TCR (ТКР): распознавание антигенов II класса MHC
Изучению молекулярных механизмов двойного распознавания Т-клетками молекул I или II классов MHC и ассоциированных с ними антигенных пептидов предшествовали опыты с использованием систем взаимодействия несингенных (аллогенных) клеток in vitro.
Первые опыты в этом направлении были проведены с инбредными морскими свинками линии 2 и 13, которые отличаются друг от друга только по генам, контролирующим молекулы II класса МНС ( рис. 7.4 ).
Т-клетки морских свинок, предварительно сенсибилизированных одним из антигенов (овальбумин, туберкулин и др.), вносили в культуру макрофагов , которые презентируют антиген , использованный для иммунизации. Во всех случаях, когда макрофаги и Т-клетки были генетически идентичными (сингенными), регистрировался сильный пролиферативный ответ Т-клеток, распознавших антиген на поверхности сингенных макрофагов. В то же время Т-клетки, отличающиеся от макрофагов по молекулам II класса, не в состоянии развить пролиферативный ответ в несингенной системе клеточного взаимодействия.
Эти первые опыты позволили предположить, что примированные Т-клетки распознают не только антиген, использованный для иммунизации, но и собственные антигены (молекулы) гистосовместимости. Как только таким клеткам предлагалось узнать антиген на чужеродной макрофагальной поверхности, имеющей отличающиеся молекулы II класса МНС, распознавание отсутствовало.
Демонстративные опыты были проведены с клонами Т-клеток от гибридных морских свинок (2*13)F1, иммунизированных двумя антигенами - овальбумином и туберкулином ( рис. 7.5 ).
От примированных животных выделили 4 клона антигенреактивных T-клеток, каждый из которых способен реагировать только на один из антигенов, ассоциированных с макрофагами одной из родительских линий (линией 2 или линией 13). Результаты реакции оценивались по интенсивности пролиферации клонированных Т-клеток, взаимодействующих in vitro с макрофагами определенной линии, презентирующими один из антигенов: макрофаги линии 2 плюс овальбумин, макрофаги линии 13 плюс овальбумин, макрофаги линии 2 плюс туберкулин и макрофаги линии 13 плюс туберкулин. Во всех без исключения случаях реакция Т-клеток регистрировалась только на то сочетание макрофага с антигеном, к которому прошло клонирование. Замена гаплотипа либо макрофага, либо антигена отменяла реакцию пролиферации. Поскольку две линии морских свинок отличаются друг от друга только по генам, контролирующим молекулы II класса МНС, сделан вывод, что отдельный клон Т-клеток имеет антигенраспознающие рецепторы (ТКР) , направленные на комплекс антигена с продуктами этих генов.
Представленные опыты, несмотря на свой феноменологический характер, позволяли сделать принципиальное заключение: рецепторы Т-клеток распознают не собственно чужеродный антиген, а его комплекс с молекулами МНС. Однако они не давали ответа на вопрос: с какой субпопуляцией Т-клеток связано двойное распознавание.
Специальные исследования по выяснению данного вопроса констатировали, что рестрикция по генам МНС существует как для T-хелперов , так и для T-киллеров . При этом ограничения в зависимости от характера субпопуляции касаются разных генов МНС : генов, ответственных за синтез молекул I класса, и генов, ответственных за синтез молекул II класса.
В отытах in vitro по генерации Т-хелперов, усиливающих продукцию антител, были получены следующие результаты ( рис. 7.6 ).
В культуру поглотивших антиген макрофагов вносились предшественники Т-хелперов, которые были либо генетически идентичными, либо отличались от макрофагов по генам МНС. После определенного времени совместного культивирования Т-клетки переносили во вторичную культуру, содержащую сингенные клетки селезенки (источник антителопродуцентов) и гомологичный антиген. В тех случаях, когда Т-лимфоциты получали от первичной культуры, в которой взаимодействующие клетки были идентичны по генам, контролирующим молекулы II класса, констатировалось сильное развитие иммунного ответа. В то же время Т-клетки от культуры, содержащей не идентичные по генам II класса клетки, оказались неспособными обеспечить хелперный эффект во вторичной культуре.
Таким образом, созревание Т-хелперов из предшественников в первичной культуре происходит только в условиях идентичности между взаимодействующими клетками по молекулам II класса. Различия, затрагивающие поверхностные молекулы, контролируемые другими генами МНС, не имели значения для генерации Т-хелперов.
Сходные по целевой направленности опыты были проведены при использовании двух систем анализа - in vivo и in vitro ( рис. 7.7 ).
Мышей определенного генотипа иммунизировали не нативным антигеном, как это делается в обычной экспериментальной работе, а антигеном, прошедшим переработку в макрофаге и представленным на его поверхности в иммуногенной форме. Схема опыта включала два этапа.
Первый этап - иммунизация in vivo. Мышам определенного генотипа вводили несингенные, отличающиеся по генам II класса макрофаги, которые экспрессировали чужеродный антиген. После определенного времени от иммунизированных животных выделяли сенсибилизированные клетки селезенки.
Второй этап экспериментов состоял в изучении способности выделенных клеток развивать вторичный ответ in vitro при взаимодействии с макрофагами различных гаплотипов. Выяснилось, что вторичный ответ развивается только в том случае, если в систему вносят макрофаги, генетически идентичные тем, которые были использованы при первичной иммунизации in vivo. Макрофаги, сингенные клеткам селезенки, не могли индуцировать вторичный ответ.
Объяснение этому эксперименту, как и предыдущему, сводится к следующему. В процессе первичной иммунизации Т-хелперы распознают чужеродный антиген в комплексе с молекулами II класса. В результате накапливается клон Т-хелперов, обладающих антигенраспознающими рецепторами, специфичность которых ограничена особенностями строения как чужеродного антигена, так и молекул II класса МНС. Во вторичной культуре такой клон отвечает только на комплекс, использованный при иммунизации ( рис. 7.8 ).
