CD8 Т-клетки защищают организм от внутриклеточных инфекций и уничтожают клетки с неконтролируемым ростом. После активации они быстро размножаются и приобретают способность уничтожать клетки-мишени. Кроме того, часть CD8 Т-клеток превращается в клетки памяти, которые сохраняются длительное время и обеспечивают более быстрый иммунный ответ при повторной встрече с возбудителем.
Работа CD8 Т-клеток во многом зависит от того, насколько сильное и длительное воздействие оказывает антиген. При хронической инфекции Т-клетки постоянно получают сигналы через Т-клеточный рецептор — TCR. Со временем это приводит к их истощению: клетки хуже вырабатывают цитотоксические молекулы и цитокины, медленнее размножаются и усиливают экспрессию ингибирующих рецепторов. Однако они не полностью теряют активность и продолжают участвовать в контроле инфекции.
B-клетки могут влиять на Т-клеточный ответ разными способами: представлять антигены, передавать костимулирующие сигналы и регулировать выработку цитокинов. Роль B-клеток зависит от условий иммунного ответа:
- При острой инфекции B-клетки не нужны для увеличения числа CD8 Т-клеток. Однако после завершения активной фазы инфекции они помогают сохранять Т-клетки памяти.
- При аутоиммунных заболеваниях и вакцинации B-клетки необходимы для поддержания эффекторных функций CD8 Т-клеток.
Однако до недавнего времени оставалось неясным, когда именно B-клетки необходимы CD8 Т-клеткам.
Ученые из Германии и Австралии показали, что при хронической инфекции B-клетки поддерживают эффекторные функции CD8 Т-клеток. Напротив, при острой инфекции вирусом лимфоцитарного хориоменингита (LCMV) B-клетки почти не влияли на активность CD8 Т-клеток.
B-клетки вырабатывали интерфероны I типа (ИФН-I) и этим поддерживали воспалительную среду. ИФН-I помогали истощенным CD8 Т-клеткам сохранять эффекторные функции при высокой антигенной нагрузке и сильной стимуляции TCR. При более слабой стимуляции TCR Т-клетки не нуждались в такой поддержке.
Для оптимального ответа CD8 T-клеток на хроническую инфекцию необходимы B-клетки
Эксперименты на мышах показали, что роль B-клеток зависит от характера вирусной инфекции:
- При острой инфекции LCMV отсутствие B-клеток лишь незначительно влияло на CD8 Т-клеточный ответ. У мышей сохранялась способность формировать эффекторные клетки и вырабатывать цитокины ИФН-γ и TNF.
- При хронической инфекции отсутствие B-клеток резко снижало число как предшественников истощенных Т-клеток — Tpex, так и истощенных эффекторных Т-клеток — Tex. Уже на пятый день количество CD8 Т-клеток в селезенке мышей уменьшалось в 27 раз, а их способность вырабатывать ИФН-γ и TNF была значительно снижена. Также у мышей без B-клеток повышалась вирусная нагрузка.
Нарушение выработки цитокинов при хронической инфекции не было вызвано более тяжелым истощением Т-клеток. Эффект зависел от ткани: B-клетки поддерживали ослабленный ответ CD8 Т-клеток в селезенке, но почти не влияли на ответ Т-клеток в лимфатических узлах.
Таким образом, CD8 Т-клеточный ответ при хронической инфекции значительно сильнее зависит от B-клеток, чем при острой инфекции.
B-клетки поддерживают CD8 Т-клетки независимо от CD4 Т-клеток
Отсутствие B-клеток нарушало раннее формирование фолликулярных Т-хелперов (Tfh) и снижало число регуляторных Т-клеток (Treg) как при постострой, так и при хронической инфекции LCMV. При этом образование Т-хелперов 1 (Th1) и число NK-клеток существенно не изменялись. Однако при хронической инфекции Tfh показали сниженную экспрессию PD-1, а при острой и хронической инфекциях Th1 экспрессировали более низкие уровни T-bet и хемокинового рецептора CXCR3.
Изменения в популяциях CD4 Т-клеток не влияли на CD8 Т-клетки. B-клетки поддерживали размножение CD8 Т-клеток и формирование эффекторных клеток независимо от присутствия CD4 Т-клеток.
B-клетки стимулируют дифференцировку Т-клеток в селезенке, но не в лимфатических узлах
При хронической инфекции B-клетки способствуют созреванию истощенных CD8 Т-клеток в селезенке. В отсутствие B-клеток предшественники истощенных Т-клеток (Tpex) реже дифференцировались в эффекторные клетки.
В лимфатических узлах отсутствие B-клеток не влияло на дифференцировку CD8 Т-клеток. Эффекторные клетки в лимфатических узлах сохраняли более высокую функциональную активность, слабее проявляли признаки истощения и были связаны с более низкой вирусной нагрузкой.
Таким образом, B-клетки необходимы для дифференцировки истощенных CD8 Т-клеток в селезенке, но не нужны для формирования полнофункциональных эффекторных клеток в лимфатических узлах.
Потребность CD8 Т-клеток в поддержке B-клеток зависит от уровня антигена
Основная причина истощения Т-клеток — высокий уровень антигена. Ученые сравнили ответы CD8 Т-клеток на высокую и низкую антигенную нагрузку в условиях хронической инфекции:
- При высоком уровне антигена отсутствие B-клеток снижало размножение CD8 Т-клеток, образование эффекторных клеток и выработку цитокинов ИФН-γ и TNF.
- При низком уровне антигена CD8 Т-клетки сохраняли выраженный эффекторный ответ даже без B-клеток и проявляли меньше признаков истощения.
Таким образом, потребность CD8 Т-клеток в поддержке B-клеток определяется силой стимуляции TCR: чем выше антигенная нагрузка, тем сильнее Т-клетки зависят от B-клеток.
B-клетки предотвращают развитие толерантного состояния CD8 Т-клеток при хронической инфекции
При хронической инфекции CD8 Т-клетки, развивавшиеся без B-клеток, приобретали признаки иммунологической толерантности — состояния со сниженной способностью отвечать на антиген. У них повышалась экспрессия генов, связанных с толерантностью, снижалась экспрессия T-bet — главного регулятора дифференцировки эффекторов и производства ИФН-γ, ухудшались энергетический обмен и работа митохондрий.
Однако это состояние было обратимым. После переноса мышам с B-клетками CD8 Т-клетки восстанавливали способность вырабатывать эффекторные цитокины. Напротив, удаление B-клеток снижало выработку цитокинов даже у ранее функциональных Т-клеток.
Таким образом, при хронической инфекции B-клетки необходимы постоянно: они предотвращают переход CD8 Т-клеток в толерантное состояние и поддерживают их эффекторные функции и производство цитокинов.
B-клетки производят ИФН-I в ответ на хроническую инфекцию
Отсутствие B-клеток не влияло на раннее распознавание антигена CD8 Т-клетками и не нарушало костимуляцию через CD80/CD86. Однако без B-клеток в селезенке значительно снижался уровень ИФН-I.
Активированные B-клетки напрямую вырабатывали ИФН-I при хронической инфекции. Этот процесс не зависел от распознавания вирусного антигена B-клеточным рецептором, но требовал сигнальных путей TLR7/8 и STING с участием факторов IRF3 и IRF7.
Таким образом, B-клетки поддерживают эффекторные функции CD8 Т-клеток за счет выработки ИФН-I в ответ на хроническую инфекцию.
Блокада IFNAR подавляет ответы Т-клеток в присутствии В-клеток
Блокада сигналов ИФН-I у мышей с B-клетками нарушала формирование истощенных эффекторных CD8 Т-клеток (Tex) и снижала выработку ИФН-γ. При отсутствии B-клеток блокада сигналов ИФН-I не вызывала подобных изменений.
Эффект зависел от уровня антигена: при высокой антигенной нагрузке ИФН-I были необходимы для формирования эффекторных Т-клеток, тогда как при низкой нагрузке блокада сигналов ИФН-I оказывала лишь незначительное влияние.
Таким образом, B-клетки повышают доступность ИФН-I и тем самым поддерживают эффекторные функции CD8 Т-клеток при высокой антигенной нагрузке.
IRF1 поддерживает размножение CD8 Т-клеток при высокой антигенной нагрузке
Транскрипционный фактор IRF1 необходим CD8 Т-клеткам для активного размножения в ответ на ИФН-I. Удаление IRF1 значительно снижало увеличение числа Т-клеток, особенно при высокой антигенной нагрузке и сильной стимуляции TCR.
При блокировании сигналов ИФН-I или снижении уровня антигена влияние отсутствия IRF1 становилось менее выраженным. При этом IRF1 не влиял на образование Tex. Удаление другого регулятора — IRF2 — вызывало лишь умеренное снижение Т-клеточного ответа.
Уровень антигена определяет состояние CD8 Т-клеток при хроническом гепатите B (HBV)
Анализ CD8 Т-клеток пациентов с хроническим гепатитом B показал, что их состояние зависит от уровня вирусного антигена:
- Т-клетки, распознающие менее распространенный антиген вирусной полимеразы, сохраняли выраженные признаки эффекторной активности.
- Напротив, Т-клетки, реагирующие на более распространенный антиген вирусного ядра, проявляли признаки сильной стимуляции TCR и иммунологической толерантности, но слабее приобретали эффекторные функции.
Таким образом, при инфекции HBV, которая не вызывает ответа ИФН-I, низкая антигенная нагрузка позволяет CD8 Т-клеткам сохранять эффекторный ответ, тогда как высокая нагрузка нарушает дифференцировку эффекторов.
