Langerhans cells and gamma delta Т-lymphocytes in the pathogenesis of psoriasis

Full Text

В настоящее время одним из тяжелых иммуноопосредованных хронических заболеваний с аутоиммунными механизмами является псориаз [1]. Это заболевание мультифакториальной природы с генетической предрасположенностью и различными факторами риска. Этиопатогенез псориаза не до конца изучен, но известно, что в него вовлечены нарушения процессов воспаления, презентации антигенов, клеточной сигнализации и транскрипционной регуляции [2, 3]. В настоящее время эти вопросы служат предметами интенсивных исследований, поскольку знание патогенетических механизмов может помочь усовершенствовать терапию.

Предполагают, что псориаз является результатом взаимодействия генетических факторов и триггеров окружающей среды. Мутации, ведущие к предрасположенности человека к развитию псориаза, затрагивают в основном гены главного комплекса гистосовместимости (HLA) I и II типов, гены, имеющие отношение к сигнальным путям с участием интерлейкинов IL-17, IL-23 и ядерного фактора каппа-Би (NF B) [4]. В частности, в патогенезе псориаза выявлены и иммунные реакции против аутоантигенов. Потенциальные аутоантигены при псориазе включают пептидные фрагменты кератина-17 с последовательностями, гомологичными стрептококковым М-белкам, комплексы ДНК человека с антимикробным пептидом LL37 (кателицидином) и меланоцитарный аутоантиген — белок ADAMTSL5. В то время как LL37 может активировать как CD4+ Т-хелперы, так и CD8+ цитотоксические Т-клетки, ADAMTSL5 активирует только CD8+ Т-клетки. При этом оба пептида распознаются иммунной системой после связывания с HLA-C*06:02, что подчеркивает важность определенных генотипов HLA в развитии псориаза [5].

Патогенез псориаза основан на тесном взаимодействии между врожденным и адаптивным компонентами иммунной системы. Роль адаптивного звена и Т-клеток доказывается рядом исследований, в частности терапевтическим эффектом циклоспорина А или ингибирования функций Т-клеток антителами. Показано, что развитие псориаза может наблюдаться при трансплантации костного мозга или переносе Т- клеток от больного здоровому человеку. Доказано, что при трансплантации кожи из очагов псориаза ключевую роль в развитии заболевания играют Т-лимфоциты [5]. По-видимому, воспаление инициируется взаимодействием аутоантигенов с антиген-представляющими клетками кожи, после чего эти клетки презентируют аутоантигены патологическим аутореактивным Т-хелперам, далее претерпевающим олигоклональную экспансию в коже [6].

У больных псориазом и псориатическим артритом были выявлены аутоантитела, направленные против LL37 и ADAMTSL5. Концентрация этих антител в сыворотке коррелировала с тяжестью псориаза, также у пациентов с псориатическим артритом уровень антител в сыворотке был выше, что указывает на возможное их участие в патогенезе заболевания и развитии системного воспаления [7].

Однако появление аутореактивных лимфоцитов, реагирующих на собственные антигены клеток кожи, не приводит к атаке иммунной системы на эти клетки, как это бывает при таких хорошо изученных аутоиммунных заболеваниях, как сахарный диабет I типа или тиреоидит Хашимото. Иммунные реакции развиваются по другому механизму — индукции воспаления в ткани кожи, сопровождающейся гиперпролиферацией эпидермиса.

Предположительно для этого недостаточно только реакции на аутоантигены, также требуются изменения функции воспалительных сигнальных путей, которые вызываются мутациями генов, кодирующих вовлеченные в них белки. Эти генетические вариации создают костимулирующие сигналы, которые модулируют врожденные и адаптивные иммунные механизмы и формируют провоспалительную среду. В совокупности с соответствующими молекулами HLA и аутоантигенами они могут превысить пороги активации и поддержания патогенных аутоиммунных и аутовоспалительных реакций при псориазе [6, 8]. При этом в коже формируются воспалительные очаги, характеризующиеся, с одной стороны, изменениями структуры эпидермиса, обусловленными ускоренной пролиферацией и нарушениями дифференцировки кератиноцитов (гиперкератоз, паракератоз), а с другой — расширением сосудов дермы и инфильтрацией кожи лимфоцитами, макрофагами, дендритными клетками (ДК), нейтрофилами [9]. При этом характерна нейтрофильная инфильтрация, поскольку эти клетки мигрируют в эпидермис и образуют в нем скопления — микроабсцессы Мунро, признанные отличительным гистологическим признаком псориаза [9].

Активированные нейтрофилы при псориазе претерпевают респираторный взрыв, нетоз (разновидность программируемой клеточной гибели нейтрофилов с освобождением нитей из ДНК, связывающих патогенные микроорганизмы) и дегрануляцию, выделяя литические ферменты, что приводит к повреждению тканей в очаге воспаления, протеолитической активации медиаторов воспаления и образованию псориатических аутоантигенов. Выделяемые нейтрофилами кателицидин и внеклеточная ДНК становятся аутоантигенами, формируя тем самым механизм положительной обратной связи [11].

Таким образом, одним из ключевых эффекторов аутоиммунного воспаления при псориазе и его отличительной чертой являются нейтрофилы, в норме выполняющие в основном функцию фагоцитоза бактериальных патогенов. Инфильтрация кожи нейтрофилами и их активация индуцируются посредством действия ряда цитокинов и хемокинов. Такой тип иммунного ответа принято классифицировать как Th17-опосредованный ответ, характеризующийся преобладанием в адаптивном иммунном ответе особого подтипа антиген-специфических Т-хелперов, Th17-клеток, которые выделяют цитокины IL-17A, IL-17F и IL-22, усиливающие рекрутирование фагоцитов в очаг воспаления [12]. При псориазе отмечают повышенную концентрацию IL-17 в очагах воспаления в коже и в крови, так что его принято относить к аутоиммунным заболеваниям с Th1/Th17-опосредованным механизмом [13]. Стоит отметить, что в привлечении нейтрофилов в очаг воспаления участвуют различные цитокины, а IL-17, в свою очередь, образуется различными клетками (в частности, самими нейтрофилами и кератиноцитами), однако центральной в этом процессе считается роль именно Th17-клеток [12, 14].

Здоровая кожа человека содержит лишь малое количество Th17-клеток, но при псориазе их число резко возрастает. Возникающий в результате дисбаланс между Th17 и регуляторными Т-клетками (Treg), контролирующими Th17 через секрецию IL-10, способствует воспалению. Продукция IL-17 Т-лимфоцитами дополнительно стимулируется активированными кератиноцитами, которые, в свою очередь, стимулируют выработку IL-17 Т-клетками, формируя таким образом петлю положительной обратной связи [5].

В ряде исследований были показаны присутствие Th17-лимфоцитов в очагах псориатического воспаления и их роль в его патогенезе, также выявлена функция цитокина IL-23, присутствующего в повышенных концентрациях в очагах псориаза и необходимого для терминальной дифференцировки, поддержания функционирования и стимуляции функций Th17-клеток, что позволило создать концепцию оси IL-23/IL-17, играющей важную роль в патогенезе псориаза [15–17]. Считается, что роль IL-23 в возникновении и развитии псориаза обусловлена его влиянием на IL-17: IL-23 является ключевым вышестоящим регулятором продукции IL-17A, стимулирующим дифференцировку, активацию, пролиферацию и выживание Th17-клеток, а гиперпродукция IL-17 запускает цикл воспаления, включающий каскад действий цитокинов, хемокинов и антимикробных пептидов, вызывающих гиперплазию эпидермиса и процессы воспаления, опосредованные факторами врожденного иммунного ответа [18]. Ось IL-23/IL-17 при псориазе отражает тесное взаимодействие продуцирующих IL-23 клеток миелоидного происхождения врожденного звена иммунной системы с клетками адаптивного звена иммунной системы (в данном случае Th17- и IL-17-экспрессирующими CD8+ T-клетками) [6].

При этом в мышиных моделях псориаза (индуцируемого введением IL-23 или накожным нанесением лиганда TLR7 — имиквимода) ключевым элементом патогенеза является тот же описанный выше механизм. Так, применение имиквимода вызывает клинически и гистопатологически схожий с псориазом дерматит, сопровождающийся повышенной эпидермальной пролиферацией, аномальной дифференцировкой клеток эпидермиса, накоплением нейтрофилов в микроабсцессах Мунро в эпидермисе, неоангиогенезом и инфильтратами, состоящими из CD4+ Т-клеток, CD11c+ ДК и плазмоцитоидных ДК. Имиквимод индуцирует эпидермальную экспрессию IL-23, IL-17A и IL-17F, а также увеличение Th17-клеток в селезенке. Индуцированный имиквимодом дерматит не развивается у мышей с дефицитом IL-23 или рецептора IL-17, что свидетельствует о ключевой роли оси IL-23/IL-17 [19].

Таким образом, как при псориазе у человека, так и в мышиной модели псориаза ключевую роль играет действие двух цитокинов — IL-23 и IL-17. Оба цитокина выделяются широким спектром клеток, но важно определить основные типы клеток, участвующих в этих процессах. Как видно из вышеизложенного, патогенез псориаза состоит из множества компонентов, из которых в настоящем обзоре будут рассмотрены два типа клеток — γδΤ-лимфоциты и клетки Лангерганса (КЛ).

IL-23 преимущественно секретируется антиген-представляющими клетками, такими как дермальные ДК и аналогичные им по функции в эпидермисе КЛ [20, 21].

Ответ на вопрос, какой из этих двух типов клеток более важен в секреции IL-23, остается предметом дискуссии. В частности, две группы исследователей, изучавших патогенез имиквимод-индуцированного псориаза у мышей, пришли к противоположным выводам по этому вопросу — секретируется ли IL-23 преимущественно КЛ [22] или конвенциональными ДК [23], и эти разногласия могут объясняться различиями в формировании используемых моделей [24].

Одним из важных типов антиген-представляющих клеток кожи являются КЛ, представляющие собой тканерезидентные макрофаги кожи, функционально более сходные с ДК. В покоящемся состоянии они обнаруживаются в основном в эпидермисе, а после активации могут мигрировать в дренирующие кожу лимфатические узлы, где играют роль антиген-представляющих клеток. После поглощения антигена и его процессинга они представляют его эпитопы через молекулы главного комплекса гистосовместимости либо наивным Т- клеткам лимфатических узлов, либо Т-клеткам памяти в коже. КЛ могут стимулировать Т-клетки на развитие различных адаптивных иммунных ответов, включая иммунные ответы типов Th1, Th2, Th17, а также иммуносупрессию за счет экспансии регуляторных Т-клеток (Treg) [24]. КЛ воспринимают стимулы через отростки, доходящие до верхних слоев эпидермиса [25].

На мышиной модели показано, что снижение секреции IL-23 КЛ уменьшает взаимодействие между ними и γδT- клетками, тем самым подавляя γδT-клетки и, в свою очередь, секрецию IL-17, что в итоге приводит к ослаблению проявлений псориазоподобного дерматита [26].

В очагах псориаза КЛ подвергаются воздействию множества воспалительных сигналов, которые могут влиять на характер экспрессии и порог активации TLR, в частности, со стороны активированных кератиноцитов, секретирующих гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор, активирующий КЛ. Активированные КЛ представляют антигены Т-клеткам, проникающим в кожу, а они, в свою очередь, секретируют IL-17 и IL-22, активируя кератиноциты [27].

Показано увеличение числа эпидермальных КЛ в кожных поражениях у больных псориазом [24], однако есть и данные о противоречивости результатов исследований изменений количества/плотности КЛ в пораженной коже, что может быть связано с вариабельностью этого показателя у разных людей как в норме, так и при псориазе [27].

В прогрессирующей стадии псориаза КЛ колокализуются с Т-клетками и воспалительными ДК в эпидермальных агрегатах и перемещаются внутри эпидермиса к базальной мембране [27, 28]. Известно, что при псориазе КЛ в непораженной коже не способны нормально мигрировать в ответ на инъекцию IL-1β и TNFα [29, 30]. Возможным следствием этого нарушения миграции является накопление КЛ в дерме, где они образуют дермальные агрегаты с Т-клетками вне лимфатических сосудов [27].

КЛ, по-видимому, играют активную роль в поддержании воспаления при псориазе. Транскрипционное профилирование этих клеток, выделенных из очагов псориаза, выявило экспрессию нескольких хемокинов, привлекающих иммунные клетки, включая CXCL1 и CXCL10, и воспалительных хемокинов, таких как CCL18 и CCL20 [31].

Показано, что КЛ из псориатических поражений продуцируют IL-23 после активации через TLR, что служит доказательством их участия в патогенетической оси IL-23/IL-17 [27].

Исследования показали, что после удаления Т- клеток с помощью антител псориатические высыпания временно разрешаются, но новые Т-клетки накапливаются в коже и локализуются в очагах псориаза вместе с КЛ и ДК. Также известно, что при псориазе как ДК, так и КЛ способны активировать аллогенные Т-лимфоциты, на ДК и КЛ выявлена высокая экспрессия CD1a, служащего для представления липидных антигенов, одновременно с присутствием активируемых ими CD1a-рестриктированных (взаимодействующих с антиген-представляющими клетками, презентирующими антигены через рецептор CD1a) Т-клеток, синтезирующих IL-17 и IL-22 [27]. При сверхэкспрессии CD1a симптомы псориаза усиливаются, а при лечении антителами против CD1a пациентов с псориазом воспаление и количество цитокинов в коже, особенно TNFα, IL-1β и IL- 17α, снижаются [24].

КЛ, по-видимому, сохраняют свой патогенный потенциал и после разрешения очагов псориаза, являясь фактором рецидивирования. Показано, что облучение ультрафиолетом и лечение ингибиторами TNFα уменьшает количество этих клеток в пораженной коже, однако они сохраняют повышенную экспрессию IL-15 и IL-23 [27]. Кроме того, КЛ из разрешенных поражений после лечения антагонистами TNFα, в отличие от здоровых клеток, способны реагировать на стимуляцию через TLR продукцией IL-23 [32]. Эти данные показывают, что КЛ стимулируют Т-клетки к секреции IL-17 и IL- 22, играя важную роль в оси IL-23/IL-17 [27, 33].

Функцию КЛ оценивали и на мышиных моделях псориаза. У мышей с мутацией гена ttc7 развивается шелушение кожи, подобное псориатическому, при этом количество КЛ увеличивается при обострении и снижается после введения IL-1β-нейтрализующих антител [27]. На модели имиквимод-индуцированного псориаза показано, что удаление КЛ подавляет гиперкератоз, паракератоз и отек кожи, обработанной имиквимодом, при этом в коже снижаются уровни цитокинов, связанных с Th17-клетками, и количество IL-17A-продуцирующих CCR6+ γδT-клеток [22]. В этой модели плотность эпидермальных КЛ снижена, что связано с их усиленной миграцией в дренирующие кожу лимфатические узлы [34]. Также под воздействием имиквимода КЛ продуцируют провоспалительные цитокины, необходимые для активации патогенных Т-клеток [27].

Какие же клетки в коже при псориазе играют главную роль в секреции IL-17? По-видимому, в этом аспекте псориаз у человека и его модели на мышах (в том числе и простая, удобная модель имиквимод-индуцированного дерматита) значительно отличаются. В отличие от КЛ, по своей представленности, функции и другим характеристикам, схожим у человека и мыши, популяции эпидермальных лимфоцитов значительно отличаются: у человека в коже преобладают αβT-клетки, а у мышей — γδT-клетки [27]. И это различие имеет параллели с различием псориаза и его мышиной модели. Псориаз — аутоиммунная болезнь, связанная с реакцией адаптивного иммунитета на аутоантигены, в патогенезе которой одну из ключевых ролей играют Th17-клетки, а также CD8+ Т-клетки, включая клетки памяти [18, 35]. Напротив, имиквимод-индуцированное воспаление развивается путем стимуляции клеток врожденного иммунитета через TLR7/8, является острым и развивается в течение нескольких суток [19], что указывает на его независимость от реакций адаптивного иммунного ответа, таких как представление аутоантигенов аутореактивным Т- и В-лимфоцитам с их последующей клональной экспансией.

γδT-клетки обладают разнообразными функциями, сходными с клетками Th1, Th2, Treg и Th17, секретируют различные цитокины и хемокины, представляют антигены αβT-клеткам. Активированные γδT-клетки проявляют широкий спектр цитотоксической активности, особенно в отношении различных видов опухолевых клеток. IL-17-продуцирующие γδT-клетки участвуют в рекрутировании нейтрофилов и моноцитов для усиления воспалительной реакции [36].

У мышей γδТ-клетки составляют более 99% CD3+ (Т) клеток в эпидермисе. γδТ-клетки классифицируются по γ-цепи на типы Vγ1−Vγ7, при этом эпидермальные γδТ-клетки представляют собой преимущественно Vγ5+ и называются дендритными эпидермальными Т-клетками из-за морфологии, напоминающей таковую у ДК. Дендритные эпидермальные Т-клетки, по-видимому, способствуют поддержанию гомеостаза кожи и заживлению ран. В дерме мышей γδТ-клетки составляют около половины Т-клеток, относящихся в основном к типам Vγ4+ и Vγ6+ [37].

γδТ-клетки интенсивно исследовались на мышиных моделях псориаза (например, включающих применение имиквимода или введение IL-23), благодаря чему была установлена их роль как основного источника IL-17 в этих моделях [38]. При этом в опытах на генетически модифицированных мышах было показано, что удаление именно γδΤ-клеток, а не αβΤ-клеток предотвращало воспаление при введении IL-23 [38]. Также γδΤ-клетки у мышей способны к длительной активации имиквимодом, приводящей к их более быстрой мобилизации при повторном его применении [39].

Как было указано ранее, между псориазом человека и моделями данного заболевания у животных существуют значительные различия. У человека γδТ-клетки кожи составляют малую часть кожных лимфоцитов, локализуются в основном в дерме и лишь малая их доля — в эпидермисе (эти клетки имеют функцию, схожую с дендритными эпидермальными Т-клетками мышей, но не имеют дендритной морфологии) [40]. Популяция γδТ-клеток оценивалась в 1–10% от числа Т- клеток кожи человека [41]. Исследование [42] показало, что γδТ-клетки составляют около 1% Т-клеток при активном псориазе, менее 1% — в разрешенных псориатических поражениях и менее 2% — в здоровой коже.

И тем не менее имеющиеся данные указывают, что γδТ-клетки вносят важный вклад в патогенез псориаза: при псориазе их количество в коже увеличивается, при этом как процентное, так и абсолютное количество γδТ-клеток, продуцирующих IL-17, было значительно выше, чем у других Т-клеток [38]. Авторы предполагают, что дермальные γδТ-клетки (считающиеся клетками врожденного иммунитета, которые обеспечивают ранние иммунные ответы) участвуют также и в развитии рецидивов псориаза.

Исследование [43] показало повышенный уровень Vγ9Vδ2 Т-клеток в очагах псориаза в коже по сравнению со здоровым контролем и значительное снижение количества клеток этого типа в крови. При этом количество циркулирующих Vγ9Vδ2 Т-клеток возвращалось к нормальному уровню после успешного лечения псориаза, что говорит о перераспределении Vγ9Vδ2 Т-клеток из крови в кожу у больных псориазом.

Подходы к терапии псориаза, основанные на воздействии на γδТ-клетки, исследуются на мышиных моделях псориаза, но подобные исследования на человеке к настоящему времени отсутствуют [36].

Таким образом, патогенез псориаза сложен и включает в себя взаимодействие различных типов клеток. При этом, хотя его основные свойства как аутоиммунного заболевания известны, но, как и для большинства заболеваний, полным и исчерпывающим знанием его механизмов современная наука не обладает. Поскольку до сих пор не разработана терапия, способная его излечить, исследование патогенеза этого заболевания является актуальной научной задачей: новые знания о нем могут дать ключи к созданию новых, более эффективных методов лечения. Однако можно с уверенностью сказать, что существующие модели псориаза не отражают в точности патогенез этого заболевания у человека, но повторяют его в основных механизмах, таких как ось IL-23/IL-17. При этом важными компонентами этой оси, опосредующими активацию секреции IL-17 через стимуляцию рецепторов к IL-23, являются КЛ, функционирующие в коллаборации с ДК. Однако, по-видимому, имеется несовпадение второго компонента этой оси — клеток, секретирующих IL-17. У мышей они, несомненно, представлены γδТ-лимфоцитами; у людей отмечается преобладание Th17-клеток, однако доказано и влияние γδТ-лимфоцитов на процессы псориатического воспаления, что указывает на целесообразность дальнейшего изучения функции γδТ- лимфоцитов при псориазе.

About the authors

Ekaterina V. Sorokina

I.I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Serums; Department of Skin and Venereal Diseases with Cosmetology Course Federal State Budgetary Educational Institution of Additional Professional Education Institute of Advanced Training of Federal Medical and Biological Agency

Author for correspondence.
Email: sorokina-cathrine@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1188-6578

MD, Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow; Moscow

Eugene O. Kalinichenko

I.I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Serums

Email: gladius.domini@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0048-3968

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Irina V. Bisheva

I.I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Serums

Email: ibisheva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8143-7356
Russian Federation, Moscow

Vera N. Stolpnikova

I.I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Serums

Email: stolpnikova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9363-2274

Cand. Sci. (Biol.)

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files