЛО с лимфой, выходят в кровеносное русло и мигрируют в очаг воспаления. Их миграцию направляет набор мембранных молекул адгезии и рецепторов к хемокинам, которые продуцируются в периферических тканях, особенно при воспалении. Важно, что для миграции в разные ткани эффекторным Т-клеткам требуются разные наборы этих молекул в соответствии с наличием их лигандов в определенной ткани. Так, для миграции в тонкий кишечник эффекторные Т-клетки экспрессируют интегрин α4β7 и CCR9 — рецептор хемокина CCL25, продукция которого локализована в тонком кишечнике [43, 74]. Рецептор CCR6 направляет миграцию зрелых Т-лимфоцитов в зоны продукции хемокина CCL20, в частности, в пейеровы бляшки и в воспаленные участки слизистой желудка и кишечника [3, 113, 122, 125]. Экспрессия лиганда Е-селектина и хемокиновых рецепторов CCR4, CCR8, CCR10, CXCR6 и CXCR3 направляет эффекторные Т-клетки из лимфатических узлов в кожу [62, 131]. Рецепторы CXCR3, CXCR6 и CCR6 способствуют миграции Т-клеток в легкие [42, 107], а при респираторных вирусных инфекциях миграция CD8+ Т-клеток в дыхательные пути также управляется рецептором CCR5 [49].

Эффекторные Т-клетки приобретают наборы адгезивных молекул и хемокиновых рецепторов при созревании в ВЛО, дренирующих определенный тип ткани. Так, способность мигрировать в кишечник Т-клетки приобретают под действием ретиноевой кислоты, которую секретируют ДК в пейеровых бляшках и брыжеечных лимфатических узлах. Таким образом, Т-клетки в ВЛО не только вовлекаются в ответ на антигены, но приобретают homing — склонность мигрировать в тип ткани, из которой эти антигены поступили. Следует отметить, что homing является временным свойством. Так, усиленная миграция Т-клеток эффекторов в кожу сохраняется лишь несколько дней после завершения кожной инфекции [4].

В инфицированной ткани SLEC убивают зараженные клетки и гибнут после после выполнения защитных функций. Динамику пула антигенспецифических CD8+ Т-клеток в ходе инфекции с большой долей условности можно представить с помощью следующих цифр. До первичного иммунного ответа у мышей количество CD8+ Т-клеток, специфичных к одной комбинации МНС I и антигенного пептида, составляет всего лишь от 15 до 1000 клеток во всем организме [80]. В индуктивной фазе иммунного ответа, в зависимости от масштабов и особенностей инфекции, количество антигенспецифических Т-клеток увеличивается в сотни, тысячи и, возможно, в десятки тысяч раз в течение нескольких дней. Так, при инфицировании вирусом лимфоцитарного хориоменингита (LCMV) у мышей, иммунная система которых была дополнена клоном антигенспецифических Т-клеток с генетической меткой, пик количества этих «меченых» клеток в селезенке достигался к 7 дню [68]. После завершения борьбы с инфекцией количество антигенспецифических клеток падает приблизительно в 20 раз по сравнению с максимальными значениями за счет гибели SLEC. В упомянутой выше модели с LCMV снижение количества антигенспецифических клеток до стабильных показателей происходило к 20 дню после инфекции. В живых остаются долгоживущие MPEC и созревшие из них клетки иммунологической памяти, которые подразделяются на две основные группы: эффекторные Т-клетки памяти (Tem) и центральные Т-клетки памяти (Tcm). По некоторым моделям, дифференцировка клеток памяти включает промежуточные стадии, представленные отдельными предшественниками для Tcm и Tem (соответственно, MPEC-Tcm с фенотипом CD127highKLRG1lowCD62Lhigh и MPEC-Tem с фенотипом CD127highKLRG1lowCD62Llow) [80] (рис.).

Tcm и Tem циркулируют по организму, периодически покидая кровоток для поиска клоноспецифичного антигена. Tcm формируют самоподдерживающуюся популяцию в ВЛО, перераспределяясь между ними с помощью циркуляции. Выход Tcm из кровотока в ВЛО осуществляют с помощью L-селектина CD62L, который взаимодействует с эндотелием венул ВЛО, а хемокиновый рецептор CCR7 обеспечивает движение Tcm в Т-клеточную зону — место максимальной продукции хемокинов CCL19 и CCL21 [4]. Другая группа клеток памяти, Tem, выходит из кровотока в нелимфоидные ткани для поиска зараженных клеток. Tem лишены CD62L и CCR7, и их миграция, так же как и миграция эффекторных Т-клеток, направляется адгезивными молекулами и хемокиновыми рецепторами, лиганды которых синтезируются в периферических тканях [4]. Часть CD8+ Т-лимфоцитов приобретает экспрессию белков, способствующих их удержанию в ткани, и утрачивает молекулы, необходимые для возвращения в кровоток [22, 118]. Эти клетки исключаются из рециркуляции и формируют самоподдерживающуюся местную популяцию Trm [69].

Клетки-предшественники Trm

Результаты поиска предшественников Trm наводят на мысль о том, что программа превращения циркулирующего лимфоцита в резидентную клетку может быть включена на разных этапах созревания [50, 130]. Показано, что гены сигнатуры Trm на 6-й день после активации экспрессируются в периферических эффекторных Т-клетках, соответственно, они могут быть предшественниками Trm (рис.). Основные регуляторы Trm — факторы транскрипции Runx3, Hobit и Blimp1 сильно экспрессируются в ранней эффекторной фазе созревания [10, 61, 72, 73, 84], а экспрессия гистон-лизин-N-метилтрансферазы Ezh2 возрастает еще раньше — в «преэффекторных» Т-клетках [45], причем известно, что Ezh2 может участвовать в характерной и, по-видимому, важной для созревания Trm репрессии ряда генов, включая Tcf7, Eomes и Klf2 [84, 106]. Судя по этим данным, программа Trm может запускаться на раннем этапе созревания клеток-эффекторов. Однако имеются данные о более ранних событиях, влияющих на выбор пути созревания Trm. Так, действие TGF-β на наивные Т-клетки перед распознаванием антигена, способствует созреванию их потомков в Trm [65]. Это значит, что отдельные механизмы, управляющие созреванием Trm, могут запускаться в покоящихся наивных Т-клетках перед их вовлечением в иммунный ответ. С другой стороны, зрелые Т-клетки памяти и их непосредственные предшественники MPEC также могут вносить вклад в формирование местных популяций Trm. Так, CD8+KLRG1- MPEC, после проникновения в эпидермис, под действием факторов микроокружения, в том числе локально синтезируемых IL-15 и TGF-β превращаются в CD8+CD103+ Trm кожи [62]. Популяция Trm в легких при реинфекции может восполняться за счет Tem [111, 112], тогда как Tcm могут восстанавливать популяции Trm кожи и печени [82, 120]. Следует отметить, что пул Trm эффективнее формируется при созревании из наивных Т-клеток, чем при конвертировании из циркулирующих Т-клеток памяти [82, 119] (рис. 1). Кем бы ни были предшественники CD8+ Trm, их накопление в тканях зависит от хемокиновых рецепторов, которые используют эффекторные Т-клетки и Tem для проникновения в ткань. Так, миграция Т-клеток в тонкий кишечник и приобретение ими фенотипа Тrm происходит с участием CCR9 [33], а CXCR6 важен для формирования группировки Trm в коже, причем экспрессия CXCR6 характерна для Trm различных тканей и, возможно, служит для колокализации Trm и ДК, продуцирующих CXCL16 — лиганд CXCR6 [118].

Наличие Тrm в различных тканях и поддержание их численности

Для доказательства существования Тrm были применены мышиные модели с пересадкой кожи и кишечных трансплантатов, использованием парабиоза (соединения кровеносных систем двух мышей), а также способы устранения или внутрисосудистого мечения циркулирующих клеток [16, 37, 68, 112]. У людей Тrm были обнаружены при анализе пересаженных тканей через большие сроки (до 2 лет) после трансплантации. Определение молекул, не совпадающих у доноров и реципиентов, позволило выявить длительное сохранение CD4+ и CD8+ Т-клеток доноров в трансплантатах кожи [59], кишечника [8], легких [108] и почек [28] при отсутствии донорских Т-лимфоцитов в крови реципиентов. Эти работы позволили идентифицировать истинных резидентов тканей и отличить их от рециркулирующих клеток, приходящих из крови в ткань и затем вновь возвращающихся в кровоток.

Наличие Trm документировано в различных, в первую очередь в барьерных, тканях: в коже, в слизистых кишечника и женских репродуктивных органов, в слюнных железах, в участках регенерации поврежденной ткани в легких [23, 54, 68, 69, 96, 112]. В коже и в слизистых большинство Trm локализовано вблизи или внутри эпителиального слоя. Кроме того, Trm обнаружены в печени, почках, поджелудочной железе, сердце и головном мозге после вирусной инфекции [118, 123]. Также Trm-подобные клетки обнаруживаются в центральных и периферических лимфоидных органах: в тимусе, селезенке и лимфатических узлах [118].

Долговременное поддержание численности CD8+ Т-клеток памяти, в том числе Trm, не требует постоянного или периодического распознавания антигена [56, 78, 115], но зависит от цитокинов, причем интерлейкин-7 (IL-7) и тимический стромальный лимфопоэтин обеспечивают выживание, а IL-15 — гомеостатическое обновление пула клеток памяти за счет ограниченной пролиферации [9, 98].

Распознавание антигена при повторной инфекции активирует CD8+ Тrm к размножению, продукции цитокинов и цитотоксическому действию на инфицированные клетки в ткани их постоянного пребывания. В некоторых случаях реактивация и размножение CD8+ Тrm также приводит к пополнению пула циркулирующих Т-клеток [22]. Однако способность к клональной экспансии у CD8+ клеток памяти меньше, чем у наивных CD8+ Т-лимфоцитов [66, 126]. В связи с этим предполагается, что преимуществами, которые организм получает при созревании Т-клеток памяти и, особенно Trm, являются их готовность к выполнению эффекторных функций [114, 126] и тактически выгодная локализация в тканях, наиболее уязвимых для инфекции. Кроме того, численность Т-клеток памяти после перенесенной инфекции значительно превышает мизерное исходное количество их предшественников — наивных Т-лимфоцитов той же специфичности.

Важным представляется отсутствие каких-либо определяемых в эксперименте ограничений на количество CD8+ Т-клеток памяти в отличие от «потолка ниши» для зрелых плазмоцитов и В-лимфоцитов [121, 127]. Иными словами, при большом количестве инфекций или вакцинаций вновь образовавшиеся плазмоциты и В-клетки памяти уменьшают количество плазмоцитов и В-клеток, созревших в ходе предыдущих иммунных ответов, тогда как новые CD8+ Т-клетки памяти не вытесняют образовавшиеся ранее CD8+ Т-клетки. По-видимому, фактором, разрешающим неограниченное накопление CD8+ Т-клеток памяти, является возможность их размещения в тканях в виде Trm [22, 127]. Это делает индукцию CD8+ Trm желанным результатом действия противовирусных вакцин, что, впрочем, не отменяет классической задачи нацеливания противовирусных вакцин на продукцию протективных антител.

Поверхностные молекулы, управляющие локализацией Тrm

Идентификация истинных Тrm позволила определить мембранные молекулы, которые связаны с локализацией этих клеток. Удержанию Trm в тканях способствуют лектин CD69 и адгезивные молекулы CD103, CD49a, Е-кадгерин и LFA-1, причем набор этих молекул в разных тканях может заметно различаться. Так, большинство Trm легких, тонкого кишечника и кожи имеют фенотип CD69+CD49ahiCD103hi, причем экспрессия CD49a критична для формирования пула Trm легких, тонкого кишечника и кожи, а CD103 и хемокиновый рецептор CXCR6 необходимы для Trm легких и кожи. Следует отметить, что в коже Trm представлены двумя субпопуляциями, одна из которых с фенотипом CD69+CD49a+CD103+ способна продуцировать IFNγ и проявлять цитотоксическую активность, тогда как субпопуляция с фенотипом CD69+CD49a–CD103+ обладает свойствами Т-хелперов 17 (Th17) [22]. Trm слюнных желез обладают фенотипом CD49aintCD103lo, и для их удержания в ткани критична экспрессия Е-кадгерина. Trm печени осуществляют связь с тканью с помощью интегрина LFA-1 и слабо экспрессируют CD103 и CD49a [22]. Наряду с наличием адгезивных молекул для Trm характерно отсутствие молекул, способствующих выходу из ткани: рецептора-1 сфингозин-1-фосфата (S1PR1) и CCR7. Наконец, Trm, как и другие Т-клетки памяти, обладают повышенной экспрессией CD44. Следует отметить, что все эти фенотипические особенности, не являются абсолютно специфичными для Trm, а, с другой стороны, Trm разных тканей могут иметь разный набор этих позитивных и негативных маркеров, что необходимо учитывать при поиске Trm по фенотипическим признакам.

Экспрессия CD69 и отсутствие S1PR1

Лектин CD69 появляется на наружной мембране Т-клеток вскоре после активации антигеном. Максимум его экспрессии in vitro находится в интервале от 3 до 24 часов после активации [89], а затем его экспрессия постепенно угасает в течение нескольких дней. Быстрая экспрессия и последующий уход этой молекулы с поверхности большинства Т-лимфоцитов позволяет использовать CD69 в качестве маркера активации [89]. В отличие от других Т-клеток, Trm приобретают постоянную экспрессию этой молекулы [95, 104], причем антагонизм CD69 с рецептором-1 сфингозин-1-фосфата во многом определяет локализацию Trm [60, 85]. Как известно, сфингозин-1-фосфат является одним из важнейших хемоаттрактантов, обеспечивающих выход клеток из тканей. Этот фосфолипид циркулирует в крови, диффундирует через сосудистую стенку и создает градиент концентрации, по которому чувствительные клетки могут двигаться к ближайшему сосуду. Сильная экспрессия CD69 лишает клетки этой возможности, поскольку CD69 и S1PR1 на наружной мембране клетки взаимодействуют друг с другом, что приводит к интернализации и деградации S1PR1 и утрате чувствительности к хемоаттрактанту [7]. Искусственное повышение экспрессии S1PR1 ведет к падению численности Trm [105]. Интересно, что антагонистические взаимоотношения S1PR1 и CD69 имеют обоюдный характер, и эти белки могут взаимно подавлять экспрессию друг друга на клеточной поверхности [7, 103]. Предполагается, что условием стабилизации экспрессии CD69 на мембране является исходный дефицит S1PR1, который может формироваться при недостатке Krüppel-подобного фактора 2 (KLF2) [105]. Дефицит этого ядерного фактора in vitro индуцирует трансформирующий фактор роста-β (TGF-β), который синтезируется в периферических, особенно, барьерных тканях, интерфероны (IFN) I типа, IL-33 — стимулятор Тh2-зависимого иммунного ответа, и IL-12 — стимулятор Тh1-зависимого иммунного ответа [20, 30]. Наибольшим эффектом обладают сочетания этих цитокинов друг с другом и с фактором некроза опухолей (TNF) [105]. Возможно, эти сочетания воспроизводят варианты цитокиновой атмосферы при разных иммунных реакциях в периферической ткани. Известно, что KLF2 запускает транскрипцию генов S1pr1 (кодирует S1PR1) и Sell (кодирует CD62L). Соответственно, дефицит KLF2 приводит к утрате экспрессии гена S1pr1 и белка S1PR1, что ведет к стабилизации экспрессии CD69 на наружной мембране [105] и увеличивает надежность удержания Т-клеток в поврежденной ткани.

Наряду с Trm, CD69 экспрессируют естественные киллеры [109] и клетки Лангерганса [15], причем CD69 на этих клетках также способствует их аресту в ткани. Отсутствие CD69 на CD8+ Т-клетках значительно уменьшает количество Trm, но не приводит к их полному исчезновению [62], что говорит о роли других молекул в процессе удержания Т-клеток в тканях.

CD103

CD103 или интегриновая субъединица αE входит в состав интегрина αEβ7. Экспрессию CD103 на CD8+ Т-клетках стимулирует TGF-β [31, 39]. Функцией интегрина αEβ7 является взаимодействие с E-кадгерином. Как известно, E-кадгерин обеспечивает плотные соединения эпителиальных клеток за счет гомотипических взаимодействий. Однако молекулы E-кадгерина могут не только связываться друг с другом, но и взаимодействовать с иными адгезивными молекулами. Так, связывание интегрина αEβ7 Т-клеток с E-кадгерином эпителия позволяет лимфоцитам внедряться в эпителиальный слой и удерживаться в нем [19]. Критическая роль CD103 для локализации Т-клеток в эпителиальных барьерах была доказана в экспериментах с искусственным дефицитом этой молекулы, ведущим к уменьшению количества CD8+ Trm в коже [62], в легких после гриппа [55] и в кишечнике после инфицирования Listeria [101]. Благодаря экспрессии этой адгезивной молекулы CD8+ Trm составляют существенную часть внутриэпителиальных лимфоцитов — самой передовой линии защиты кожи и слизистой от вирусов и других внутриклеточных паразитов. Наряду с защитой от инфекции, внутриэпителиальные Trm могут участвовать в предотвращении развития карцином и меланом, уничтожая злокачественные клетки эпителиального слоя [64, 79]. Противоопухолевая активность CD8+CD103+ Trm повышена по сравнению с CD8+CD103- клетками [29], по-видимому, за счет лучшей адгезии на клетках-мишенях [35].

Следует отметить, что E-кадгерин экспрессируется на клетках Лангерганса — особой популяции внутриэпителиальных ДК [2]. Связывание CD103 Т-клеток c E-кадгерином клеток Лангерганса может улучшить презентацию антигенов внутри эпителиального слоя при повторной инфекции. На позиционирование Т-клеток в ткани могут влиять взаимоотношения CD103 и хемокиновых рецепторов. Так, связывание CD103 цитотоксических Т-клеток c E-кадгерином опухолевых клеток приводит к перераспределению рецепторов CCR5 внутрь иммунных синапсов, в результате чего Т-лимфоциты утрачивают чувствительность к CCL5 и прекращают движение по градиенту концентрации этого хемокина [36]. В тонком кишечнике экспрессия CD103 зависит от хемокина CCL25 и его рецептора CCR9, который направляет миграцию CD103– эффекторных Т-клеток в тонкий кишечник и индуцирует на них экспрессию CD103, способствуя задержке клеток в ткани и формированию локальной популяции внутриэпителиальных лимфоцитов, в частности, CD8+ Тrm [33].

CD49a

CD49a является интегриновой субъединицей α1, которая соединяется с субъединицей β1 (CD29) и образует коллаген-связывающий интегрин VLA-1. Этот интегрин может взаимодействовать с коллагеном-I, фибриллы которого присутствуют в соединительнотканных элементах большинства органов [90]. Однако наиболее эффективно VLA-1 связывается с коллагеном-IV [6, 92] — нефибриллярной формой коллагена в слое lamina densa базальной мембраны эпителия слизистых оболочек [51]. Важно, что молекулы VLA-1 и коллагена-IV вступают в динамические взаимодействия, которые позволяют лимфоцитам не только накапливаться под эпителиальным слоем, но и перемещаться под ним, а, возможно, и проникать сквозь базальную мембрану [6, 12, 92]. Исследования демонстрируют наличие CD49a на Т-клетках памяти в разных тканях и критическое значение CD49a для поддержания численности Trm в легких и кишечнике мышей [21, 62, 70, 87, 88]. Делеция или блокада CD49a не только уменьшает количество Trm [70, 88], но и заметно ослабляет созданную этими клетками «первую линию защиты», что проявляется в росте восприимчивости к вторичным гетеросубтипическим инфекциям и в увеличении скорости развития этих инфекций [32, 88, 129]. У людей большинство Trm в легких экспрессирует CD49a, а CD8+CD49a+ Trm кожи обладают выраженным защитным потенциалом: они продуцируют IFNγ и после стимуляции интерлейкином-15 производят большое количество перфорина и гранзима B [21]. Также CD49a участвует в защите Trm от апоптоза [91].

CD44

Гликопротеин CD44 экспрессирует большинство типов клеток. В частности, его экспрессируют практически все CD4+ и CD8+ Т-лимфоциты, однако уровень экспрессии зависит от степени зрелости лимфоцита [46]. Наивные Т-клетки экспрессируют относительно небольшое количество CD44, которое заметно увеличивается после активации и созревания, причем мощная экспрессия этой молекулы длительное время сохраняется на Т-клетках памяти, в том числе на Trm [5, 17, 41, 124]. CD44 может взаимодействовать с компонентами внеклеточного матрикса: фибронектином, ламинином, коллагеном и, особенно, гиалуроновой кислотой. Гиалуроновая кислота — высокомолекулярный гетерополисахарид, один из основных компонентов внеклеточного матрикса соединительной, эпителиальной и нервной ткани, который также присутствует на эндотелиальных клетках и клетках иммунной системы, содержится в синовиальной жидкости и в лубрикантах фасций мышц [57, 58]. Ее продукция в тканях усиливается при воспалении [71]. Представляется вероятным, что CD44 может облегчать взаимодействие лимфоцитов с гиалуроновой кислотой сосудистой стенки и тем самым способствовать трасмиграции клеток [77], а в тканях — обеспечивать взаимодействие лимфоцитов с внеклеточным матриксом. Было показано, что взаимодействие CD44 с внеклеточным матриксом in vitro определяет нормальную морфологию, поляризацию и подвижность клеток [75]. Также была продемонстрирована существенная роль CD44 в выживании CD4+ Тh1, однако эта функция не была подтверждена для CD8+ субпопуляции Т-клеток, и полная делеция CD44 не ограничивала накопление CD8+ Тrm в ткани после инфекции [5]. Таким образом, высокий уровень экспрессии CD44 характерен для Trm, но ее роль в формировании пула Trm пока не доказана.

Далее изложены сведения о Trm некоторых тканей в различном состоянии, в том числе при инфекциях и в ходе формирования поствакцинального иммунитета.

Trm слизистых желудочно-кишечного тракта (ЖКТ)

Различные ткани могут удерживать циркулирующие Т-лимфоциты, превращая их в Trm, но наиболее эффективными «ловушками» мигрирующих Т-клеток являются слизистые желудка и кишечника. Известно, что эти слизистые оболочки содержат большое количество CD4+ и CD8+ Т-клеток, причем до 90% этих клеток имеют фенотип Trm [52, 116]. Оптимальные условия развития резидентных Т-клеток в ЖКТ могут быть связаны с постоянной продукцией в слизистой цитокинов TGF-β, IL-7 и IL-15 — важных регуляторов созревания и поддержания численности Trm. Наряду с эндогенными регуляторами, на Trm в ЖКТ существенное влияние оказывают факторы микробиоты [83]. Известно, что мыши гнотобионты отличаются уменьшенным количеством CD8+ Т-клеток, которые, к тому же, демонстрируют слабость синтеза цитокинов и усиленную экспрессию ингибирующих рецепторов [24]. Мыши, свободные от специфических патогенов (SPF), обладают относительно бедным видовым составом микробиома, и, при этом, имеют увеличенное количество наивных Т-лимфоцитов и сниженное количество CD8+ Trm в слизистых по сравнению с дикими мышами или мышами, выращенными вне SPF-вивария. Характерно, что пул CD8+ Trm кишечника у мышей из SPF-вивария восстанавливается при их совместном содержании с дикими собратьями [13]. Влияние микробиоты на CD8+ Trm может быть опосредовано действием молекулярных паттернов патогенов или метаболитов, образующихся в результате микробного переваривания пищи, на клетки врожденного иммунитета и цитокиновую атмосферу или непосредственно на Т-лимфоциты [83]. Так, продукция в кишечнике IL-7 и IL-15 зависит от микрофлоры, а короткоцепочечные жирные кислоты, которые образуются при расщеплении пищевых волокон бактериями, способствуют выживанию и функционированию CD8+ T-клеток памяти, а также резидентных клеток с супрессорной активностью — CD4+ регуляторных Т-клеток (Тreg) кишечника [83]. Микробиота не только влияет на Trm различной антигенной специфичности, но и индуцирует формирование в кишечнике пула Т-клеток, специфичных к собственным антигенам микрофлоры. Поскольку микроорганизмы «нормофлоры» не обладают способностью к внутриклеточному паразитизму, их антигены, в основном, презентируются на молекулах МНС II. Соответственно, специфичные к ним клетки представлены CD4+ Т-лимфоцитами, преимущественно Тh17 и необычными Тreg, которые наряду с Foxp3 экспрессируют Rorγt — мастер-регулятор созревания Th17 [81, 83, 99]. Также специфичные к микробиоте Т-клетки принадлежат к фолликулярным Т-хелперам и Тh1. По-видимому, функцией специфичных к микробиоте Тreg является сохранение «нормофлоры» за счет предотвращения чрезмерного иммунного ответа на ее антигены, тогда как Т-хелперы участвуют в продукции IgA и антимикробных факторов, которые ограничивают зону присутствия микробиоты, в частности, предотвращают излишнюю колонизацию слизи и адгезию бактерий на поверхности эпителия. CD8+ Т-клетки, реагирующие на антигены бактерий «нормофлоры» и их бактериофагов, выявляются в малом количестве [34].

Описаны CD8+ Trm, связанные с инфекционными, иммуноопосредованными воспалительными и онкологическими заболеваниями ЖКТ. Так, при язвенном колите обнаружены резидентные популяции CD8+ Т-клеток, обладающие воспалительными (TNFα) или регуляторными (IL-26) транскрипционными модулями. Напротив, при болезни Крона в патологический иммунный ответ на антигены микробиоты вовлечены Th17 и Th1, тогда как количество CD8+ Trm уменьшено [26].

Эксперименты на мышах демонстрируют различную защитную эффективность CD8+ Trm кишечника при разных инфекциях ЖКТ. Так, адаптивный перенос CD8+CD44hi Т-клеток памяти с рецептором хоминга в кишечник (интегрином α4β7), от нормальных мышей, инфицированных мышиным ротавирусом, в организм иммунодефицитных мышей с хронической ротавирусной инфекцией приводил к излечению реципиентов от заболевания, тогда как менее зрелые CD8+CD44lo Т-клетки такой способностью не обладали [93]. В то же время норовирус в мышиной модели хронической инфекции уклонялся от действия CD8+ Trm с помощью пространственного разделения с Т-клетками и персистирования в недоступной для Trm иммунопривилегированной зоне слизистой, а также с помощью изменения функциональной активности CD8+ T-клеток [117].

Эксперименты на мышах и исследования пациентов показывают участие CD8+ Тrm слизистой желудка в антигенспецифической защите при H. pylori-инфекции [47]. Количество CD8+CD69+CD103+ Тrm в желудке быстро возрастает после заражения животных хеликобактером, причем их концентрация обратно коррелирует с бактериальной нагрузкой, а после устранения H. pylori эти клетки длительно сохраняются в слизистой. Без эрадикации возбудителя при переходе инфекции в хроническую форму количество CD8+ Trm в слизистой желудка постепенно уменьшается, тогда как количество CD4+ клеток возрастает. Как известно, мишенью CD8+ Т-лимфоцитов являются инфицированные внутриклеточными патогенами или трансформированные клетки. Внутриклеточный паразитизм нетипичен для H. pylori, но патогенные штаммы этого микроорганизма инъецируют в эпителиальные клетки цитотоксин CagA с онкогенными свойствами, и пептиды этого белка, по-видимому, презентируются на МНС I. Показано, что популяция CD8+ Trm при хеликобактериозе является олигоклональной с большой долей CagA-специфичных лимфоцитов. Предполагается, что CD8+ Trm могут не только бороться с инфекцией, продуцируя провоспалительные цитокины, но и убивать эпителиальные клетки, подвергшиеся действию CagA, тем самым снижая риск развития аденокарциномы желудка.

Trm легких

При анализе трансплантатов было показано, что донорские Т-клетки сохраняются у людей в пересаженных легких до 1 года, постепенно замещаясь Т-клетками реципиента [108]. Trm легких являются клетками с постоянной готовностью к выполнению провоспалительных и цитотоксических функций, поскольку они без дополнительной активации экспрессируют мРНК IFNγ, TNF и гранзима B [42]. Респираторные инфекции приводят к накоплению в легких антигенспецифических Trm [54]. Так, после гриппа, вызванного вирусом гриппа А, в легких людей увеличивается количество CD4+ и CD8+ клеток с фенотипом Trm, а стимуляция ex vivo антигенами вируса приводит к пролиферации CD8+ Trm и продукции ими цитокинов IFNγ, TNF и IL-2 [86]. Учитывая изменчивость вируса гриппа, чрезвычайно важными представляются сведения об участии Trm легких в гетеросубтипическом иммунитете, способном защищать организм от вариантов вируса, измененных генетическим дрейфом [110, 129].

При новой коронавирусной инфекции 2019 г. (COVID-19) у пациентов в фазе выздоровления в бронхиальном лаваже возрастает количество CD4+ и CD8+ клеток с фенотипом Trm [38]. В ходе доклинических испытаний моновалентной векторной вакцины ChAd-SARS-CoV-2-S было показано, что ее интраназальное введение индуцирует локальный ответ CD8+ Trm и угнетает репликацию и выделение вируса [40]. В настоящее время эта вакцина прошла регистрацию и используется в Индии для массовой вакцинации. В России на основе двухкомпонентной векторной вакцины Гам-КОВИД-Вак разработана форма для интраназального применения — вакцина Салнавак (применение одобрено Минздравом России ЛП-008297 от 04.07.2022). Местное введение этой вакцины индуцирует у людей системный иммунный ответ [1], однако данных о ее действии на Trm дыхательных путей пока нет. Впрочем, распространенное мнение о том, что для генерации Trm необходима только местная вакцинация, может быть отражением наших упрощенных представлений. Так, в экспериментах с коронавирусной мРНК-вакциной показано, что специфические CD4+ и CD8+ Trm в легких мышей хорошо образуются при внутримышечной иммунизации, а наиболее эффективным способом их индукции оказалось сочетание внутримышечного и интраназального путей введения [53].

Наряду с защитой против вирусных инфекций Trm легких играют свою роль в борьбе с туберкулезом, а также в обеспечении противотуберкулезного поствакцинального иммунитета [54]. Показано, что поствакцинальный иммунитет может быть обеспечен резидентными Т-клетками легких, поскольку блокада притока циркулирующих Т-клеток в легкие не снижает протективной эффективности вакцинации [18, 25]. Для «нацеливания» вакцин против туберкулеза на локальный пул лимфоцитов легких использовали различные вакцины (бациллу Кальмета–Герена, субъединичные вакцины, векторные вакцины, индуцирующие синтез микобактериальных антигенов в клетках, а значит — презентацию пептидов на МНС I), проводили выбор адъювантов, схем и способов введения вакцин, включая такие пути введения, как внутривенный и интраназальный [54]. С помощью этих экспериментальных стратегий вакцинации мышей и приматов нескольким авторам удалось получить устойчивый ответ CD4+ и CD8+ Trm легких, который улучшал защиту от заражения туберкулезными микобактериями.

Trm других органов

Исследования на мышах показали, что долгоживущие CD8+ Trm с защитными свойствами могут образовываться в слизистой женских половых органов при местной иммунизации или инфекции такими патогенами, как вирус простого герпеса-2 (ВПГ-2) [54]. Ранний максимум клиренса ВПГ-2 (в пределах первых 24 часов обострения хронической инфекции) наводит на мысль о значимости клеток-резидентов [94]. Однако эффективность Trm в защите половых путей может быть ограничена их малым количеством и слабой подвижностью внутри слизистой, в результате чего защищенными могут оказаться лишь отдельные ранее пострадавшие участки слизистой [97]. В связи с этим представляется вероятным, что защитные эффекты при ВПГ-2-инфекции половых органов связаны не с контактной цитотоксичностью, а с продукцией резидентными Т-клетками цитокинов [94], тогда как в коже эффективность борьбы с герпетической инфекцией связана с цитотоксической активностью многочисленных кожных CD8+ Trm [48].

В мышиной модели цитомегаловирусной инфекции выявлены специфичные к вирусу CD4+ и CD8+ Trm в слюнных железах, но у людей поиск участвующих в ответе Т-клеток, в основном, проводился в крови и миндалинах, где большинство вирус-специфичных клеток обладало «циркуляционным» или промежуточным фенотипом с вариабельной экспрессией CD69 и слабой экспрессией CD103 [54].

При инфекции вирусом Эпштейна–Барр (ВЭБ) специфичные к вирусу полифункциональные эффекторные CD8+ Trm накапливаются в миндалинах, где содержатся В-клетки памяти, латентно инфицированные ВЭБ. Часть Trm с фенотипом CD69+CD103+ располагается у эпителиального барьера, однако часть Trm, благодаря экспрессии CXCR5, может мигрировать в фолликулы к своим мишеням — инфицированным В-клеткам [78]. Предполагается, что Trm вносят существенный вклад в сдерживание инфекции, обеспечивая ее бессимптомное течение, хотя и не могут полностью устранить ВЭБ из организма.

Заключение

Различные органы содержат CD8+ Trm — долгоживущие Т-клетки эффекторы, которые длительное время сохраняются в инфицированной ранее ткани и не участвуют в рециркуляции. При повторной инфекции эти клетки могут быстро включиться в защиту ткани от вирусов и других внутриклеточных паразитов. CD8+ Trm могут быть индуцированы вакцинацией. «Нацеливание» вакцин на эти клетки, в дополнение к запуску протективного гуморального ответа, представляется желательным для предотвращения инфекций с внутриклеточной локализацией возбудителя.

About the authors

Vladimir Y. Talayev

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing

Author for correspondence.
Email: talaev@inbox.ru

DSc (Medicine), Professor, Head of the Laboratory of Cellular Immunology

Россия, Nizhniy Novgorod

Olga N. Babaykina

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing

Email: olga_babaykina@inbox.ru

PhD (Medicine), Senior Researcher, Laboratory of Cellular Immunology

Россия, Nizhniy Novgorod

Maria V. Svetlova

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing

Email: marya.talaeva@yandex.ru

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory of Cellular Immunology

Россия, Nizhniy Novgorod

Irina Y. Zaichenko

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing

Email: imm.irina@mail.ru

PhD (Biology), Leading Researcher, Laboratory of Cellular Immunology

Россия, Nizhniy Novgorod

Elena V. Kurkova

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing

Email: el2v@mail.ru

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory of Cellular Immunology

Россия, Nizhniy Novgorod

References

Supplementary files