Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI15210.15789/2220-7619-2014-1-7-14REVIEWSОБЗОРЫCOMMON MECHANISMS OF SPECIFIC HUMORAL IMMUNE RESPONSE’ SHAPING AND SUSTAINING BY THE EXAMPLE OF IMMUNE RESPONSE TO MEASLES AND RUBELLA VIRUSESОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ГУМОРАЛЬНОГО ИММУННОГО ОТВЕТА НА ПРИМЕРЕ ОТВЕТА НА ВИРУСЫ КОРИ И КРАСНУХИToptyginaA. P.ТоптыгинаА. П.
Russian Federation

PhD (Medicine), Leading Researcher, Laboratory of Cytokine

125212, Russian Federation, Moscow, Admiral Makarov str., 10

к.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории цитокинов

125212, Россия, Москва, ул. Адмирала Макарова, 10

toptyginaanna@rambler.ruG.N. Gabrichevsky Research Institut for Epidemiology and Microbilogy, MoscowФБУН Московский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора, Москва09072014417140907201409072014Copyright ©; 2014, Toptygina A.P.Copyright ©; 2014, Топтыгина А.П.2014Toptygina A.P.Топтыгина А.П.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/152

Abstract. T follicular helper cells (Tfh) are a CD4+ Th cell subset promoted the cognate control of antigen-specific B cell immunity. Upon first contact with antigen-primed B cells, Tfh can support either extrafollicularly differentiation into short-lived plasma cells (PC) or enter follicles to form germinal centers (GC). Signaling lymphocytic activation molecule (SLAM) interaction between Tfh and activated B-cells is essential for GC development. Within GC, Tfh regulates the fate of antigen-specific GC B cells expressing high-affinity B cell receptors to develop memory B cell (Bm) or long-lived PC. Short-lived PC produce low-affinity IgM and IgG3 early antibodies. Both Bm and long-lived PC have high-affinity class-switched IgA and IgG, predominantly IgG1 antibodies. Measles virus uses human SLAM-molecule as a cellular receptor. SLAM is expressed on dendritic cells and activated B and T-cells. This is an important regulator of the isotype switching and antibody affinity maturation, especially IgG3-IgG1 switching. Development of long-term humoral immunity, charac terized by the formation of high-affinity predominantly IgG1 antibodies, is a critical component of protective immunity to pathogens and the major goal of vaccination. However, the mechanisms involved in the shaping and sustaining of long-term humoral immunity remain poorly understood.

Резюме. Т-фолликулярные хелперы (Tfh) — одна из субпопуляций CD4+ Т-хелперов, осуществляющая контроль антигенспецифического В-клеточного иммунитета. При первом контакте с примированной антигеном В-клеткой, Tfh может поддержать либо экстрафолликулярный путь развития В-клетки в короткоживущую плазматическую клетку (РС), либо вхождение В-клетки в лимфоидный фолликул для формирования зародышевого центра (GC). Взаимодействие Signaling lymphocytic activation molecule (SLAM) между Tfh и активированной В-клеткой необходимо для развития GC. Внутри GC Tfh регулирует направление развития антигенспецифических GC В-клеток, экспрессирующих высокоаффинные В-клеточные рецепторы, либо в сторону В-клеток памяти (Bm), либо долгоживущих РС. Короткоживущие РС продуцируют низкоаффинные IgM и IgG3 ранние антитела. Как Bm, так и долгоживущие РС имеют высокоаффинные IgA и IgG, преимущественно IgG1-антитела. Вирус кори использует SLAM-молекулу в качестве клеточного рецептора. SLAM экспрессируется на дендритных клетках и активированных В- и Т-клетках и является одним из важных регуляторов переключения изотипов и созревания аффинитета, особенно IgG3-IgG1 переключения. Развитие длительного гуморального иммунитета, характеризующегося формированием высокоаффинных, преимущественно IgG1-антител, является необходимым компонентом формирования защитного иммунитета против патогенов, и по существу, главной целью вакцинации. Однако механизмы, вовлеченные в формирование и поддержание длительного гуморального иммунного ответа остаются недостаточно изученными.

specific humoral immune responseT follicular helperIgG subclassesSLAMmeaslesrubellaспецифический гуморальный иммунный ответТ-фолликулярные хелперысубклассы IgGSLAMкорькраснуха1. Топтыгина А.П., Пухальский А.Л., Мамаева Т.А., Алешкин В.А. Спектр субклассов противокоревых иммуноглобулинов G у лиц, перенесших корь // Бюл. эксперим. биологии. — 2004. — T. 137, № 3. — С. 293–295. Toptygina A.P., Pukhal`skiy A.L., Mamaeva T.A., Aleshkin V.A. Spektr subklassov protivokorevykh immunoglobulinov G u lits, perenesshikh kor` [Measles virus specific IgG subclass in early and late infections]. Byulleten` eksperimental`noy biologii — Bulletin of Experimental Biology, 2004, vol. 137, no. 3, pp. 293–295.2. Топтыгина А.П., Алешкин В.А. Созревание специфического гуморального ответа у детей, привитых вакциной «Приорикс» // Иммунология. — 2008. — Т. 29, № 6. — С. 353–356. Toptygina A.P., Aleshkin V.A. Sozrevanie spetsificheskogo gumoral`nogo otveta u detey, privitykh vaktsinoy “Prioriks” [Humoral immune response maturation in children vaccinated with Priorix]. Immunologiya — Immunology, 2008, vol. 29, no. 6, pp. 353–356.3. Топтыгина А.П., Семикина Е.Л., Алешкин В.А. Экспрессия рецепторов к вирусу кори CD46 и CD150 на лимфоцитах периферической крови детей, привитых Приорикс // Российский иммунол. журн. — 2011. — Т. 5 (14), № 1. — С. 34–38. Toptygina A.P., Semikina E.L., Aleshkin V.A. Ekspressiya retseptorov k virusu kori CD46 i CD150 na limfotsitakh perifericheskoy krovi detey, privitykh Prioriks [Receptors for measles virus CD46 and CD150 expression on peripheral blood lymphocytes of children vaccinated with Priorix]. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal — Russian Journal of Immunology, 2011, vol. 5 (14), no. 1, pp. 34–38.4. Топтыгина А.П., Семикина Е.Л., Алешкин В.А. Возрастные особенности формирования гуморального звена иммунного ответа у детей // Медицинская иммунология. — 2012. — Т. 14, № 4–5. — С. 289–294. Toptygina A.P., Semikina E.L., Aleshkin V.A. Vozrastnye osobennosti formirovaniya gumoral`nogo zvena immunnogo otveta u detey [Age-dependent features of evolving humoral immunity in children]. Meditsinskaya immunologiya — Medical Immunology, 2012, vol. 14, no. 4–5, pp. 289–294.5. Топтыгина А.П. Лимфоидный фолликул — территория иммунного ответа // Иммунология. — 2012. — Т. 33, № 3. — С. 162–169. Toptygina A.P. Limfoidnyy follikul — territoriya immunnogo otveta [The lymphoid follicle — the immune response zone]. Immunologiya — Immunology, vol. 33, no. 3, pp. 162–169.6. Топтыгина А.П., Мамаева Т.А., Алешкин В.А. Особенности специфического гуморального иммунного ответа против вируса кори // Инфекция и иммунитет. — 2013. — Т. 3, № 3. — С. 243–250. Toptygina A.P., Mamaeva T.A., Aleshkin V.A. Osobennosti spetsificheskogo gumoral`nogo immunnogo otveta protiv virusa kori [Peculiarities of specific houmoral measles immune response]. Infektsiya i immunitet — Infection and Immunity, 2013, vol. 3 no. 3, pp. 243–250.7. Топтыгина А.П., Алешкин В.А. Сопоставление первичного и вторичного гуморального иммунного ответа на вакцинацию «Приорикс» // Инфекция и иммунитет. — 2013. — Т. 3, № 4. — С. 359–364. Toptygina A.P., Aleshkin V.A. Sopostavlenie pervichnogo i vtorichnogo gumoral`nogo immunnogo otveta na vaktsinatsiyu “Prioriks” [Comparison of the primary and the secondary humoral immune responses to vaccination “Priorix”]. Infektsiya i immunitet — Infection and Immunity, 2013, vol. 3 no. 4, pp. 359–364.8. Ярилин А.А. Иммунология. — М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2010. — С. 752. Yarilin A.A. Immunologiya [Immunology]. Мoscow, GEOTAR-Media, 2010. 752 p.9. Avota E., Gassert E., Schneider-Schaulies S. Measles virus-induced immunosuppression: from effectors to mechanisms. Med. Microbiol. Immunol., 2010, vol. 199 (3), pp. 227–37.10. Batista F.D., Harwood N.E. The who, how and where of antigen presentation to B cells. Nat. Rev. Immunol., 2009, vol. 9, pp. 15–27.11. Cannons J.L., Qi H., Lu K.T., Dutta M., Gomez-Rodriguez J., Cheng J., Wakeland E.K., Germain R.N., Schwartzberg P.L. Optimal germinal center responses require a multistage T cell:B cell adhesion process involving integrins, SLAM-associated protein, and CD84. Immunity, 2010, vol. 32, pp. 253–265.12. Crotty S., Kersh E.N., Cannons J., Schwartzberg L., Ahmed R. SAP is required for generating long-term humoral immunity. Nature, 2003, vol. 421, pp. 282–287.13. Ebert L.M., Horn M.P., Lang A.B., Moser B. B cells alter the phenotype and function of follicular-homing CXCR5+ T cells. Eur. J. Immunol., 2004, vol. 34, pp. 3562–3571.14. El Mubarak H.S., Ibrahim S.A., Vos H.W., Mukhtar M.M., Mustafa O.A., Wild T.F., Osterhaus A.D.M.E., de Swart R.L. Measles virus protein-specific IgM, IgA, and IgG subclass responses during the acute and convalescent phase of infection. J. Med. Virol., 2004, vol. 72, pp. 290–298.15. Esolen L.M, Ward B.J., Moench T.R., Griffin D.E. Infection of monocytes during measles. J. Infect. Dis., 1993, vol. 168, pp. 47–52.16. Fazilleau N., McHeyzer-Williams L.J., McHeyzer-Williams M.G. Local development of effector and memory T helper cells. Curr. Opin. Immunol., 2007, vol. 19, pp. 259–267.17. Fazilleau N., Eisenbraun M.D., Malherbe L., Ebright J.N., Pogue-Caley R.R., McHeyzer-Williams L.J., McHeyzer-Williams M.G. Lymphoid reservoirs of antigen-specific memory T helper cells. Nat. Immunol., 2007, vol. 8, pp. 753–761.18. Fazilleau N., McHeyzer-Williams L.J., Rosen H., McHeyzer-Williams M.G. The function of follicular helper T cells is regulated by the strength of T cell antigen receptor binding. Nat. Immunol., 2009, vol. 10, pp. 375–384.19. Forster R., Emrich T., Kremmer E., Lipp M. Expression of the G-protein-coupled receptor BLR1 defines mature, recirculating B cells and a subset of T-helper memory cells. Blood, 1994, vol. 84, pp. 830–840.20. Gigoux M., Shang J., Pak Y. Xu M., Choe J., Mak T.W., Suh W.K. Inducible costimulator promotes helper T-cells differentiation through phosphoinositide 3-kinase. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2009, vol. 106, pp. 20371–20376.21. Gregorek H., Imielska D., Gornicki J., Mikoajevicz J., Madali ski K. Development of IgG subclasses in healthy Polish children. Arch. Immunol. Ther. Exp., 1994, vol. 42, pp. 377–382.22. Griffin D.E. Immunologic abnormalities accompanying acute and chronic viral infections. Rev. Infect. Dis., 1991, vol. 13, pp. 129–133.23. Griffin D.E. Immune responses during measles virus infection. Curr. Top. Microbiol. Immunol, 1995, vol. 191, pp. 117–134.24. Griffin D.E. Measles virus. Fields virology; ed. by D.M. Knipe, P.M. Howley, D.E. Griffin, R.A. Lamb, A.M. Martin, B. Roizman, S.E. Strauss. 4th ed. Philadelphia: Lippincott-Raven, 2001. pp. 1401–1441.25. Helfand R.F., Heath J.L., Anderson L.J., Maes E.F., Guris D., Bellini W.J. Diagnosis of measles with an IgM capture EIA: the optimal timing of specimen collection after rash onset. J. Infect. Dis., 1997, vol. 175 (1), pp. 195–199.26. Helfand R.F., Kebede S., Gray Jr H.E., Beyene H., Bellini W.J. Timing of development of measles-specific Immunoglobulin M and G after primary measles vaccination. Clin. Diagn. Lab. Immunol., 1999, vol. 6 (2), pp. 178–180.27. Iorio R.M., Mahon P.J. Paramyxoviruses: Different receptors — different mechanisms of fusion. Trends Microbiol., 2008, vol. 16, pp. 135–137.28. Johnston R.J., Poholek A.C., DiToro D., Yusuf I., Eto D., Barnett B., Dent A.L., Craft J., Crotty S. Bcl6 and Blimp-1 are reciprocal and antagonistic regulators of T follicular helper cell differentiation. Science, 2009, vol. 325, pp. 1006–1010.29. King C., Tangye S.G., Mackay C.R. T follicular helper (TFH) cells in normal and dysregulated immune responses. Annu. Rev. Immunol., 2008, vol. 26, pp. 741–766.30. Klein U., Dalla-Favera R. Germinal centres: role in B-cell physiology and malignancy. Nat. Rev. Immunol., 2008, vol. 8, pp. 22–33.31. Korn T., Bettelli E., Oukka M., Kuchroo V.K. IL-17 and Th17 cells. Annu. Rev. Immunol., 2009, vol. 27, pp. 485–517.32. MacLennan I.C. Germinal centers. Annu. Rev. Immunol., 1994, vol. 12, pp. 117–139.33. McHeyzer-Williams L.J., McHeyzer-Williams M.G. Antigen-specific memory B cell development. Annu. Rev. Immunol., 2005, vol. 23, pp. 487–513.34. McHeyzer-Williams L.J., Pelletier N., Mark L., Fazilleau N., McHeyzer-Williams M.G. Follicular helper T cells as cognate regulators of cell immunity. Curr. Opin. Immunol., 2009, vol. 21, pp. 266–273.35. Minagawa H., Tanaka K., Ono N., Tatsuo H., Yanagi Y. Induction of the measles virus receptor SLAM (CD150) on monocytes. J. Gen. Virol., 2001, vol. 82, pp. 2913–2917.36. Nurieva R.I., Chung Y., Hwang D., Yang X.O., Kang H.S., Ma L., Wang Y.H., Watowich S.S., Jetten A.M., Tian Q., Dong C. Generation of T follicular helper cells is mediated by interleukin-21 but independent of T helper 1, 2, or 17 cell lineages. Immunity, 2008, vol. 29, pp. 138–149.37. Nurieva R.I., Chung Y., Martinez G.J.,Yang X.O., Tanaka S., Matskevitch T.D., Wang Y.H., Dong C. Bcl6 mediates the development of T follicular helper cells. Science, 2009, vol. 325, pp. 1001–1005.38. Ohgimoto S., Ohgimoto K., Niewiesk S., Klagge I.M., Pfeuffer J., Johnston I.C., Schneider-Schaulies J., Weidmann A., Ter Meulen V., Schneider-Schaulies S. The haemagglutinin protein is an important determinant of measles virus tropism for dendritic cells in vitro. J. Gen. Virol., 2001, vol. 82, pp.1835–1844.39. Okada T., Miller M.J., Parker I., Krummel M.F., Neighbors M., Hartley S.B., O’Garra A., Cahalan M.D., Cyster J.G. Antigen-engaged B cells undergo chemotaxis toward the T zone and form motile conjugates with helper T cells. PLoS Biol., 2005, vol. 3, e 150.40. Pene J., Cauchat J-F., Lecart S., Drouet E., Guglielmi P., Boulay V., Delwail A., Foster D., Lecron J.C., Yssel H. Cutting edge: IL-21 if a switch factor for the production of IgG1 and IgG3 by human B cells. J. Immunol., 2004, vol. 172, pp. 5154–5157.41. Qi H., Cannons J.L., Klauschen F., Schwartzberg P.L., Germain R.N. SAP-controlled T-B cell interactions underlie germinal center formation. Nature, 2008, vol. 455, pp.764–769.42. Reinhardt R., Liang H., Locksley R. Cytokine-secreting follicular T cells shape the antibody repertoire. Nat. Immunol., 2009, vol. 10, pp. 385–393.43. Rudensky A.Y., Campbell D.J. In vivo sites and cellular mechanisms of T reg cell-mediated suppression. J. Exp. Med., 2006, vol. 203, pp. 489–492.44. Sakaguchi S., Wing K., Miyara M. Regulatory T cells — a brief history and perspective. Eur. J. Immunol., 2007, vol. 37, S116–S123.45. Sidorenko S.P., Clark E.A. Characterization of a cell surface glycoprotein IPO-3, expressed on activated human B and T lymphocytes. J. Immunol., 1993, vol. 151, pp. 4614–4624.46. Tanaka K., Minagawa H., Xie M.F., Yanagi Y. The measles virus hemagglutinin downregulates the cellular receptor SLAM (CD150). Arch. Virol., 2002, vol. 147 (1), pp. 195–203.47. Tatsuo H, Ono N, Yanagi Y. SLAM (CDw150) is a cellular receptor for measles virus. Nature, 2000, vol. 406, pp. 893–897.48. Toptygina A.P., Pukhalsky A.L., Alioshkin V.A. IgG subclass profile of antimeasles response in vaccinated children and adults with measles history. Clin. Diag. Lab. Immunol., 2005, vol. 12, no. 7, pp. 845–847.49. Toptygina A.P., Semikina E.L., Alioshkin V.A. Influence of an immunopotentiator Polyoxidonium on cytokine profile and antibody production in children vaccinated with Priorix. Arch. Physiol. Biochem., 2012, vol. 118 (4), pp. 197–203.50. Toyama H., Okada S., Hatano M., Takahashi Y., Takeda N., Ichii H., Takemori T., Kuroda Y., Tokuhisa T. Memory B cells without somatic hypermutation are generated from Bcl6-deficient B cells. Immunity, 2002, vol. 17, pp. 329–339.51. Tunyaplin C., Shaffer A.L., Angelin-Duclos C.D., Yu X., Staudt L.M., Calame K.L. Direct repression of prdm1 by Bcl-6 inhibits plasmacytic differentiation. J. Immunol., 2004, vol. 173, pp. 1158–1165.52. Van Essen D., Kikutani H., Gray D. CD40 ligand-trancduced co-stimulation of T cells in the development of helper function. Nature, 1995, vol. 378, pp. 620–623.