М КЛЕТКИ

Epithelial M cells: differentiation and function J-P. Kraehenbuhl, M.R. Neutra Annu. Res.Cell Dev. 2000. V.16. P. 301-332 Palo Alto (Calif.),2000
Follicle-associated epithelium (FAE) Организованные слизистые лимфоидные фолликулы: иммунологические часовые слизистой поверхности Поверхность слизистой ткани соприкасается с внешней средой, поэтому неудивительно, что она чрезвычайно активна иммунологически. Lamina propria кишечника содержит больше В клеток, продуцирующих антитела, чем любой другой орган тела, включая селезенку, тимус и лимфатические узлы. Большинство клеток слизистой, участвующих в иммунной защите распределено диффузно по всей субэпителиальной соединительной ткани и прямо или косвенно препрятствует проникновению комменсалов и патогенов через эпителиальный барьер и разрушает патогены и инфицированные клетки, если инвазия произошла. Эти эффекторы включают терминально дифференцированные В клетки, цитотоксические Т клетки и NK клетки. Кроме того макрофаги слизистой и дендритные клетки фагоцитируют патогены и макромолекулярный дебрис и проверяют слизистую в отношении входящих антигенов. Коллективное действие этих клеток минимизирует поступление патогенов и инфекции через слизистую. Однако огромное большинство чужеродных антигенов в кишечнике происходит из пищи и комменсальной микробной флоры и они не вызывают защитной иммунной реакции. Это потому, что слизистые антиген-представляющие клетки, лимфоциты, и дже сам эпителий играют важную, пока плохо изученную роль в модулировании иммунного ответа на поступающие антигены. Основаня роль слизистой иммунной системы уменьшать или супрессировать иммунный ответ на антигены пищи и комменсалов. События, ведущие к индукции большиснтва антиген-специфических эффекторных лимфоцитов, происходят в специфических сторожевых сайтах в слизистой, которые маркируются присутствием организованной лимфоидной ткани. Организованная слизистая лимфоидная ткань состоит из лимфоидного фолликула, первоначально состоящего из ансамблей незрелых В клеток и областей соседних Т клеток. Выше каждого фолликула имеется область купола, богатая Т и В клетками и дендритными клетками, которые функционируют совместно в тесном содружестве с соседним эпителиальным барьером. Follicle-associated epithelium (FAE)(ФАЭ) специлизирован для приема антигенов и микробов из просвета, здесь они подвергаются эффективному процессингу и предоставляются для индукции соответствующего иммунного ответа. Распределение организованной слизистой лимфоидной ткани отражает обилие чужеродного материала и микроорганизмов, контактирующих с поверхностью слизистой. Например ротовая часть глотки обеспечивает монторинг с помощью кольца лимфоидной ткани, включающего нёбные миндалины и лингвальные тонзилы, а у некоторых видов лимфоидная ткань также появляется в протоках малых слюнных и других желез. Организованная лимфоидная ткань в носовой части глотки формирует аденоиды у человека, а полоски организованной лимфоидной ткани лежат вдоль основания носовой полости у грызунов. Лимфоидные фолликулы и ФАЭ присутствуют в бронхах некоторых видов. В ЖКТ одиночные лимфоидные фолликулы обнаруживаются во многих точках под простым цилиндрическим эпителием от кардиальной области желудка до ректо-анального соединения. Вредная среда в желудке и верхней части тонкого кишечника относительно эффективно стерилизуются , поэтому лимфоидные фолликулы здесь сравнительно немногочисленны. Одиночные разбросанные лимфоидные фолликулы увеличиваются в числе в дистальной части тощей кишки (ileum), где микробная флора становится более многочисленной и разнообразной, а лимфоидные фолликулы группируются в большие участки, видимые невооруженным глазом. Однако у человека огромное большинство индивидуальных фолликулов и ФАЭ действительно появляется в толстом кишечнике, слепой кишке и аппендиксе. У человека прямая кишка содержит наивысшее количество фолликулов на единицу площади и это обилие лимфоидной ткани называется ректальными тонзилами (миндалинами). Уникальные свойства ФАЭ ФАЭ, лежащий поверх одиночного лимфоидного фолликула образуется в результате конвергенции мигрирующих клеток из 12 или более ассоциированных с фолликулом крипт. Это вариация паттерна миграции клеток и поддержания эпителия, обнаруживаемое во всем тонком кишечнике, где мнрожественнные крипты поставляют клетки для каждой ворсинки или для областей между криптами. Эпителиальные клетки возникающие в криптах, ассоциированных с фолликулами, мигрируют в купол, формируемый с помощью подлежащего лимфоидного фолликула, и называются купольными эпителиальными клетками. Гены, экспресссирующиеся в клетках крипт испытыватют сильное влияние со стороны лимфоидных клеток, лежащих под фолликулом. В тонком кишечниек ФАЭ резко отличается от эпителия ворсинок по своему клеточному фенотипу. В Эпителий ворсинок доминируют абсорбтивные энтероциты и слизь-продуцирующие goblet клетки и энтероэндокринные клетки, ФАЭ содержит мало или не содержит goblet или энтероэндоекринных клеток. Кардинальным признаком ФАЭ является присутствие М клеток, число и распределение которых м. варьировать. Их функция неизвестна. Эпителиальные М клетки появляются только в ассоциированном с фолликулами эпителии, который покрывает организованную ассоциированной со слизистой лимфоидную ткань. Эти клетки структурно и функционально специализированы для трансэпителиального транспорта, удаления чужеродных антигенов и микроорганизмов в слизистой тонкого и толстого кишечника, миндалинах и аденоидах, а также в дыхательных путях. Ассоциированные с фолликулами энтероциты структурно сходны с энтероцитами ворсинок. Они имеют тонкую цилиндрическую форму и хорошо-организованный щетиночный (brush) край с толстым filamentous brush border glycocalyx (FBBG), но они не идентичны клеткам ворсинок. Их щетиночный край содержит значительно меньше мембран-ассоцированных гидролаз, связанных с функцией переваривания. Практически отсутствие функции переваривания в ФАЭ позволяет антигенам оставаться интактными в этих областях эпителиальной поверхности. ФАЭ также продуцируют мало или не продуцируют слизь, в ассоциированных с фолликулами криптах снижено количество defensin- и лизоцим- продуцирующих Панет (Paneth) клеток. Кроме того весь ФАЭ лишен полимерных иммуноглобулиновых рецепторов и следовательно, неспособен транспортировать IgA из интерстиция в просвет. Кроме того паттерны гликозилирования эпителиальных клеток во всем ФАЭ отличается от такового в ворсинках. Напр., у человека ФАЭ содержит олигосахаридные эпитопы, которые содержат альфа (1-6)-сцепленную сиаловую кислоту, которая распознает растительный лектин SNA, и ФАЭ-специфический паттерн гликозилирования наблюдается у кроликов и мышей. У кроликов специфический углеводный эпитоп содержит альфа (2-3)-сцепленную сиаловую кислоту и распознается лектином MAL II. Ассоциированные с фолликулами энтероциты дифференцированы неокончательно и не необратимо и сохраняют способность превращаться в М клетки во время микробного натиска. ФАЭ-специфические хемокины Лимфоциты и моноциты способны мигрировать в слизистую ткань, ноони организуются в лимфоидные фолликулы только в определенных местах. Это происходит, напр., перед рождением в миндалинах, Peyer's бляшках, аппендиксе, но в других местах фолликулы образуются в ответ на действие микроорганизмов и чужеродных антигенов. Локальные сигналы, которые управляют инициацией их образования, неизвестны, но предполагается участие хемокинов. Установлено, что энтероциты экспрессируют homing хемокины, которые м.б. вовлечены в функциониование слизистой лимфоидной ткани. Они постоянно экспрессируются в отличие от воспалительных хемокинов. Один из них ТЕСК (thymus-expressedd chemokine) экспрессируется в эпителиальных клетках ворсинок тонкого кишечника и продуцируется также эпителиальными клетками ФАЭ. В кишечнике ТЕСК обеспечивает хемотаксис память α4β7^high или αEβ7 кишечных CD4+ и CD8+ лимфоцитов, которые несут ССК9 рецепторы и могут способствовать движению лимфоцитов в lamina propria и эпителий ворсинок и ФАЭ. Другой хемокин, СС хемокин MIP 3α человека (macrophage inhibitory protyein), также известный как LARC(liver and activation-regulated chemokine). MIP 3α продуцируется кишечными эпителиальными клетками ФАЭ, но не клетками ворсинок. MIP 3α обладает хемотактической активностью избирательной для naive В и Т лимфоцитов и дендритных клеток, которые экспрессируют CCR6 рецепторы указывает на то, что он вовлечен в постоянное образование и/или поддержание организованной слизистой лимфоидной ткани. Кроетого эксперссия MIP 3α в эпителиальных клетках временно индуцируется in vitro с помощью липополисахаридов (LPS), но не цитокинов. Следовательно, хемокины м. играть ключевую роль в индукции новых лимфоидных фолликулов в ответ на действие люминальных грам-негативных энтеробактерий. Состав ФАЭ-ассоциированных базальных мембран Эпителиальные клетки и стромальные мезенхимные клетки участвуют в образовании структуры организованного ВКМ, базального листка. Ориентация и сборка молекул ВКМ (ламининов, протеогликанов, коллагенов) управляет клеточными функциями, включая пролиферацию и дифференцировку, путем взаимодействия с интегриновыми молекулами. Так, интегрины активируют caudal homeotic transcription factors cdx-1 в криптах и cdx-2 в ворсинаках, которые в свою очередь контролируют клеточную пролиферацию и дифференцировку, соответственно. Распределение в базальной ламине коллагена IV и нидогена сходно в ФАЭ и ворсинках и в их соответствующих криптах. Напротив, перлекан, протеогликан, продуцируюемый исключительно эпителиальными клетками, обилен в базальном листке ворсинок, но почти отсутствует в ФАЭ. Существенные различия в распределении ламининов выявляются с помощью антител, специфичных к субъединицам. Экспрессия α1 цепи ( компонента ламинина 1) ограничена криптами как ворсинок, так и ФАЭ, тгда как ?γ2 субъединица, присутствующая в ламинине 2 и 4, ограничена криптами, связанными с ворсинками, но не ФАЭ. В криптах, соседних с лимфоидными фолликулами α2 субъединица присутствует со стороны ворсинок, но отсутствует с фолликулярной стороны крипт. Отсутствие этой субъединицы параллель отсутствию гладкомышечных α-актин-позитивных миофибробластов, но не эпителиальных клеток. Т.обр., ФАЭ базальная ламина наверняка участвует в предопределении ФАЭ- специфической программы дифференцировки, куда входит и формирование М клеток.	. М КЛЕТКИ Фенотип М клеток Инфекции в кишечнике противостоит плотная сеть антиген-processing и -presenting клеток непосредственно под ФАЭ. Транспорт серез М клетки имеет свои плюсы и минусы: некоторые патогены используют свойство М клеток для проникновения. Выяснение молекулярной архитектуры апикальной поверхности М клеток важно для понимания стратегии, которую используют эти патогены, и для использования транспортных свойств М клеток для высвобождения вакцин в иммунной системе слизистой. М клетки - типичные эпителиальные клетки, они поляризованы и формируют плотные соединения, которые вычленяют два основных домена плазменных мембран, апикальную и базлатеральную. Характерным для М клеток является присутствие необычного субдомена в базолатеральной части мембраны, который умножает клеточную поверхность и образует внутриэпителиальные карманы, доки для специальной субпопуляции внутриэпителиальных лимфоцитов. Они укорачивают расстояния, которые проходят трансцитотические пузырьки от апикальной к базолатеральной стороне эпителдиального барьера. Карманы содержат невыясненные адгезивные молекулы, взаимодействующие в внутриэпителиальными лимфоцитами ФАЭ. Цитосклет М клеток Необычная структура М клеток поддерживаетя с помощью плотного каркаса промежуточных филамент, которые образуют арки вокруг внутриэпителиальных карманов и толстую сеть вокруг ядра. В кишечных М клетках кроликов, крыс и свиней обнаруживаются виметин и цитокератины 8 и 18, соответственно. М клетки человека не отличаются от соседних энтероцитов составом своего цитосклета из промежуточных филамент, они не экспрессируют виметин и десмин. У М клеток отсуствует типичный щетиночный край из плотно упакованных микроворсинок. В абсорбтивных энтероцитах, выстилающих ворсинки, и в ФАЭ энтероцитах вилин локализуется в щетиночном крае. В М клетках вилин диффузно распределен в цитоплазме и, по-видимому, неспособен выплнять свое морфогенетическое действие и способствовать сборке актина в пучки и сборке щетиночного края. Виллин контролирует gelation/solation F-актина кальций-зависимым способом путем индлукции образования пучков из преформированных F-актиновых филамент в отсутствие кальция. Увеличение концентрации кальция индуцирует разрыв F-актиновых филамент с помощью виллина. Специальные свойства поверхности М клеток Апикальные мембраны М клеток в кишечнике существенно отличаются от соседних энтероцитов, содержащих плотно упакованные микроворсинки, чьи кончики покрыты filamentous brush border glycocalyx (FBBG), толстым (400-500 нм) слоем связанных с мембранами гликопротеинов, которые образуют непрерывный ровный слой на поверхности энтероцита. FBBG позволяет диффундировать питательным веществам и продуктам переваривания, но исключает более интактные какромолекулы и патогены, минимизируя их контакт с апикальной мембраной энтероцитов. Ограниченное поступление макромолекул происходит в малых относительно нечастых эндоцитотических микродоменах, секвестрированных в основаниях микроворсинок. Напротив в апикальных мембранах М клеток облегчается привлечение и прием антигенов и микроорганизмов и эффективное высвобождение во внутриэпителиальный карман и подлежащую лимфоидную ткань. На апикальной поверхности М клеток вместо щетиночного края присутствуют варьирующие микроворсинки или микроскладки, перемежающиеся с большими субдоменами плазменных мембран, которыe обращены в просвет. Покрытые клатрином микродомены широко распространены в таких областях и обеспечивают эндоцитоз ligand-coated частиц, адхерентных макромолекул и вирусов. М клетки осуществляют также жидко-фазный пиноцитоз, актин-зависимый фагоцитоз и макропиноцитотическое поглощение, связанное с разрушением апикальной цитосклетной организации. Апикальная поверхность М клеток отличается от таковой абсорбтивных энтероцитов отсутствием толстого FBBG и некоторых углеводных структур, связанных с слизью FBBG мембран. М клетки обнаруживают чрезвычайно низкий уровень или отсутствие интеграьных мембранных гидролитических энзимов. В толстом кишечнике человека ( но не в Peyer's бляшках) М клетки на апикальной поверхности экспрессируют ICAM-1 активируемой апикальными мебмранами кишечных энтероцитов в условиях воспаления и микробной инфекции. Роль ICAM-1 в М клетках неясна. В некоторых случаях апикаьные поверхности М клеток содержат β1 интегрины, обычно встречающиеся в базолатеральных частях мембран. Гликопротеины в М клеточных мембранах образуют покрытие клеточной поверхности, а глюкоконъюгаты апикальных мембран М клеток способны связывать лектины или антиуглеводные антитела. У BALB/c мышей лектин UEA-1, специфичный для определеннх углеводных структур, содержащих α(1-2)fucose, селективно окрашивают все М клетки ФАЭ Peyer's бляшек. UEA-1 лектин-связывающие сайты присутствуют во всей плазменной оболочке М клеток и в мембранных внутриклеточных пузырьках. Предполагается, что индивидуальные М клетки могут содержать разные углеводные эпитопы, что позволяет М клеткам связывать широкий круг микробных адхезинов и собирать разные микроорганизмы. Нет одиночного универсального лектина, который бы позволял идентифицировать все М клетки. Так UEA-1 эпитоп не обнаруживается в толстом кишеике мыши, в ФАЭ кроликов или человека. Sialyl Lewis A антиген в противоположность просто Lewis A антигену, в котором отсутствуют терминальные остатки α(2-3)-сцепленной сиаловой кислоты, является специфичным для М клеток. Это подтверждает, что М клетки отличаются от абсорбтивных экспрессией гликозилтрансфераз: у человека М клетки, по-видимому, специфичны по сиалилтрансферазе. ФАЭ не секретирует IgA, т.к. не экспресирует базолатеральных полимерных иммуноглобиновых рецепторов. Однако IgA, секретируемые в просвет селективно связываются с апикальными мембранами М клеток. Пейеровских бляшках кроликов и человека на М клетках накапливается эндогенный IgA. Связанные с мембранами М клеток IgA транспортируются во внутриэпителиальный карман. Предполагается, что он участвует в слизистом иммунном ответе. Предполагается, что он м. обеспечивать перенос вакцины в слизистой. Трансцитотический путь М клеток Трансцитоз начинается с эндоцитоза адсорбированных или в жидкой фазе макромолекул посредством клатрин-покрытых или не покрытых ямок и пузырьков в эндосомы. Апикальная цитоплазма М клетки между апикальной мембраной и внутриэпителиальным карманом заплнена эндосомными трубочками, пузырьками и мультивезукулярными тельцами. Большие пузырьки содержат поздние эндосомный/лизосомный мембранный маркер lgp120 и создают кислую внутреннюю среду. Установлено присутствие эндосомной протеазы, cathepsin E, в М клетках кроликов. У некоторых видов обнаружен МНС клесс II антигенов в М клеточных мембранах. Трансцитоз в М клетках обеспечивается той же самой молекулярной кухней, которая действует и в др. поляризованных эпителиальных клетках, включая образование и слияние эндосом, поляризованный рециклинг мембранных пузырьков и направляющая информация, обеспечиваемая G белками и цитоскелетом. Практически весь эндоцитозированный материал переносится и почи не поступает в лизосомы. Взаимодействие микробов с М клеткой Антигены, связанные с поверхностью слизистой обычно индуцируют слизистый иммунный ответ, не связанные антигены - нет. Патогены или вакцины, которые м. связываться селективно с М клетками, по-видимому, более эффективны в инвазии в слизистую и в индукции слизистого иммунного ответа. Эндоцитные или фагоцитные пузырьки, образующиеся на апикальной поверхности М клеток содержат протеазы и могут ацидифицировать свое содержимое. Однако эндоцитозированный материал поставляется мембранам кармана спустя 10-15 мин и неизвестно в какой степени антигены или патогены могут повреждаться или деградировать во время транспорта. Получены доказательства, что определенные антигены, вирусы бактерии обладают большим сродством к гликолдипидам некоторым гликопротеинам апикальной поверхности М клеток, чем энтероцитов. Реакция на микробы в энтероцитах и М клетках: инициальное связывание с углеводами клеточной поверхности посредством бактериальных pili, секреция, инсерция в мембрану клетки хозяина и фосфорилирование бактериального продукта (tir), который выступает затем каек рецептор для бактериального лиганда (intimin), и каскад событий сигнаьной трансдукции в клетке-хозяине, ведущий к формированию актин-поддерживаемого пьедестала, который поддерживает бактирию. Однако образование пьедестала препятствует трансцитозу М клетками, некоторое поступление однако происходит и инфекция человека E.coli вызывает мощный иммунный ответ. Во время приема холерного эмбриона М клетки демонстрируют способность к фагоцитозу. Связывание ви риона видно ультраструктурно в виде плтного связывающего домена с хорошо организованными подоболочечными актиновыми филаментами. Выпячивания апикальной плазменной мембраны затем захватывают бактерю и сливаются, образуя фагосому. Затем он эффективно транспортируется М клеткой. Этот перенос играет ключевую роль в индукции специфических IgA лимфобластов в Пейеровских бляшках, а секреция ШпФ является основным компоентом защитной иммунной реакции на бактериальные поверхностные липополисахариды (LPS) и холерный токсин. Другие бактериальные патогены используют М клетки для преодоления эпителиального барьера, инфицируют субэпителиальные клетки и в некоторых случаях систематически распространяются. Большинство вирусов также проникает в слизистую через М клетки. Так, реовирусы селективно связываются с М клетками Пейеровских бляшек, толстого кишечника и дыхательных путей мыши. Протеолитический процессинг наружных капсид вируса необходим для его связывания М клетками в результате взаимодействия увеличившеегося sigma 1 вируса со специфическим детерминантом, содержащим сиаловую кислоту, на апикальной поверхности М клеток. Связанный реовирус эндоцитируется М клеткой в клатрин-покрытой ямке и переностся в интраэпителиальный карман и субэпителиальную ткань, где он м. инфицировать многие типы клеток. Реовирус неспособен связываться с апикальными мембрнами энтероцитов, но м. инфицировать весь эпителий с базолатеральной стороны, что лишний раз подтверждает важность glyocalyx щетиночного края в защите энтероцитов. Сходным образом ведет себя поливирус типа 1 у человека. Также ведут себя и некоторые бактериальные патогены. РАЗВИТИЕ АССОЦИИРОВАННОЙ СО СЛИЗИСТОЙ ЛИМФОИДНОЙ ТКАНИ (АСЛТ) Некоторые ступени сборки АСЛТ общи с другими организованными лимфоидными тканями, тогда как другие уникальны для АСЛТ. Напр., гомеотические гены (hox, pax, cdx), которые контролируют сегментацию энтодермы, скорее всего участвуют и в регуляции формирования паттерна АСЛТ. Так Нох 11 существеннен для формирования селезенки. Формирование АСЛТ не ограничено плодной жизнью (стерильными условиями), в их формировании участвуют и внешнесредовые факторы, в частности микрофлора. Развитие Peyer's patches во время плодной жизни Большинство ступеней образования АСЛТ сходно с генезом периферических лимфатических узлов, включая (а) лимфатический васкулогенез, (б) васкуляризацию и колонизацию первичных лимфоидных структур лимфоидными предшествениками и (в) клеточную организацию лимфоидных структур в функционально отличающиеся области. Делеция некоторых генов затрагивает в основном формирование Пейеровских бляшек, оставляя интактными лимфатические узлы, тогда как другие мутации предупреждают развитие лимфатических узлов, но не АСЛТ лимфатической ткани. Во время плодного периода, примерно на 12.5 день эмбриогенеза, происходит формировние лимфатической васкулатуры из венозных почек, которые сливаются в лимфатические мешки. Отпочковывание и разрастание венозных эндотелиальных клеток и дает лимфатическую васкулатуру. Процесс нуждается в гене Prox-1. У нулевых мышей по этому гену отпочковывание и разрастание лимфатической системы арестован, хотя васкулогенез и ангиогенез сосудистой системы не нарушен. Мезэнтерическая лимфатическая система отсутствует и Пейеровские бляшки не образуются. Ранние зачатки лимфатических узлов возникают в результате инвагинации мезенхимной ткани в мешкообразные расширения формирующихся лимфатических сосудов. У мышей образование Пейеровских бляшек в плодный период проходит 3 стадии, которое начинатся спустя сутки после образования mesenteric lymphatics. 1-я стадия начинется примерно на 15.5 день эмбриогенеза, когда кластеры VCAM-1+.ICAM-1+ стромальных клеток образуются в местах вдоль эпителия тонкого кишечника, соответствующих будущим Пейеровским бляшкам. Образование кластеров происходит тогда, когда энтодерма кишечника превращается из многослойного эпителия в простой цилиндрический эпителий поверх возникщих ворсинок. 2-я стадия заключается в колонизации первичного лимфоидного зачатка первой волной циркулирующих клеток плода примерно на 17.5 день. Следовательно, зачатки Пейеровких бляшек уже васкуляризированы кровеносными сосудами. Во время позднего плодного периода и раннего постнатаьного MadCAM-1, сосудистый addressin, который обычно обнаруживается во взрослых кишечных АСЛТ, временно экспрессируется в high endothelial venules (HEVs) развивающихся периферических лимфатических узлов. При рождении происходит онтогенетический сдвиг в HEVs периферических лимфатических узлов от экспрессии MadCAM-1 к периферическому аддрессину, Pnad. Во время экспрессиии MadCAM-1 уникальный субнабор CD4+ CD3- гематолимфоидных клеток вступает в развивающиеся лимфатические узлы и АСЛТ. Эти клетки предшественники экспрессируют α4β7 mucosal homing рецепторы, распознаваемые HEV MadCAM-1 addressins. Они экспрессируют также молекулы, критические для формирования Пейеровых бляшек, напр., лимфотоксин β (член семейства TNF) и специфичный для В клеток хемокиновый рецептор CXCR5. 3-я стадия образования Пейеровских блшек начинается примерно на 18.5 день и продолжается в постнатальный период, она характеризуется накоплением тфшму CD3+Е и В220+ В лимфоцитов в первичных Пейеровских бляшках. У человека аггрегаты Т и В клеток формируют Пейеровы бляшки на 16-й неделе беременности, а на 19-й неделе уже присутствуют организованные Пейеровы бляшки с зонами Т и В клеток. С 11 по 20 неделю беременности ICAM-1 и VCAM-1 экспрессируются на высоком уровне в развивающихся бляшках, указывая на то, что последовательность событий у человека такова же как и у мышей. Молекулярные механизмы гистогенеза Пейровых бляшек Установлено, что рецептор интерлекина 7, TNF и члены семейства TNF рецепторов являются критическими сигнальными молекулами для форирования Пейеровых бляшек и других вторичных лимфоидных органов. Члены TNF и TNF рецепторов семейства экспрессруются как в лимфоидых, так и не-лимфоидных тканях. Lymphotoxin α (LTα) продуцируется активированными Т, В и NK клетками и секретируется как гомотример, взаимодействует с двумя TNF рецепторами? TNFR-I (p55) и TNFR-II (p75). LTα м. также ассоциировать с родственным типом II трансмембранного LTβ образуя LYα1/&beta2 комплекс, который связывается определенный LTβ рецептор, но не два TNF рецептора. Osteoprotegerin ligand (OPGL) также идентифицирован как потенциальный фактор дифференцировки остеокластов и регулятор взаимодействий между Т и дендритными клетками. OPGL взаимодействует с TNF-родственным рецептором RANK (Receptor Activator of NFkB) и активирует транскрипционный фактор NFkB. Два разных пути передачи сигналов, оперирующих через посредство IL-7 рецепторы и ДЕ?иуевж рецепторы, участвуют в формировании Пейеровых бляшек у эмбрионров мышей. Отсутствие Пейеровых бляшек и периферических лимфатических узлов у LTβ-дефицитных мышей указывает на то, что LTαβ комплексы, а не LTα являются ключевыми медиаторами критической ступени в органогеезе Пейеровых бляшек и периферических лимфатических узлов. Разрушение TNFR-I гена ведет к более тяжелым нарушениям Пейеровых бляшек, чем периферических лимфатических узлов. Значит передача сигналов через TNFR-I контролирует как ранние, так и поздние стадии формирования Пейеровых бляшек, тогда как в периферических лимфатических узлах этот ген необходим в основном для их архитектурной организации. Разрушение ЩЗПД гена нарушает все лимфатические узлы, тогда как Пейеровы бляшки развиваются нормально, хотя редуцированы в размерах. Роль OPGL, по-видимому, отличается от роли LTβR и TNFR-I. Итак, LTαβ/LTβ рецепторы и LTα3,TNFα/TNFR-I кооперирут при созданиии микроархитектуры Пейеровых бляшек. В модели формирования Пейеровых бляшек Yoshida и др. предполагается наличие инициатора и индуктора, а также организующего центра. Клетка инициатор активирует LTα и β в клетке индукторе через посредство передачи сиганла IL-7 рецепторам. Клетка индуктор в свою очередь стимулирует экспрессию VCAM-1/ICAM-1 в организующем центре через посредство передачи сигнала рецепторам LTβ. Возможно, что мезенхимные клетки действуют как организующие центры, контролирующие поступление иммунных клеток. производных костного мозга, которые в свою очередь влияют на программы диффренцировки лежащего поверх эпителия (ФАЭ). Неясно происходят ли миофибробласты и follicular dendritic cells (FDC) из одного и того же стромального предшественника. Предполагается, что взаимодействие мезенхимных клеток с лимфоидными прямо или косвенно направляет их дифференцировку в сторонв FDCs. Предполагается, что стромальные FDC предшественники продуцируют хемокины, такие как BCA-1, которые рекрутируют CXCR-5 (BLR-1) экспрессирующие клетки ( в основном В лимфоциты). Гематопоэтические CD3- CD4+ предшественники, которые колонизируют примитивные Пейеровы бляшки, экспрессируют как CXCR-5, так и LTαβ. Последние участвуют в органогенезе и лимфатических узлов путем индукции MadCAM-1 в HEV. Активация этого сосудистого аддрессина м. в свою очередь облегчать выход из сосудов CD4+ CD3- α4β7+ клеток, экспрессирующих LTαβ У мышей дейицитных по цепи β7 интегрина Пейеровы бляшки уменьшены в размерах, но не в числе. Это указывает на то, выход из сосудов этих клеток предшественников базируется не тоько на MadCAM-1, но и на др. адгезивных молекулах, таких как L-селектин или LT-индуцибельный VCAM-1. LTs индуцируют хемокины, которые могут участвовать в формировании бляшек. ОНТОГЕНЕЗ ФАЭ и М КЛЕТОК Программа дифференцировки ФАЭ и формирование М клеток Каждая крипта в кишечнике является клональной единицей, образующей кольцо закрепленных стволовых клеток, генерирующих разные типы клеток, которые дифференцируются по мере их миграции вверх в несколько соедних ворсинок. Клетки подвергаются запрограммированной гибели, когда достигают кончика ворсинки и слущиваются в просвет или фагоцитируются лакальными дендритными клетками, которые мигрируют для дренирования мезентерических лимфатических узлов. Сходным образом обновлениеФАЭ зависит от пролифераци клеток в криптах, окружающих слизистый лимфоидный фолликул. ФАЭ энтероциты проходит определенную программу дифференцировки, куда входит и образование М клеток. Эта программа связана с образованием базального листка определенного состава. Имеются косвенные доказательства, что клточные контакты и/или растворимые факторы от лимфоидного фолликула слизистой играют важную роль в индукции М клеток. Кажется. что факторы или клетки, продуцируемые АСЛТ, м. дейстовать очень рано, индуцируя клетки крипт к детерминации фенотипа М клеток. а также действуют позднее для превращения некоторых ФАЭ энтероцитов в М клетки. Клетки со свойствами и паттрном гликозилирования М клеток обнаруживаются рано в киптах, ассоциированных с фолликулами, на стороне, обращенной к фолликулу. Встречаются и клетки со свойствами М клток и энтероцитов в ФАЭ, и кроме того число М клеток может возрастать в течние нескольких часов после действия бактерий. Это подтвержает, что энтероциты могут превращаться в М клетки. Так как потеря эпителиальных клеток на верхушке купола ФАЭ сопровождается апоптозом. Но не обнаруживаются апоптические М клетки. Возможно они подвергаются апоптозу преждевременно еще на периферии купола в Пейеровых бляшках. Не исключено, что М клетки ревертируют обратно в энтероциты. Роль иммунных клеток в ФАЭ и образование М клеток Имеются доказательства, что В клетки играют важную роль в дифференцировке ФАЭ. Предлагается модель развития организованого АСЛТ и ФАЭ (Рис. 2). LTβ обусловленная передача сигналов стромальных клеток с помощью лимфоидных клеток должна запускать дифференцировку стромальных клеток в FDCs, тогда как отсуствие сигналов должно позволять им дифференцироваться в миофибробласты. Обусловлено ли образование ФАЭ отсутствием миофибробластов или позитивных сигналов, продуцируемых FDCs, неизвстно. Рис. 2. Схема возможных влияний на путь дифференцировки в эпителии и лимфоидном фолликуле вдоль крипта/ворсинка и крипта/ФАЭ осей. Базальная ламина вдоль оси крипта-ворсинка содержит ламинин-1 (Ln-1) и Ln-2, ограниченный криптой и Ln-5 вдоль ворсинки. Субъединицы LN-2 вносят вклад с помощью эпителиальных клеток (β1γ1) и субэпителиальных миофибробластов (α2). Вдоль оси крипта - ФАЭ нет LN-2 в крипте базальной ламины и нет миофибробластов. Предполагается, что взаимодействия между эпителием и стромальными (мезенхимными) клетками (1) позволяют последним дифференцироваться в субэпителиальные миофибробласты (2) с образованием базальной ламины, которая поддерживает эпителиальную дифференцировку ворсинок. Присутствие иммунных клеток (3) направляет программу дифференцировки других стромальных клеток в незрелые follicular dendritic cells (FDC) (4). FDCs нуждаются в дальнейшем взаимодействии с лимфоидными клетками для созревания (5). Присутствие лейкоцитов (В лимфоцитов иили дендритных клеток) и отсутствие миофибробластов м позволить эпителиальным клеткам, ассоци ированным с фолликулами дифференцироваться в ФАЭ энтероциты и М клетки.

Организованные слизистые лимфоидные фолликулы: иммунологические часовые слизистой поверхности

Поверхность слизистой ткани соприкасается с внешней средой, поэтому неудивительно, что она чрезвычайно активна иммунологически. Lamina propria кишечника содержит больше В клеток, продуцирующих антитела, чем любой другой орган тела, включая селезенку, тимус и лимфатические узлы. Большинство клеток слизистой, участвующих в иммунной защите распределено диффузно по всей субэпителиальной соединительной ткани и прямо или косвенно препрятствует проникновению комменсалов и патогенов через эпителиальный барьер и разрушает патогены и инфицированные клетки, если инвазия произошла. Эти эффекторы включают терминально дифференцированные В клетки, цитотоксические Т клетки и NK клетки. Кроме того макрофаги слизистой и дендритные клетки фагоцитируют патогены и макромолекулярный дебрис и проверяют слизистую в отношении входящих антигенов. Коллективное действие этих клеток минимизирует поступление патогенов и инфекции через слизистую. Однако огромное большинство чужеродных антигенов в кишечнике происходит из пищи и комменсальной микробной флоры и они не вызывают защитной иммунной реакции. Это потому, что слизистые антиген-представляющие клетки, лимфоциты, и дже сам эпителий играют важную, пока плохо изученную роль в модулировании иммунного ответа на поступающие антигены. Основаня роль слизистой иммунной системы уменьшать или супрессировать иммунный ответ на антигены пищи и комменсалов.

События, ведущие к индукции большиснтва антиген-специфических эффекторных лимфоцитов, происходят в специфических сторожевых сайтах в слизистой, которые маркируются присутствием организованной лимфоидной ткани. Организованная слизистая лимфоидная ткань состоит из лимфоидного фолликула, первоначально состоящего из ансамблей незрелых В клеток и областей соседних Т клеток. Выше каждого фолликула имеется область купола, богатая Т и В клетками и дендритными клетками, которые функционируют совместно в тесном содружестве с соседним эпителиальным барьером. Follicle-associated epithelium (FAE)(ФАЭ) специлизирован для приема антигенов и микробов из просвета, здесь они подвергаются эффективному процессингу и предоставляются для индукции соответствующего иммунного ответа. Распределение организованной слизистой лимфоидной ткани отражает обилие чужеродного материала и микроорганизмов, контактирующих с поверхностью слизистой. Например ротовая часть глотки обеспечивает монторинг с помощью кольца лимфоидной ткани, включающего нёбные миндалины и лингвальные тонзилы, а у некоторых видов лимфоидная ткань также появляется в протоках малых слюнных и других желез. Организованная лимфоидная ткань в носовой части глотки формирует аденоиды у человека, а полоски организованной лимфоидной ткани лежат вдоль основания носовой полости у грызунов. Лимфоидные фолликулы и ФАЭ присутствуют в бронхах некоторых видов. В ЖКТ одиночные лимфоидные фолликулы обнаруживаются во многих точках под простым цилиндрическим эпителием от кардиальной области желудка до ректо-анального соединения. Вредная среда в желудке и верхней части тонкого кишечника относительно эффективно стерилизуются , поэтому лимфоидные фолликулы здесь сравнительно немногочисленны. Одиночные разбросанные лимфоидные фолликулы увеличиваются в числе в дистальной части тощей кишки (ileum), где микробная флора становится более многочисленной и разнообразной, а лимфоидные фолликулы группируются в большие участки, видимые невооруженным глазом. Однако у человека огромное большинство индивидуальных фолликулов и ФАЭ действительно появляется в толстом кишечнике, слепой кишке и аппендиксе. У человека прямая кишка содержит наивысшее количество фолликулов на единицу площади и это обилие лимфоидной ткани называется ректальными тонзилами (миндалинами).

Уникальные свойства ФАЭ

ФАЭ, лежащий поверх одиночного лимфоидного фолликула образуется в результате конвергенции мигрирующих клеток из 12 или более ассоциированных с фолликулом крипт. Это вариация паттерна миграции клеток и поддержания эпителия, обнаруживаемое во всем тонком кишечнике, где мнрожественнные крипты поставляют клетки для каждой ворсинки или для областей между криптами. Эпителиальные клетки возникающие в криптах, ассоциированных с фолликулами, мигрируют в купол, формируемый с помощью подлежащего лимфоидного фолликула, и называются купольными эпителиальными клетками. Гены, экспресссирующиеся в клетках крипт испытыватют сильное влияние со стороны лимфоидных клеток, лежащих под фолликулом. В тонком кишечниек ФАЭ резко отличается от эпителия ворсинок по своему клеточному фенотипу. В Эпителий ворсинок доминируют абсорбтивные энтероциты и слизь-продуцирующие goblet клетки и энтероэндокринные клетки, ФАЭ содержит мало или не содержит goblet или энтероэндоекринных клеток. Кардинальным признаком ФАЭ является присутствие М клеток, число и распределение которых м. варьировать. Их функция неизвестна. Эпителиальные М клетки появляются только в ассоциированном с фолликулами эпителии, который покрывает организованную ассоциированной со слизистой лимфоидную ткань. Эти клетки структурно и функционально специализированы для трансэпителиального транспорта, удаления чужеродных антигенов и микроорганизмов в слизистой тонкого и толстого кишечника, миндалинах и аденоидах, а также в дыхательных путях.

Ассоциированные с фолликулами энтероциты структурно сходны с энтероцитами ворсинок. Они имеют тонкую цилиндрическую форму и хорошо-организованный щетиночный (brush) край с толстым filamentous brush border glycocalyx (FBBG), но они не идентичны клеткам ворсинок. Их щетиночный край содержит значительно меньше мембран-ассоцированных гидролаз, связанных с функцией переваривания. Практически отсутствие функции переваривания в ФАЭ позволяет антигенам оставаться интактными в этих областях эпителиальной поверхности. ФАЭ также продуцируют мало или не продуцируют слизь, в ассоциированных с фолликулами криптах снижено количество defensin- и лизоцим- продуцирующих Панет (Paneth) клеток. Кроме того весь ФАЭ лишен полимерных иммуноглобулиновых рецепторов и следовательно, неспособен транспортировать IgA из интерстиция в просвет.

Кроме того паттерны гликозилирования эпителиальных клеток во всем ФАЭ отличается от такового в ворсинках. Напр., у человека ФАЭ содержит олигосахаридные эпитопы, которые содержат альфа (1-6)-сцепленную сиаловую кислоту, которая распознает растительный лектин SNA, и ФАЭ-специфический паттерн гликозилирования наблюдается у кроликов и мышей. У кроликов специфический углеводный эпитоп содержит альфа (2-3)-сцепленную сиаловую кислоту и распознается лектином MAL II. Ассоциированные с фолликулами энтероциты дифференцированы неокончательно и не необратимо и сохраняют способность превращаться в М клетки во время микробного натиска.

ФАЭ-специфические хемокины

Лимфоциты и моноциты способны мигрировать в слизистую ткань, ноони организуются в лимфоидные фолликулы только в определенных местах. Это происходит, напр., перед рождением в миндалинах, Peyer's бляшках, аппендиксе, но в других местах фолликулы образуются в ответ на действие микроорганизмов и чужеродных антигенов. Локальные сигналы, которые управляют инициацией их образования, неизвестны, но предполагается участие хемокинов. Установлено, что энтероциты экспрессируют homing хемокины, которые м.б. вовлечены в функциониование слизистой лимфоидной ткани. Они постоянно экспрессируются в отличие от воспалительных хемокинов. Один из них ТЕСК (thymus-expressedd chemokine) экспрессируется в эпителиальных клетках ворсинок тонкого кишечника и продуцируется также эпителиальными клетками ФАЭ. В кишечнике ТЕСК обеспечивает хемотаксис память α4β7^high или αEβ7 кишечных CD4+ и CD8+ лимфоцитов, которые несут ССК9 рецепторы и могут способствовать движению лимфоцитов в lamina propria и эпителий ворсинок и ФАЭ. Другой хемокин, СС хемокин MIP 3α человека (macrophage inhibitory protyein), также известный как LARC(liver and activation-regulated chemokine). MIP 3α продуцируется кишечными эпителиальными клетками ФАЭ, но не клетками ворсинок. MIP 3α обладает хемотактической активностью избирательной для naive В и Т лимфоцитов и дендритных клеток, которые экспрессируют CCR6 рецепторы указывает на то, что он вовлечен в постоянное образование и/или поддержание организованной слизистой лимфоидной ткани. Кроетого эксперссия MIP 3α в эпителиальных клетках временно индуцируется in vitro с помощью липополисахаридов (LPS), но не цитокинов. Следовательно, хемокины м. играть ключевую роль в индукции новых лимфоидных фолликулов в ответ на действие люминальных грам-негативных энтеробактерий.

Состав ФАЭ-ассоциированных базальных мембран

Эпителиальные клетки и стромальные мезенхимные клетки участвуют в образовании структуры организованного ВКМ, базального листка. Ориентация и сборка молекул ВКМ (ламининов, протеогликанов, коллагенов) управляет клеточными функциями, включая пролиферацию и дифференцировку, путем взаимодействия с интегриновыми молекулами. Так, интегрины активируют caudal homeotic transcription factors cdx-1 в криптах и cdx-2 в ворсинаках, которые в свою очередь контролируют клеточную пролиферацию и дифференцировку, соответственно. Распределение в базальной ламине коллагена IV и нидогена сходно в ФАЭ и ворсинках и в их соответствующих криптах. Напротив, перлекан, протеогликан, продуцируюемый исключительно эпителиальными клетками, обилен в базальном листке ворсинок, но почти отсутствует в ФАЭ. Существенные различия в распределении ламининов выявляются с помощью антител, специфичных к субъединицам. Экспрессия α1 цепи ( компонента ламинина 1) ограничена криптами как ворсинок, так и ФАЭ, тгда как ?γ2 субъединица, присутствующая в ламинине 2 и 4, ограничена криптами, связанными с ворсинками, но не ФАЭ. В криптах, соседних с лимфоидными фолликулами α2 субъединица присутствует со стороны ворсинок, но отсутствует с фолликулярной стороны крипт. Отсутствие этой субъединицы параллель отсутствию гладкомышечных α-актин-позитивных миофибробластов, но не эпителиальных клеток. Т.обр., ФАЭ базальная ламина наверняка участвует в предопределении ФАЭ- специфической программы дифференцировки, куда входит и формирование М клеток.

Фенотип М клеток

Инфекции в кишечнике противостоит плотная сеть антиген-processing и -presenting клеток непосредственно под ФАЭ. Транспорт серез М клетки имеет свои плюсы и минусы: некоторые патогены используют свойство М клеток для проникновения. Выяснение молекулярной архитектуры апикальной поверхности М клеток важно для понимания стратегии, которую используют эти патогены, и для использования транспортных свойств М клеток для высвобождения вакцин в иммунной системе слизистой.

М клетки - типичные эпителиальные клетки, они поляризованы и формируют плотные соединения, которые вычленяют два основных домена плазменных мембран, апикальную и базлатеральную. Характерным для М клеток является присутствие необычного субдомена в базолатеральной части мембраны, который умножает клеточную поверхность и образует внутриэпителиальные карманы, доки для специальной субпопуляции внутриэпителиальных лимфоцитов. Они укорачивают расстояния, которые проходят трансцитотические пузырьки от апикальной к базолатеральной стороне эпителдиального барьера. Карманы содержат невыясненные адгезивные молекулы, взаимодействующие в внутриэпителиальными лимфоцитами ФАЭ.

Цитосклет М клеток

Необычная структура М клеток поддерживаетя с помощью плотного каркаса промежуточных филамент, которые образуют арки вокруг внутриэпителиальных карманов и толстую сеть вокруг ядра. В кишечных М клетках кроликов, крыс и свиней обнаруживаются виметин и цитокератины 8 и 18, соответственно. М клетки человека не отличаются от соседних энтероцитов составом своего цитосклета из промежуточных филамент, они не экспрессируют виметин и десмин. У М клеток отсуствует типичный щетиночный край из плотно упакованных микроворсинок. В абсорбтивных энтероцитах, выстилающих ворсинки, и в ФАЭ энтероцитах вилин локализуется в щетиночном крае. В М клетках вилин диффузно распределен в цитоплазме и, по-видимому, неспособен выплнять свое морфогенетическое действие и способствовать сборке актина в пучки и сборке щетиночного края. Виллин контролирует gelation/solation F-актина кальций-зависимым способом путем индлукции образования пучков из преформированных F-актиновых филамент в отсутствие кальция. Увеличение концентрации кальция индуцирует разрыв F-актиновых филамент с помощью виллина.

Специальные свойства поверхности М клеток

Апикальные мембраны М клеток в кишечнике существенно отличаются от соседних энтероцитов, содержащих плотно упакованные микроворсинки, чьи кончики покрыты filamentous brush border glycocalyx (FBBG), толстым (400-500 нм) слоем связанных с мембранами гликопротеинов, которые образуют непрерывный ровный слой на поверхности энтероцита. FBBG позволяет диффундировать питательным веществам и продуктам переваривания, но исключает более интактные какромолекулы и патогены, минимизируя их контакт с апикальной мембраной энтероцитов. Ограниченное поступление макромолекул происходит в малых относительно нечастых эндоцитотических микродоменах, секвестрированных в основаниях микроворсинок. Напротив в апикальных мембранах М клеток облегчается привлечение и прием антигенов и микроорганизмов и эффективное высвобождение во внутриэпителиальный карман и подлежащую лимфоидную ткань. На апикальной поверхности М клеток вместо щетиночного края присутствуют варьирующие микроворсинки или микроскладки, перемежающиеся с большими субдоменами плазменных мембран, которыe обращены в просвет. Покрытые клатрином микродомены широко распространены в таких областях и обеспечивают эндоцитоз ligand-coated частиц, адхерентных макромолекул и вирусов. М клетки осуществляют также жидко-фазный пиноцитоз, актин-зависимый фагоцитоз и макропиноцитотическое поглощение, связанное с разрушением апикальной цитосклетной организации.

Апикальная поверхность М клеток отличается от таковой абсорбтивных энтероцитов отсутствием толстого FBBG и некоторых углеводных структур, связанных с слизью FBBG мембран. М клетки обнаруживают чрезвычайно низкий уровень или отсутствие интеграьных мембранных гидролитических энзимов. В толстом кишечнике человека ( но не в Peyer's бляшках) М клетки на апикальной поверхности экспрессируют ICAM-1 активируемой апикальными мебмранами кишечных энтероцитов в условиях воспаления и микробной инфекции. Роль ICAM-1 в М клетках неясна. В некоторых случаях апикаьные поверхности М клеток содержат β1 интегрины, обычно встречающиеся в базолатеральных частях мембран. Гликопротеины в М клеточных мембранах образуют покрытие клеточной поверхности, а глюкоконъюгаты апикальных мембран М клеток способны связывать лектины или антиуглеводные антитела.

У BALB/c мышей лектин UEA-1, специфичный для определеннх углеводных структур, содержащих α(1-2)fucose, селективно окрашивают все М клетки ФАЭ Peyer's бляшек. UEA-1 лектин-связывающие сайты присутствуют во всей плазменной оболочке М клеток и в мембранных внутриклеточных пузырьках. Предполагается, что индивидуальные М клетки могут содержать разные углеводные эпитопы, что позволяет М клеткам связывать широкий круг микробных адхезинов и собирать разные микроорганизмы. Нет одиночного универсального лектина, который бы позволял идентифицировать все М клетки. Так UEA-1 эпитоп не обнаруживается в толстом кишеике мыши, в ФАЭ кроликов или человека. Sialyl Lewis A антиген в противоположность просто Lewis A антигену, в котором отсутствуют терминальные остатки α(2-3)-сцепленной сиаловой кислоты, является специфичным для М клеток. Это подтверждает, что М клетки отличаются от абсорбтивных экспрессией гликозилтрансфераз: у человека М клетки, по-видимому, специфичны по сиалилтрансферазе.

ФАЭ не секретирует IgA, т.к. не экспресирует базолатеральных полимерных иммуноглобиновых рецепторов. Однако IgA, секретируемые в просвет селективно связываются с апикальными мембранами М клеток. Пейеровских бляшках кроликов и человека на М клетках накапливается эндогенный IgA. Связанные с мембранами М клеток IgA транспортируются во внутриэпителиальный карман. Предполагается, что он участвует в слизистом иммунном ответе. Предполагается, что он м. обеспечивать перенос вакцины в слизистой.

Трансцитотический путь М клеток

Трансцитоз начинается с эндоцитоза адсорбированных или в жидкой фазе макромолекул посредством клатрин-покрытых или не покрытых ямок и пузырьков в эндосомы. Апикальная цитоплазма М клетки между апикальной мембраной и внутриэпителиальным карманом заплнена эндосомными трубочками, пузырьками и мультивезукулярными тельцами. Большие пузырьки содержат поздние эндосомный/лизосомный мембранный маркер lgp120 и создают кислую внутреннюю среду. Установлено присутствие эндосомной протеазы, cathepsin E, в М клетках кроликов. У некоторых видов обнаружен МНС клесс II антигенов в М клеточных мембранах. Трансцитоз в М клетках обеспечивается той же самой молекулярной кухней, которая действует и в др. поляризованных эпителиальных клетках, включая образование и слияние эндосом, поляризованный рециклинг мембранных пузырьков и направляющая информация, обеспечиваемая G белками и цитоскелетом. Практически весь эндоцитозированный материал переносится и почи не поступает в лизосомы.

Взаимодействие микробов с М клеткой

Антигены, связанные с поверхностью слизистой обычно индуцируют слизистый иммунный ответ, не связанные антигены - нет. Патогены или вакцины, которые м. связываться селективно с М клетками, по-видимому, более эффективны в инвазии в слизистую и в индукции слизистого иммунного ответа. Эндоцитные или фагоцитные пузырьки, образующиеся на апикальной поверхности М клеток содержат протеазы и могут ацидифицировать свое содержимое. Однако эндоцитозированный материал поставляется мембранам кармана спустя 10-15 мин и неизвестно в какой степени антигены или патогены могут повреждаться или деградировать во время транспорта. Получены доказательства, что определенные антигены, вирусы бактерии обладают большим сродством к гликолдипидам некоторым гликопротеинам апикальной поверхности М клеток, чем энтероцитов.

Реакция на микробы в энтероцитах и М клетках: инициальное связывание с углеводами клеточной поверхности посредством бактериальных pili, секреция, инсерция в мембрану клетки хозяина и фосфорилирование бактериального продукта (tir), который выступает затем каек рецептор для бактериального лиганда (intimin), и каскад событий сигнаьной трансдукции в клетке-хозяине, ведущий к формированию актин-поддерживаемого пьедестала, который поддерживает бактирию. Однако образование пьедестала препятствует трансцитозу М клетками, некоторое поступление однако происходит и инфекция человека E.coli вызывает мощный иммунный ответ.

Во время приема холерного эмбриона М клетки демонстрируют способность к фагоцитозу. Связывание ви риона видно ультраструктурно в виде плтного связывающего домена с хорошо организованными подоболочечными актиновыми филаментами. Выпячивания апикальной плазменной мембраны затем захватывают бактерю и сливаются, образуя фагосому. Затем он эффективно транспортируется М клеткой. Этот перенос играет ключевую роль в индукции специфических IgA лимфобластов в Пейеровских бляшках, а секреция ШпФ является основным компоентом защитной иммунной реакции на бактериальные поверхностные липополисахариды (LPS) и холерный токсин.

Другие бактериальные патогены используют М клетки для преодоления эпителиального барьера, инфицируют субэпителиальные клетки и в некоторых случаях систематически распространяются. Большинство вирусов также проникает в слизистую через М клетки. Так, реовирусы селективно связываются с М клетками Пейеровских бляшек, толстого кишечника и дыхательных путей мыши. Протеолитический процессинг наружных капсид вируса необходим для его связывания М клетками в результате взаимодействия увеличившеегося sigma 1 вируса со специфическим детерминантом, содержащим сиаловую кислоту, на апикальной поверхности М клеток. Связанный реовирус эндоцитируется М клеткой в клатрин-покрытой ямке и переностся в интраэпителиальный карман и субэпителиальную ткань, где он м. инфицировать многие типы клеток. Реовирус неспособен связываться с апикальными мембрнами энтероцитов, но м. инфицировать весь эпителий с базолатеральной стороны, что лишний раз подтверждает важность glyocalyx щетиночного края в защите энтероцитов. Сходным образом ведет себя поливирус типа 1 у человека. Также ведут себя и некоторые бактериальные патогены.

РАЗВИТИЕ АССОЦИИРОВАННОЙ СО СЛИЗИСТОЙ ЛИМФОИДНОЙ ТКАНИ (АСЛТ)

Некоторые ступени сборки АСЛТ общи с другими организованными лимфоидными тканями, тогда как другие уникальны для АСЛТ. Напр., гомеотические гены (hox, pax, cdx), которые контролируют сегментацию энтодермы, скорее всего участвуют и в регуляции формирования паттерна АСЛТ. Так Нох 11 существеннен для формирования селезенки. Формирование АСЛТ не ограничено плодной жизнью (стерильными условиями), в их формировании участвуют и внешнесредовые факторы, в частности микрофлора.

Развитие Peyer's patches во время плодной жизни

Большинство ступеней образования АСЛТ сходно с генезом периферических лимфатических узлов, включая (а) лимфатический васкулогенез, (б) васкуляризацию и колонизацию первичных лимфоидных структур лимфоидными предшествениками и (в) клеточную организацию лимфоидных структур в функционально отличающиеся области. Делеция некоторых генов затрагивает в основном формирование Пейеровских бляшек, оставляя интактными лимфатические узлы, тогда как другие мутации предупреждают развитие лимфатических узлов, но не АСЛТ лимфатической ткани.

Во время плодного периода, примерно на 12.5 день эмбриогенеза, происходит формировние лимфатической васкулатуры из венозных почек, которые сливаются в лимфатические мешки. Отпочковывание и разрастание венозных эндотелиальных клеток и дает лимфатическую васкулатуру. Процесс нуждается в гене Prox-1. У нулевых мышей по этому гену отпочковывание и разрастание лимфатической системы арестован, хотя васкулогенез и ангиогенез сосудистой системы не нарушен. Мезэнтерическая лимфатическая система отсутствует и Пейеровские бляшки не образуются.

Ранние зачатки лимфатических узлов возникают в результате инвагинации мезенхимной ткани в мешкообразные расширения формирующихся лимфатических сосудов. У мышей образование Пейеровских бляшек в плодный период проходит 3 стадии, которое начинатся спустя сутки после образования mesenteric lymphatics. 1-я стадия начинется примерно на 15.5 день эмбриогенеза, когда кластеры VCAM-1+.ICAM-1+ стромальных клеток образуются в местах вдоль эпителия тонкого кишечника, соответствующих будущим Пейеровским бляшкам. Образование кластеров происходит тогда, когда энтодерма кишечника превращается из многослойного эпителия в простой цилиндрический эпителий поверх возникщих ворсинок. 2-я стадия заключается в колонизации первичного лимфоидного зачатка первой волной циркулирующих клеток плода примерно на 17.5 день. Следовательно, зачатки Пейеровких бляшек уже васкуляризированы кровеносными сосудами. Во время позднего плодного периода и раннего постнатаьного MadCAM-1, сосудистый addressin, который обычно обнаруживается во взрослых кишечных АСЛТ, временно экспрессируется в high endothelial venules (HEVs) развивающихся периферических лимфатических узлов. При рождении происходит онтогенетический сдвиг в HEVs периферических лимфатических узлов от экспрессии MadCAM-1 к периферическому аддрессину, Pnad. Во время экспрессиии MadCAM-1 уникальный субнабор CD4+ CD3- гематолимфоидных клеток вступает в развивающиеся лимфатические узлы и АСЛТ. Эти клетки предшественники экспрессируют α4β7 mucosal homing рецепторы, распознаваемые HEV MadCAM-1 addressins. Они экспрессируют также молекулы, критические для формирования Пейеровых бляшек, напр., лимфотоксин β (член семейства TNF) и специфичный для В клеток хемокиновый рецептор CXCR5. 3-я стадия образования Пейеровских блшек начинается примерно на 18.5 день и продолжается в постнатальный период, она характеризуется накоплением тфшму CD3+Е и В220+ В лимфоцитов в первичных Пейеровских бляшках. У человека аггрегаты Т и В клеток формируют Пейеровы бляшки на 16-й неделе беременности, а на 19-й неделе уже присутствуют организованные Пейеровы бляшки с зонами Т и В клеток. С 11 по 20 неделю беременности ICAM-1 и VCAM-1 экспрессируются на высоком уровне в развивающихся бляшках, указывая на то, что последовательность событий у человека такова же как и у мышей.

Молекулярные механизмы гистогенеза Пейровых бляшек

Установлено, что рецептор интерлекина 7, TNF и члены семейства TNF рецепторов являются критическими сигнальными молекулами для форирования Пейеровых бляшек и других вторичных лимфоидных органов. Члены TNF и TNF рецепторов семейства экспрессруются как в лимфоидых, так и не-лимфоидных тканях. Lymphotoxin α (LTα) продуцируется активированными Т, В и NK клетками и секретируется как гомотример, взаимодействует с двумя TNF рецепторами? TNFR-I (p55) и TNFR-II (p75). LTα м. также ассоциировать с родственным типом II трансмембранного LTβ образуя LYα1/&beta2 комплекс, который связывается определенный LTβ рецептор, но не два TNF рецептора. Osteoprotegerin ligand (OPGL) также идентифицирован как потенциальный фактор дифференцировки остеокластов и регулятор взаимодействий между Т и дендритными клетками. OPGL взаимодействует с TNF-родственным рецептором RANK (Receptor Activator of NFkB) и активирует транскрипционный фактор NFkB.

Два разных пути передачи сигналов, оперирующих через посредство IL-7 рецепторы и ДЕ?иуевж рецепторы, участвуют в формировании Пейеровых бляшек у эмбрионров мышей. Отсутствие Пейеровых бляшек и периферических лимфатических узлов у LTβ-дефицитных мышей указывает на то, что LTαβ комплексы, а не LTα являются ключевыми медиаторами критической ступени в органогеезе Пейеровых бляшек и периферических лимфатических узлов.

Разрушение TNFR-I гена ведет к более тяжелым нарушениям Пейеровых бляшек, чем периферических лимфатических узлов. Значит передача сигналов через TNFR-I контролирует как ранние, так и поздние стадии формирования Пейеровых бляшек, тогда как в периферических лимфатических узлах этот ген необходим в основном для их архитектурной организации. Разрушение ЩЗПД гена нарушает все лимфатические узлы, тогда как Пейеровы бляшки развиваются нормально, хотя редуцированы в размерах. Роль OPGL, по-видимому, отличается от роли LTβR и TNFR-I. Итак, LTαβ/LTβ рецепторы и LTα3,TNFα/TNFR-I кооперирут при созданиии микроархитектуры Пейеровых бляшек.

В модели формирования Пейеровых бляшек Yoshida и др. предполагается наличие инициатора и индуктора, а также организующего центра. Клетка инициатор активирует LTα и β в клетке индукторе через посредство передачи сиганла IL-7 рецепторам. Клетка индуктор в свою очередь стимулирует экспрессию VCAM-1/ICAM-1 в организующем центре через посредство передачи сигнала рецепторам LTβ. Возможно, что мезенхимные клетки действуют как организующие центры, контролирующие поступление иммунных клеток. производных костного мозга, которые в свою очередь влияют на программы диффренцировки лежащего поверх эпителия (ФАЭ). Неясно происходят ли миофибробласты и follicular dendritic cells (FDC) из одного и того же стромального предшественника. Предполагается, что взаимодействие мезенхимных клеток с лимфоидными прямо или косвенно направляет их дифференцировку в сторонв FDCs.

Предполагается, что стромальные FDC предшественники продуцируют хемокины, такие как BCA-1, которые рекрутируют CXCR-5 (BLR-1) экспрессирующие клетки ( в основном В лимфоциты). Гематопоэтические CD3- CD4+ предшественники, которые колонизируют примитивные Пейеровы бляшки, экспрессируют как CXCR-5, так и LTαβ. Последние участвуют в органогенезе и лимфатических узлов путем индукции MadCAM-1 в HEV. Активация этого сосудистого аддрессина м. в свою очередь облегчать выход из сосудов CD4+ CD3- α4β7+ клеток, экспрессирующих LTαβ У мышей дейицитных по цепи β7 интегрина Пейеровы бляшки уменьшены в размерах, но не в числе. Это указывает на то, выход из сосудов этих клеток предшественников базируется не тоько на MadCAM-1, но и на др. адгезивных молекулах, таких как L-селектин или LT-индуцибельный VCAM-1. LTs индуцируют хемокины, которые могут участвовать в формировании бляшек.

ОНТОГЕНЕЗ ФАЭ и М КЛЕТОК

Программа дифференцировки ФАЭ и формирование М клеток

Каждая крипта в кишечнике является клональной единицей, образующей кольцо закрепленных стволовых клеток, генерирующих разные типы клеток, которые дифференцируются по мере их миграции вверх в несколько соедних ворсинок. Клетки подвергаются запрограммированной гибели, когда достигают кончика ворсинки и слущиваются в просвет или фагоцитируются лакальными дендритными клетками, которые мигрируют для дренирования мезентерических лимфатических узлов. Сходным образом обновлениеФАЭ зависит от пролифераци клеток в криптах, окружающих слизистый лимфоидный фолликул. ФАЭ энтероциты проходит определенную программу дифференцировки, куда входит и образование М клеток. Эта программа связана с образованием базального листка определенного состава. Имеются косвенные доказательства, что клточные контакты и/или растворимые факторы от лимфоидного фолликула слизистой играют важную роль в индукции М клеток. Кажется. что факторы или клетки, продуцируемые АСЛТ, м. дейстовать очень рано, индуцируя клетки крипт к детерминации фенотипа М клеток. а также действуют позднее для превращения некоторых ФАЭ энтероцитов в М клетки. Клетки со свойствами и паттрном гликозилирования М клеток обнаруживаются рано в киптах, ассоциированных с фолликулами, на стороне, обращенной к фолликулу. Встречаются и клетки со свойствами М клток и энтероцитов в ФАЭ, и кроме того число М клеток может возрастать в течние нескольких часов после действия бактерий. Это подтвержает, что энтероциты могут превращаться в М клетки.

Так как потеря эпителиальных клеток на верхушке купола ФАЭ сопровождается апоптозом. Но не обнаруживаются апоптические М клетки. Возможно они подвергаются апоптозу преждевременно еще на периферии купола в Пейеровых бляшках. Не исключено, что М клетки ревертируют обратно в энтероциты.

Роль иммунных клеток в ФАЭ и образование М клеток

Имеются доказательства, что В клетки играют важную роль в дифференцировке ФАЭ. Предлагается модель развития организованого АСЛТ и ФАЭ (Рис. 2). LTβ обусловленная передача сигналов стромальных клеток с помощью лимфоидных клеток должна запускать дифференцировку стромальных клеток в FDCs, тогда как отсуствие сигналов должно позволять им дифференцироваться в миофибробласты. Обусловлено ли образование ФАЭ отсутствием миофибробластов или позитивных сигналов, продуцируемых FDCs, неизвстно.

Рис. 2. Схема возможных влияний на путь дифференцировки в эпителии и лимфоидном фолликуле вдоль крипта/ворсинка и крипта/ФАЭ осей. Базальная ламина вдоль оси крипта-ворсинка содержит ламинин-1 (Ln-1) и Ln-2, ограниченный криптой и Ln-5 вдоль ворсинки. Субъединицы LN-2 вносят вклад с помощью эпителиальных клеток (β1γ1) и субэпителиальных миофибробластов (α2). Вдоль оси крипта - ФАЭ нет LN-2 в крипте базальной ламины и нет миофибробластов. Предполагается, что взаимодействия между эпителием и стромальными (мезенхимными) клетками (1) позволяют последним дифференцироваться в субэпителиальные миофибробласты (2) с образованием базальной ламины, которая поддерживает эпителиальную дифференцировку ворсинок. Присутствие иммунных клеток (3) направляет программу дифференцировки других стромальных клеток в незрелые follicular dendritic cells (FDC) (4). FDCs нуждаются в дальнейшем взаимодействии с лимфоидными клетками для созревания (5). Присутствие лейкоцитов (В лимфоцитов иили дендритных клеток) и отсутствие миофибробластов м позволить эпителиальным клеткам, ассоци ированным с фолликулами дифференцироваться в ФАЭ энтероциты и М клетки.

Epithelial M cells: differentiation and function J-P. Kraehenbuhl, M.R. Neutra Annu. Res.Cell Dev. 2000. V.16. P. 301-332 Palo Alto (Calif.),2000

Follicle-associated epithelium (FAE)