Клетки Лангерганса и гамма-дельта Т-лимфоциты в патогенезе псориаза

Полный текст

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.

Об авторах

Екатерина Вячеславовна Сорокина

Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова; Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий

Автор, ответственный за переписку.
Email: sorokina-cathrine@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1188-6578

д.м.н.

Россия, Москва; Москва

Евгений Олегович Калиниченко

Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова

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

к.м.н.

Россия, Москва

Ирина Васильевна Бишева

Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова

Email: ibisheva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8143-7356
Россия, Москва

Вера Николаевна Столпникова

Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова

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

к.б.н.

Россия, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы