Дендритная клетка -Dendritic cell
Дендритная клетка | |
---|---|
Подробности | |
Система | Иммунная система |
Идентификаторы | |
латинский | дендритная клетка |
МеШ | D003713 |
TH | Н1.00.01.0.00038 |
ФМА | 83036 |
Анатомическая терминология |
Дендритные клетки ( ДК ) представляют собой антигенпрезентирующие клетки (также известные как вспомогательные клетки ) иммунной системы млекопитающих . Их основная функция заключается в обработке антигенного материала и представлении его на клеточной поверхности Т-клеткам иммунной системы. Они действуют как посредники между врожденной и адаптивной иммунной системами .
Дендритные клетки присутствуют в тех тканях, которые находятся в контакте с внешней средой, таких как кожа (где есть специализированный тип дендритных клеток, называемый клеткой Лангерганса ) и внутренняя оболочка носа , легких , желудка и кишечника . Они также могут быть обнаружены в незрелом состоянии в крови . После активации они мигрируют в лимфатические узлы , где взаимодействуют с Т- и В-клетками , инициируя и формируя адаптивный иммунный ответ. На определенных стадиях развития у них вырастают разветвленные отростки, дендриты , давшие клетке название (δένδρον или déndron по-гречески означает «дерево»). Несмотря на внешнее сходство, эти структуры отличаются от дендритов нейронов . Незрелые дендритные клетки также называют завуалированными клетками , так как они обладают большими цитоплазматическими «завесами», а не дендритами.
История
Дендритные клетки были впервые описаны Паулем Лангергансом (отсюда и клетки Лангерганса ) в конце девятнадцатого века. Термин дендритные клетки был придуман в 1973 году Ральфом М. Стейнманом и Занвилом А. Коном . За открытие центральной роли дендритных клеток в адаптивном иммунном ответе Штейнман был удостоен премии Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования в 2007 году и Нобелевской премии по физиологии и медицине в 2011 году.
Типы
Морфология дендритных клеток приводит к очень большому отношению поверхности к объему. То есть дендритная клетка имеет очень большую площадь поверхности по сравнению с общим объемом клетки.
В естественных условиях - примат
Наиболее распространенное деление дендритных клеток - « миелоидное » против « плазмацитоидных дендритных клеток » (лимфоидных):
Имя | Описание | Секреция | Толл-подобные рецепторы |
Обычная дендритная клетка (ранее называвшаяся миелоидной дендритной клеткой) (cDC или mDC) | Наиболее сходны с моноцитами . mDC состоят как минимум из двух подмножеств: (1) более распространенный mDC-1, который является основным стимулятором Т-клеток (2) чрезвычайно редкий mDC-2, который может играть роль в борьбе с раневой инфекцией |
Интерлейкин 12 (ИЛ-12), интерлейкин 6 (ИЛ-6), ФНО, хемокины | ТЛР 2 , ТЛР 4 |
Плазмацитоидная дендритная клетка (pDC) | Похожи на плазматические клетки , но имеют определенные характеристики, сходные с миелоидными дендритными клетками. | Могут продуцировать большое количество интерферона-α и ранее назывались клетками, продуцирующими интерферон . | ТЛР 7 , ТЛР 9 |
Маркеры BDCA-2 , BDCA-3 и BDCA-4 можно использовать для различения типов.
Лимфоидные и миелоидные ДК развиваются из лимфоидных и миелоидных предшественников соответственно и, таким образом, имеют гемопоэтическое происхождение. Напротив, фолликулярные дендритные клетки (ФДК), вероятно, имеют мезенхимальное , а не гемопоэтическое происхождение и не экспрессируют MHC класса II , но названы так потому, что расположены в лимфоидных фолликулах и имеют длинные «дендритные» отростки.
В крови
ДК крови обычно идентифицируют и подсчитывают с помощью проточной цитометрии . В крови человека определены три типа ДК: CD1c+ миелоидные ДК, CD141 + миелоидные ДК и CD303 + плазмоцитоидные ДК. Это представляет собой номенклатуру, предложенную номенклатурным комитетом Международного союза иммунологических обществ . Дендритные клетки, циркулирующие в крови, не обладают всеми типичными чертами своих тканевых собратьев, т. е. они менее зрелые и не имеют дендритов. Тем не менее, они могут выполнять сложные функции, включая продукцию хемокинов (в CD1c+ миелоидных ДК), перекрестную презентацию (в CD141+ миелоидных ДК) и продукцию IFN-альфа (в CD303+ плазмоцитоидных ДК).
В пробирке
В некоторых отношениях дендритные клетки, культивируемые in vitro , не проявляют такого же поведения или способности, как дендритные клетки, выделенные ex vivo . Тем не менее, они часто используются для исследований, поскольку они все еще гораздо более доступны, чем настоящие DC.
- Mo-DC или MDDC относится к клеткам, созревшим из моноцитов .
- HP-DC относится к клеткам, происходящим из гемопоэтических клеток -предшественников .
Жизненный цикл
Образование незрелых клеток и их созревание
Дендритные клетки происходят из гемопоэтических клеток-предшественников костного мозга. Эти клетки-предшественники первоначально трансформируются в незрелые дендритные клетки. Эти клетки характеризуются высокой эндоцитарной активностью и низким потенциалом активации Т-клеток. Незрелые дендритные клетки постоянно проверяют окружающую среду на наличие патогенов, таких как вирусы и бактерии . Это делается с помощью рецепторов распознавания образов (PRR), таких как toll-подобные рецепторы (TLR). TLR распознают специфические химические сигнатуры, обнаруженные у подмножеств патогенов. Незрелые дендритные клетки могут также фагоцитировать небольшое количество мембран живых собственных клеток в процессе, называемом откусыванием. Как только они входят в контакт с презентабельным антигеном, они активируются в зрелые дендритные клетки и начинают мигрировать в лимфатический узел . Незрелые дендритные клетки фагоцитируют патогены и расщепляют их белки на мелкие кусочки, а после созревания представляют эти фрагменты на своей клеточной поверхности с помощью молекул MHC . Одновременно они активируют рецепторы клеточной поверхности, которые действуют как корецепторы при активации Т-клеток, такие как CD80 (B7.1), CD86 (B7.2) и CD40 , что значительно повышает их способность активировать Т-клетки. Они также активируют CCR7 , хемотаксический рецептор, который побуждает дендритную клетку перемещаться через кровоток в селезенку или через лимфатическую систему в лимфатический узел . Здесь они действуют как антиген-презентирующие клетки : они активируют Т-хелперы и Т- киллеры, а также В-клетки , представляя им антигены, полученные из патогена, наряду с неантиген-специфическими костимулирующими сигналами. Дендритные клетки также могут индуцировать толерантность Т-клеток (невосприимчивость). Определенные лектиновые рецепторы C-типа (CLR) на поверхности дендритных клеток, некоторые из которых функционируют как PRR, помогают инструктировать дендритные клетки относительно того, когда целесообразно индуцировать иммунную толерантность, а не активацию лимфоцитов.
Каждая хелперная Т-клетка специфична к одному конкретному антигену. Только профессиональные антигенпрезентирующие клетки (APC: макрофаги, В-лимфоциты и дендритные клетки) способны активировать покоящиеся хелперные Т-клетки при представлении соответствующего антигена. Однако в нелимфоидных органах макрофаги и В-клетки могут активировать только Т-клетки памяти, тогда как дендритные клетки могут активировать как память, так и наивные Т-клетки и являются наиболее мощными из всех антиген-презентирующих клеток. В лимфатическом узле и вторичных лимфоидных органах все три АПК могут активировать наивные Т-клетки. В то время как зрелые дендритные клетки способны активировать антиген-специфические наивные CD8 + Т-клетки, образование CD8 + Т-клеток памяти требует взаимодействия дендритных клеток с CD4 + хелперными Т-клетками . Эта помощь со стороны CD4 + T-клеток дополнительно активирует созревшие дендритные клетки и дает им лицензию (уполномочивает) эффективно индуцировать CD8 + T-клетки памяти, которые также могут размножаться во второй раз. Для этой активации CD8+, по- видимому, требуется одновременное взаимодействие всех трех типов клеток, а именно CD4 + T-хелперных клеток, CD8 + T-клеток и дендритных клеток.
Как упоминалось выше, mDC, вероятно, возникают из моноцитов , лейкоцитов, которые циркулируют в организме и, в зависимости от правильного сигнала, могут превращаться либо в дендритные клетки, либо в макрофаги . Моноциты, в свою очередь, образуются из стволовых клеток костного мозга . Дендритные клетки, происходящие из моноцитов, могут быть получены in vitro из мононуклеарных клеток периферической крови (РВМС). Посев РВМС в колбе для тканевых культур позволяет прикрепить моноциты. Обработка этих моноцитов интерлейкином 4 (ИЛ-4) и гранулоцитарно-макрофагальным колониестимулирующим фактором (ГМ-КСФ) приводит к дифференцировке в незрелые дендритные клетки (ИДК) примерно через неделю. Последующая обработка фактором некроза опухоли (TNF) дополнительно дифференцирует iDCs в зрелые дендритные клетки. Моноциты можно индуцировать для дифференцировки в дендритные клетки с помощью собственного пептида Ep1.B, полученного из аполипопротеина E. Это прежде всего толерогенные плазмоцитоидные дендритные клетки .
Продолжительность жизни
Подсчитано, что у мышей дендритные клетки пополняются из крови со скоростью 4000 клеток в час и претерпевают ограниченное число делений во время своего пребывания в селезенке в течение 10–14 дней.
Проблемы исследования
Точный генезис и развитие различных типов и подмножеств дендритных клеток и их взаимосвязь в настоящее время изучены лишь частично, поскольку дендритные клетки настолько редки и их трудно изолировать, что только в последние годы они стали предметом целенаправленных исследований. Отдельные поверхностные антигены, характеризующие дендритные клетки, стали известны только с 2000 г.; до этого исследователям приходилось работать с «коктейлем» из нескольких антигенов, которые, используя комбинацию, приводили к выделению клеток с характеристиками, уникальными для ДК.
Цитокины
Дендритные клетки постоянно сообщаются с другими клетками организма. Эта коммуникация может принимать форму прямого межклеточного контакта, основанного на взаимодействии белков клеточной поверхности. Пример этого включает взаимодействие мембранных белков семейства B7 дендритной клетки с CD28 , присутствующим на лимфоците . Однако межклеточное взаимодействие может происходить и на расстоянии посредством цитокинов .
Например, стимуляция дендритных клеток микробными экстрактами in vivo приводит к тому, что дендритные клетки быстро начинают продуцировать IL-12 . IL-12 представляет собой сигнал, который помогает направить наивные Т-клетки CD4 к фенотипу Th1 . Конечным следствием является подготовка и активация иммунной системы для атаки на антигены, которые дендритная клетка представляет на своей поверхности. Однако существуют различия в цитокинах, продуцируемых в зависимости от типа дендритной клетки. Плазмоцитоидные ДК обладают способностью продуцировать огромное количество интерферонов типа 1 , которые привлекают больше активированных макрофагов для обеспечения фагоцитоза.
Болезнь
Бластическая плазмоцитоидная дендритно-клеточная опухоль
Бластическая плазмацитоидная новообразование дендритных клеток является редким типом миелоидного рака, при котором злокачественные пДК инфильтрируют кожу, костный мозг, центральную нервную систему и другие ткани. Как правило, заболевание проявляется кожными поражениями (например, узелками, опухолями, папулами , кровоподтеками и/или язвами), которые чаще всего возникают на голове, лице и верхней части туловища. Это проявление может сопровождаться инфильтрацией ХПЦ в другие ткани, что приводит к опуханию лимфатических узлов , увеличению печени, увеличению селезенки, симптомам дисфункции центральной нервной системы и аналогичным аномалиям в груди, глазах, почках, легких, желудочно-кишечном тракте, костях, пазухах, уши и/или яички. Заболевание также может проявляться как лейкемия pDC , т.е. повышенный уровень злокачественных pDC в крови (т.е. >2% ядерных клеток) и костном мозге и признаки (т.е. цитопении ) недостаточности костного мозга . Бластическая плазмацитоидная новообразование дендритных клеток имеет высокую частоту рецидивов после начального лечения различными схемами химиотерапии . Как следствие, заболевание имеет неблагоприятный общий прогноз, и в настоящее время изучаются новые химиотерапевтические и новые нехимиотерапевтические лекарственные схемы для улучшения ситуации.
Вирусная инфекция
ВИЧ , вызывающий СПИД , может связываться с дендритными клетками через различные рецепторы, экспрессируемые на клетке. Наиболее изученным примером является DC-SIGN (обычно на подмножестве 1 MDC, но также и на других подмножествах при определенных условиях; поскольку не все подмножества дендритных клеток экспрессируют DC-SIGN, его точная роль в передаче ВИЧ-1 половым путем не ясна). Когда дендритная клетка поглощает ВИЧ, а затем перемещается в лимфатический узел, вирус может быть передан хелперным CD4+ Т-клеткам, способствуя развитию инфекции. Эта инфекция дендритных клеток ВИЧ объясняет один механизм, благодаря которому вирус может сохраняться после продолжительной ВААРТ .
Многие другие вирусы, такие как вирус SARS , похоже, используют DC-SIGN для «автостопа» к клеткам-мишеням. Однако большая часть работ по связыванию вируса с клетками, экспрессирующими DC-SIGN, была проведена с использованием клеток, полученных in vitro, таких как moDC. Физиологическую роль DC-SIGN in vivo установить труднее.
Рак
Дендритные клетки обычно не многочисленны в опухолевых участках, но повышенная плотность популяций дендритных клеток была связана с лучшим клиническим исходом, что позволяет предположить, что эти клетки могут участвовать в контроле прогрессирования рака. Было обнаружено, что рак легкого включает четыре различных подмножества дендритных клеток: три классических подмножества дендритных клеток и одно подмножество плазмоцитоидных дендритных клеток. По крайней мере, некоторые из этих субпопуляций дендритных клеток могут активировать CD4+ хелперные Т-клетки и CD8+ цитотоксические Т-клетки , которые являются иммунными клетками, которые также могут подавлять рост опухоли . В экспериментальных моделях также было показано, что дендритные клетки способствуют успеху иммунотерапии рака, например, с помощью блокатора иммунных контрольных точек анти-PD-1.
Аутоиммунитет
Также известно, что измененная функция дендритных клеток играет главную или даже ключевую роль в аллергии и аутоиммунных заболеваниях, таких как красная волчанка и воспалительные заболевания кишечника ( болезнь Крона и язвенный колит ).
Другие животные
Вышеизложенное относится к человеку. У других организмов функция дендритных клеток может незначительно отличаться. Однако основная функция дендритных клеток, как известно на сегодняшний день, всегда заключается в том, чтобы действовать как иммунный страж. Они исследуют тело и собирают информацию, относящуюся к иммунной системе, а затем могут давать инструкции и направлять адаптивные руки для реагирования на вызовы.
Кроме того, идентифицирован непосредственный предшественник миелоидных и лимфоидных дендритных клеток селезенки. У этого предшественника, называемого пре-ДК, отсутствует поверхностная экспрессия МНС класса II, и он отличается от моноцитов, которые преимущественно дают ДК в нелимфоидных тканях.
Дендритные клетки также были обнаружены у черепах.
Дендритные клетки были обнаружены у радужной форели ( Oncorhynchus mykiss ) и рыбок данио ( Danio rerio ), но их роль до сих пор полностью не изучена.
Средства массовой информации
Хорошо разрешенная дендритная клетка увлекает конидий на расстояние до 9 мкм. Конидии, однако, не фагоцитируются клеткой. Наблюдение велось в течение 3 ч по одному кадру каждые 30 с.
Здесь можно увидеть единственную дендритную клетку, эффективно занимающую по крайней мере четыре конидии поблизости.
Смотрите также
- Гистиоцит
- Макрофаг
- Список кластеров дифференциации человека для списка молекул CD (таких как CD80 и CD86 )
Рекомендации
Внешние ссылки
- [1] Веб-сайт Центра инфекций и иммунитета Лилля содержит информацию о ДК и их изучении в исследованиях, ссылка в настоящее время мертва.
- Дендритные + клетки в предметных медицинских рубриках Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
- www.dc2007.eu 5-я Международная встреча по вакцинации дендритных клеток и другим стратегиям, направленным на изменение баланса иммунной системы
- Веб-сайт Ральфа М. Стейнмана из Университета Рокфеллера содержит информацию о DC, ссылки на статьи, изображения и видео .
- «Обнаружен рецептор опасности рака» , BBC News , 15 февраля 2009 г.