После вакцинации от гриппа А в организме вырабатываются антитела к поверхностному белку гриппа гемагглютинину (HA). Однако этот белок быстро изменяется — поэтому вакцины приходится регулярно обновлять, а их эффективность ограничена. В этих условиях появление новых штаммов гриппа может привести к пандемии.
Более устойчивую защиту могут обеспечивать Т-клетки памяти: они распознают внутренние белки вируса, которые меняются значительно медленнее, и потому способны реагировать на разные штаммы.
Среди Т-клеток памяти особый интерес вызывают резидентные клетки — TRM. Они формируются непосредственно в месте инфекции и начинают действовать сразу при повторном заражении. В случае гриппа A такие клетки в легких защищают от гриппа разных штаммов.
CD4 TRM выполняют несколько важных функций:
- участвуют в клиренсе вируса;
- могут напрямую уничтожать инфицированные клетки;
- помогают формировать CD8 TRM;
- координируют локальный В-клеточный ответ.
CD4 TRM в легких различаются по функциям в зависимости от того, какой вирусный антиген они распознают.
Верхние дыхательные пути — это первая точка контакта организма с вирусом. Здесь работает сложная система: лимфатические узлы, носовая лимфоидная ткань и иммунные клетки слизистой. В этой зоне могут формироваться защитные CD4 TRM. Однако для гриппа A их роль оставалась практически не изученной.
Шведские ученые исследовали антиген-специфические CD4 TRM в верхних дыхательных путях у мышей после инфекции гриппа A и у здоровых людей. Они показали, что такие клетки действительно формируются в верхних дыхательных путях и защищают от заражения разными штаммами гриппа.
После инфекции гриппа A в эпителии носа формируются и длительно сохраняются CD4 TRM
Для превращения эффекторных T-клеток в CD4 TRM в слизистой носа необходимо распознавание антигена, а не только воспалительная среда, как в случае с CD8 TRM.
Антиген-специфические CD4 TRM формируются в тканях носовой полости с частотой, сопоставимой с легкими, но реже — в носовой лимфоидной ткани. CD4 TRM носовой полости локализуются вдоль эпителия и экспрессируют CD103, что отличает их от легочных CD4 TRM. CD103 — поверхностный белок Т-клеток, который закрепляет Т-клетки в слизистых оболочках. Почти все клетки в обеих тканях экспрессируют CD11a — маркер, связанный с сохранением TRM на поздних сроках после заражения.
Антиген-специфические CD4 TRM появляются в тканях носовой полости уже через 10 дней после заражения, затем их число снижается. На поздних этапах (60 дней после заражения) CD4 TRM демонстрируют низкий уровень пролиферации. Но популяция этих клеток сохраняется длительно — до 120 дней.
Функциональная активность CD4 TRM в верхних дыхательных путях
Ключевая особенность Т-клеток памяти, включая CD4 TRM, — быстрая и эффективная реакция на повторную вирусную инфекцию. После распознавания специфического антигена Т-клетки памяти реактивируются и производят цитокины, одни из которых непосредственно влияют на зараженные клетки, а другие — на привлечение дополнительных иммунных клеток.
CD4 TRM верхних дыхательных путей специфически реагируют на антигены вируса гриппа A: после стимуляции вирусными пептидами они активно продуцируют ИФН-γ и IL-2. Ответ CD4 TRM зависит именно от вирусных пептидов, а не от неспецифического воспаления. При этом CD4 TRM в носовых тканях продуцируют цитокины в меньшей степени, чем CD4 TRM в легких.
CD4 TRM верхних дыхательных путей обеспечивают защиту при повторной инфекции гриппа A
Ученые провели эксперимент на мышах: сначала заражали их одним штаммом гриппа, а через 30 дней — другим. При повторной инфекции CD4 TRM в верхних дыхательных путях быстро активировались и увеличивали численность. При этом увеличение количества CD4 TRM не было вызвано расширением наивных T-клеток.
Удаление CD4 TRM верхних дыхательных путей резко нарушало клиренс вируса, тогда как удаление CD8 Т-клеток не оказывало заметного эффекта. Это указывает на ведущую роль CD4 TRM в защите. Причем защитный эффект обеспечивали именно CD4 TRM верхних дыхательных путей, а не легких.
Вакцинация может стимулировать формирование CD4 TRM в носовых тканях и снижать тяжесть заболевания. В эксперименте на мышах вакцинация защищала от смертности и снижала потерю веса, однако не влияла на вирусную нагрузку ни в легких, ни в верхних дыхательных путях.
Разнообразие CD4 TRM в носовых тканях и легких
CD4 TRM в носовых тканях и легких представлены множеством подтипов, среди которых доминируют Th1 и цитотоксические T-клетки, причем инфекция вирусом гриппа не меняет структуру популяции TRM по типам клеток.
Ключевое отличие состоит в том, что в носовых тканях повышено количество Th17 CD4 TRM, тогда как в легких они практически отсутствуют.
Антиген-специфические CD4 TRM дифференцируются в разные подтипы в зависимости от антигена: NP-специфические клетки (распознающие нуклеопротеин вируса гриппа) в носовых тканях преимущественно представлены Th1 и Th17, тогда как HA-специфические (распознающие гемагглютинин) включают более широкий спектр — в том числе цитотоксические и Tfh CD4 TRM-клетки.
CD4 TRM в легких характеризуются более активированным фенотипом — они усиленно экспрессируют гены, связанные с миграцией в легкие (Ccr2) и продукцией эффекторных молекул.
Напротив, CD4 TRM в носовых тканях демонстрируют профиль, связанный со слизистыми барьерами и иммунной регуляцией: они усиливают экспрессию генов хемокиновых рецепторов Cxcr6 и Ccr8 и генов с иммуносупрессивными функциями.
Ось CXCR6-CXCL16 управляет формированием CD4 TRM в носовых тканях
Хемокиновый рецептор CXCR6 значительно сильнее экспрессируется на CD4 TRM в носовых тканях по сравнению с легкими и практически отсутствует на циркулирующих Т-клетках.
Отсутствие CXCR6 приводит к снижению числа CD4 TRM как в носовых тканях, так и в легких и сопровождается накоплением Т-клеток в крови и лимфоидных органах — это указывает на нарушение миграции и удержания клеток в тканях.
Лиганд CXCL16 для CXCR6 экспрессируется в носовых тканях. Некоторые CD4 TRM локализуются рядом с CXCL16. Блокада CXCL16 снижает накопление антиген-специфических TRM в носовой полости и в меньшей степени в легких.
Таким образом, ось CXCR6-CXCL16 необходима для привлечения эффекторных CD4 Т-клеток в дыхательные пути и их последующего превращения в TRM.
CD4 TRM в носовых тканях человека: сходство с мышиной моделью
У здоровых взрослых в носовых тканях также присутствует популяция CD4 TRM с преобладанием специфических для гриппа Th17. Эти клетки экспрессируют маркеры тканевой резидентности, включая CD103 и CXCR6, аналогично мышиной модели.
CD4 TRM носовых тканей человека содержат антиген-специфические клетки к вирусу гриппа A, однако их функциональный профиль отличается — они слабо продуцируют ИФН-γ, но усиливают продукцию IL-17a после стимуляции.
Th17 CD4 TRM снижают вирусную нагрузку и повреждение тканей
Клетки Th17 привлекают нейтрофилы и B-клетки, способствуют транспортировке IgA к слизистым оболочкам и защищают организм независимо от антител во время заражения гриппом. Кроме того, клетки Th17 CD4 играют роль в восстановлении тканей, выделяя антиапоптотические цитокины, которые снижают повреждение тканей.
Th17 CD4 TRM формируются в носовых тканях и способны продуцировать IL-17a независимо от повторной стимуляции, но только после инфекции.
Отсутствие Th17 CD4 TRM приводит к увеличению вирусной нагрузки и усилению повреждения тканей при повторной инфекции. Это сопровождается ростом числа апоптотических клеток в слизистой. Причем блокада IL-17 не воспроизводит этот эффект, что указывает на не зависящие от IL-17 механизмы защиты.
Эти результаты показывают, что Th17 CD4 TRM в носовых тканях ограничивают репликацию вируса и уменьшают повреждение тканей, играя защитную роль при инфекции гриппа A.
Источник
Nasal CD4+ tissue-resident memory T cells provide cross-protective immunity to influenza
