T-lymfocyt

Záber z elektrónového mikroskopu na ľudský T-lymfocyt

T-lymfocyt (iné názvy: T lymfocyt, lymfocyt T, T-bunka, T bunka, bunka T; skr. TC - z angl. T-cell) je typ leukocytu (bielej krvinky), konkrétnejšie lymfocytu, ktorý je hlavnou regulačnou bunkou špecifickej imunity. T-lymfocyty sa vyvíjajú v kostnej dreni a následne dozrievajú v týmuse. Po aktivácii pomocou tzv. antigén prezentujúcich buniek sa pod vplyvom množstva faktorov (cytokíny, interleukíny) diferencujú na konečné efektorové T-lymfocyty. Tie môžu aktivovať iné bunky imunitného systému alebo sa priamo podieľať na zneškodňovaní patogénov. Hlavným znakom T-lymfocytov je povrchová expresia T-bunkového receptoru (TCR, z angl. T-cell receptor) a koreceptoru CD4 alebo CD8 .

T-bunkový receptor

T-bunkový receptor (TCR) je heterodimérny transmembránový proteín na povrchu T-lymfocytov, ktorý rozoznáva antigén naviazaný na povrchu MHC glykoproteínov. Podľa typu podjednotiek rozpoznávame αβ-TCR (majoritný typ) a γδ-TCR, pričom zatiaľ čo podjednotky α a γ sú štruktúrne podobné ľahkým reťazcom imunoglobulínov, podjednotky β a δ sú štruktúrne podobné reťazcom ťažkým. TCR je asociovaný s komplexom transmembránových proteínov (CD3 komplex), ktorého intracelulárne časti sú asociované s proteín-tyrozín kinázami skupiny Src. Pre väzbu TCR na MHC glykoproteín je potrebný koreceptor CD4 alebo CD8. Pre prenos signálu do T-lymfocytu je tiež potrebný kostimulačný signál sprostredkovaný väzbou transmembránového receptoru CD28 na povrchu T-lymfocytov s transmembránovým CD80 alebo CD86 na povrchu antigén prezentujúcej bunky .

Signalizačná kaskáda T-bunkového receptoru

Po tom, ako T lymfocyt rozpozná antigen prezentovaný na MHC-I alebo MHC-II molekule antigen prezentujúcej bunky (APC), rozbehne sa signalizačná kaskáda, vedúca k jeho aktivácii. Ako prvé sú  fosforylované ITAM motívy kinázou LCK, asociovanou s CD8 alebo CD4 koreceptorom. Fosforylácia ITAM motívov indukuje príchod ďalšej kinázy ZAP70, ktorá je taktiež aktivovaná LCK. Aktívna ZAP70 následne fosforyluje dva adaptorové proteíny, LAT a SLP76, ktoré slúžia ako lešenie pre ďalšie signalizačné molekuly, ako fosfolipáza Cγ1 (PLCγ1), SOS, ITK, VAV, NCK1 a FYB. PLCγ1 je aktivovaná Itk kinázou a jej aktivita následne vedie k hydrolýze PIP2 na tzv. druhých poslov ("second messengers") diacylglycerol (DAG) a inositol-1,4,5trifosfát (IP3), ktoré zosilňujú signál, čo vedie k aktivite kľúčových transkripčných faktorov, ako NFAT, NfKB či AP1.

IP3 väzbou na receptory vápnikových kanálov indukujú výlev vápenatých iontov (Ca²⁺) do cytosolu, tie sa potom viažu na calmodulin, ktorý aktivuje kalcineurin a ten fosforyluje NFAT. NFAT sa následne môže dostať do jadra a spustiť transkripciu efektorových génov.

DAG zas viaže proteinkinázu C θ (PKCθ) a hromadí ju na memabráne, kde viaže CARMA1 protein. Po zmene jeho konformácie sa viaže na ďalšie adaptorové proteíny, ktorých komplex aktivuje ubiquitin ligázu TRAF6. Ubiquitinácia TRAF6 vedie k tvorbe ďalšieho komplexu aktivujúceho IKK, kinázy degradujúcej inhibitor IκB, ktorý nemôže brániť NFκB v presune do jadra a spustení transkripcie.

AP1 aktivita je závislá na MAPK signalizačnej dráhe. Tá je charakteristická kaskádovitou fosforyláciou MAPK kináz. Prvotná aktivácia je GTPázou Ras alebo Rac fosforylujúcu MAP3K. Séria fosforylačných reakcií vyústi do fosforylácie podjednotky Jun, ktorá vytvorí komplex s Fos. Spolu tvoria heterodimer AP-1, slúžiaci ako transkripčný faktor.

Vývoj T-lymfocytov

Prekurzory T-lymfocytov putujú z kostnej drene ako tzv. pro-thymocyty do týmusu, kde dochádza k procesu rekombinácie génov podjednotiek tvoriacich TCR V prípade αβ-TCR dochádza najprv ku preskupovaniu génov pre β-TCR. Ak prebehne úspešne, objavuje sa na povrchu buniek tzv. pre-TCR zložený z β-reťazca, tzv. pre-TCRα a CD3 komplexu. Potom nasleduje preskupovanie génov pre α-reťazec a vznik definitívneho αβ-TCR. Väčšina buniek týmusu sa nachádza v tomto štádiu (tzv. kortikálne thymocyty) a na ich povrchu sa nachádzajú aj koreceptory CD8 a CD4. Následne dochádza ku negatívnej selekcii, čiže odstráneniu autoreaktívnych buniek (nesúcich TCR, ktorý rozpoznáva telu vlastné štruktúry) a k pozitívnej selekcii, čiže odstráneniu nefunkčných TCR, ktoré nie sú schopné rozpoznať MHC glykoproteíny. Vyselektované sú nakoniec tie bunky, ktoré rozpoznávajú MHC glykoproteíny s nízkou afinitou. Podľa toho, ktorý typ MHC glykoproteínu daný TCR rozpoznáva, si ponechávajú tieto zrelé (dreňové) T-lymfocyty expresiu buď len koreceptoru CD8 (MHC gp I) alebo len CD4 (MHC gp II). Niektoré autoreaktívne thymocyty eliminované nie sú a diferenciujú sa na tzv. regulačné (tlmivé) T-lymfocyty (Treg) .

Klasifikácia T-lymfocytov

Na povrchu každého T-lymfocytu sa nachádzajú tisícky identických TCR a to buď typu αβ alebo γδ. αβ-TCR sú pre väčšinu cicavcov majoritným typom a väčšina z nich potrebuje pre správny vývoj prostredie týmusu a antigény viazané na MHC glykoproteínoch. Lymfocyty nesúce γδ-TCR sú v menšine. Pravdepodobne sa môžu vyvíjať aj mimo týmusu a väčšina z nich zrejme rozoznáva antigény iného typu, ako vo forme viazanej na MHC gp, napr. vo forme natívnej, podobne ako B-lymfocyty. Niektoré z nich rozoznávajú jednoduché organické látky a niektoré sa podobajú NK bunkám a zrejme sa uplatňujú pri obrane proti niektorým špecifickým typom patogénov .

T-lymfocyty nesúce αβ-TCR sa dajú rozdeliť na tie, ktoré nesú koreceptor CD8 (CD8⁺ TC) a tie, ktoré nesú koreceptor CD4 (CD4⁺ TC). CD8⁺ T-lymfocyty sú väčšinou prekurzory cytotoxických T-lymfocytov (Tc-lymfocyty) a majú tiež dôležité regulačné funkcie vďaka produkcii širokého spektra cytokínov. Väčšina CD4⁺ T-lymfocytov sú prekurzory pomocných T-lymfocytov (Th-lymfocytov). Tie sa rozdeľujú podľa produkcie cytokínov a funkcie do viacerých populácií (Th1, Th2, Th17, iTreg, Tfh). Všetky tieto T-lymfocyty sa diferencujú po stimulácii T-lymfocytu antigén prezentujúcou bunkou .

Pomocné T-lymfocyty

Th1 bunky

Základnou funkciou Th1 buniek je ochrana pred intracelulárnymi parazitmi, akými sú intracelulárne parazitujúce baktérie a vírusy. Tieto patogény sú rozpoznávané receptormi prirodzenej imunity antigén prezentujúcich buniek, ktoré po fagocytácii týchto patogénov vystavujú ich peptidové štepy na MHC glykoproteínoch druhej triedy (MHC gp II) a produkujú cytokíny, predovšetkým interleukín IL-12. Tieto štepy sú rozpoznávané v lymfatických orgánoch T-bunkovými receptormi T-lymfocytov, tie sú aktivované a pod vplyvom IL-12 sa diferencujú na Th1 bunky. Diferencovaná populácia Th1 buniek podporuje funkciou makrofágov a diferenciáciu CD8⁺ T-lymfocytov. Podpora funkcie makrofágov prebieha pomocou naviazania TCR na MHC gp II makrofágov. Táto väzba stimuluje tvorbu IFN-γ u oboch typoch buniek a produkciu oxidu dusnatého makrofágmi. Ďalší dôležitý signál je sprostredkovaný väzbou CD40L Th1 buniek na CD40 makrofágov. Takto stimulované makrofágy produkujú ďalšie molekuly (IL-1, TNF), ktoré všeobecne stimulujú vznik lokálneho zápalu .

Th2 bunky

Základnou funkciou Th2 buniek je ochrana pred extracelulárnymi parazitmi, vrátane veľkých mnohobunkových parazitov. Spolupracujú pritom s bazofilmi, eozinofilmi a mastocytmi, tiež podporujú produkciu protilátok typu IgE. Pre diferenciáciu Th2 buniek je potrebný signál od APC spolu s interleukínom IL-4, ktorý je však produkovaný bazofilmi, mastocytmi alebo NKT bunkami .

Th17 bunky

Tieto bunky sú diferencované za spoločného pôsobenia IL-6 a TGFβ (príp. IL-1) a je možné, že v skutočnosti zastávajú mnoho funkcii, ktoré sú momentálne pripisované Th1 bunkám. Th17 bunky produkujú IL-17, IL-21 a IL-22, ktoré pôsobia na široké spektrum buniek, hlavne na mezenchymálne a epiteliálne, v ktorých indukujú produkciu prozápalových cytokínov a chemokínov, napr. TNF, IL-1, IL-6 a IL-8. Navodzujú tak prozápalovú odpoveď v infikovaných tkanivách vedúcu k migrácii neutrofilov do postihnutého miesta, k ich aktivácii a produkcii antibakteriálnych peptidov .

Tfh bunky

Základnou funkciou Tfh buniek je spolupráca s B-lymfocytmi, ktoré boli predtým stimulované rozpoznaním antigénu. Spôsobujú diferenciáciu B-lymfocytov na plazmatické bunky pomocou sekrécie cytokínov (IL-21, IL-4 a iné) a medzibunkovými kontaktmi (hlavne pomocou CD40L viažuceho CD40 a ICOS viažuceho ICOS-L) .

Indukované regulačné T-lymfocyty (iTreg)

Tieto regulačné T-lymfocyty vznikajú v periférnych tkanivách pri väčšine antigénne špecifických reakciách a pre ich vznik je na rozdiel od obyčajných Treg-lymfocytov potrebná stimulácia TCR antigénom na povrchu MHC gp a vhodné cytokínové prostredie (hlavne TGF-β) .

Cytotoxické T-lymfocyty

Tc-lymfocyty rozpoznávajú bunky infikované vírusom alebo inými intracelulárnymi parazitmi a poprípade inak abnormálne bunky (poškodené stresom alebo nádorové bunky. Tieto bunky ničia radikálnymi a riskantnými cytotoxickými mechanizmami. CD8⁺ T-lymfocyty sú aktivované po naviazaní ich TCR na MHC gp I s antigénnym peptidom na povrchu APC aj s patričnými kostimulačnými molekulami (CD80/CD86, CD28). Ak by CD8⁺ T-lymfocyt rozpoznal bunku s MHC gp I bez kostimulačného receptoru, došlo by k utlmeniu danej CD8⁺ T bunky. Po úspešnej aktivácii dochádza k proliferácii a diferenciácii CD8⁺ T-lymfocytov na zrelé efektorové cytotoxické T-lymfocyty (Tc, CTL), čomu napomáhajú aj Th1 bunky sekretujúce IL-2. Navyše sa ukazuje, že antigén prezentujúca bunka môže aktivovať CD8⁺ T-lymfocyt cez MHC gp II iba po tom, čo bola sama aktivovaná kontaktom s Th-lymfocytom cez MHC gp I - pri tejto aktivácii zohráva veľkú úlohu dvojica receptorov CD40L-CD40, ktoré po naviazaní aktivujú produkciu IL-1 a IL-12, ktoré následne stimulujú CD8⁺ T-lymfocyty. Diferencované Tc-lymfocyty sú roznášané krvným obehom k infikovaným bunkám a používajú tri druhy cytotoxických mechanizmov. Degranuláciou sa uvoľňuje pred cieľovou bunkou perforín, ktorý v nej vytvára póry umožňujúce vstup ostatnému obsahu granúl (hlavne granzýmov, ktoré štiepia a tak aktivujú kaspázy vedúce ku apoptóze) a tiež umožňuje osmotickú lýzu bunky. Receptor Fas-ligand (FasL) je schopný viazať sa na Fas-receptory cieľových buniek a tak spustiť kaskádu reakcii vedúcu ku apoptóze. A nakoniec, Tc-lymfocyty používajú aj sekretované produkty, predovšetkým cytokín lymfotoxín (LT, TNF-β), ktorý pôsobí podobne ako FasL .

Dôležitou súčasťou T bunkovej odpovede je imunologická pamäť. Časť primárne CD8⁺ T lymfocytov, špecifických pre daný patogén, po imunitnej odpovedi pretrváva v tele, v podobe pamäťovej T bunky. Tá je zodpovedná za rýchlejšiu a robustnejšiu odpoveď pri infekcii rovnakým patogénom. Ide však o úplne iný typ CD8⁺ T bunky, ktorá má vlastnosti odlišné ako od nezkúseného, tak od efektorového T lymfocytu. Typicky sa pamäťové T lymfocyty nachádzajú v krvi (efektorové T lymfocyty), v sekundárnych lymfoidných orgánoch (centrálne pamäťové T lymfocyty) alebo priamo v tkanivách (rezidentné pamäťové T lymfocyty).

Zvláštne typy T-lymfocytov

Intraepiteliálne T-lymfocyty

Tento typ T-lymfocytov sa nachádza v koži a slizniciach, pričom zastúpenie typov αβ alebo γδ je odlišné medzi rôznymi druhmi cicavcov. Ich úloha nie je veľmi objasnená. Niektoré určite tvoria prvú líniu obrany na výrazne exponovaných miestach organizmu, iné slúžia na produkciu špecifickej zmesi cytokínov .

Invariantné NKT lymfocyty (iNKT)

Tieto T-lymfocyty majú na povrchu nielen αβ-TCR, ale aj mnoho aktivačných a inhibičných receptorov charakteristických pre NK bunky. Niektoré exprimujú receptor CD4, niektoré CD8 a niektoré nemajú ani jeden. Sú bohatým zdrojom IL-4 alebo IFN-γ a rozpoznávajú komplexy molekúl CD1d (podobné MHC glykoproteínom) s (glyko)lipidmi mikrobiálneho alebo vlastného pôvodu .

Diverzné NKT lymfocyty (dNKT)

Táto veľmi málo preskúmaná populácia NKT buniek sa od iNKT lymfocytov líši tým, že majú širší repertoár TCR a rozpoznávajú tiež lipidové antigény prezentované CD1 molekulami .

Regulačné T-lymfocyty (Treg)

Tieto bunky sú normálne v týmuse odstránené negatívnou selekciou, z niektorých však vzniká populácia tzv. regulačných T-lymfocytov, ktoré namiesto kostimulačného CD28 exprimujú homológny transmembránový CTLA-4. Tieto bunky kontaktujú APC a iné bunky a navodzujú v nich stav anergie, teda ich deaktivujú. Aktivujú v nich syntézu indolamín-2,3-dixoygenázy, čo je enzým, ktorý metabolizuje tryptofán a tak znižuje jeho koncentráciu, čo má za následok zníženie proliferácie efektorových T-lymfocytov. Tiež majú cytotoxickú aktivitu, ktorej mechanizmy sú podobné ak v prípade cytotoxických T-lymfocytov. Regulačné T-lymfocyty tiež produkujú tlmivé cytokíny ako IL-10, IL-35 a TGF-β .

Interakcia T-lymfocytu a antigén prezentujúcej bunky

Na plnú aktiváciu T-lymfocytu stačí, aby bolo na povrchu antigén prezentujúcej bunky (APC) menej ako desať špecifických antigénnych peptidov naviazaných na MHC gp II a rozoznávaných určitým TCR. Kontakt medzi týmito bunkami však musí prebiehať pomerne dlho (desiatky minút), aby bol aktivovaný dostatok molekúl príslušných signálnych kaskád. Pre aktiváciu pamäťového T-lymfocytu je požadovaný čas omnoho kratší. Kontakt je stabilizovaný kostimulačným receptorom na povrchu TC CD28 a CD80 alebo CD86 na povrchu APC. Na povrchoch oboch typov buniek sa nachádzajú adhezívne molekuly (napr. ICAM-1 na povrchu APC viažuci sa na LFA-1 na povrchu TC). Miesto styku oboch buniek sa nazýva imunologická synapsia .

Vzájomná regulácia imunitných reakcií

O tom, aký druh imunitnej reakcie nastane, rozhodujú pomery koncentrácii jednotlivých cytokínov. Nesprávne zvolená odpoveď pritom môže viesť ku vzniku alergie a následky môžu byť aj fatálne. Všeobecne platí, že cytokíny, ktoré stimulujú vývoj Th1 buniek (IL-12, IFN-γ), inhibujú vývoj Th2 buniek a opačne (IL-4, IL-10). Interleukín IL-2 pôsobí na obe línie pozitívne a stimuluje proliferáciu buniek. In vivo platí, že na imunitnej odpovedi proti všetkým druhom parazitov sa čiastočne podieľajú všetky populácie Th-lymfocytov .

Pozri aj

• B-lymfocyt
• NK bunka