Оценка клеточной цитотоксичности

Классический феномен цитотоксичности - способность Т-лимфоцитов распознавать клеточные элементы, несущие признаки генетической чужеродности (в частности, клетки, модифицированные вирусом, опухолевые клетки, аллогенные и ксеногенные клетки), и уничтожать их. NK-клетки, в отличие от Т-лимфоцитов, распознают как чужеродные клетки организма, утратившие антигены главного комплекса гистосовместимости (молекулы МНС). Другие клетки (например, В-лимфоциты, моноцитарно-макрофагальные клетки, эозинофилы, нейтрофилы и т.п.) также способны к цитотоксичности, но эта функция связана с привлечением антител против клеткимишени - КМ (антителозависимая клеточная цитотоксичность), цитокинов (ФНОа) и иных агентов. В физиологических условиях, т.е. в норме, цитотоксичность клеток иммунной системы направлена на разрушение и элиминацию стареющих и поврежденных клеток, таким образом обеспечивая клиренс многоклеточного организма от отживших клеток и продуктов их распада.

Основные клетки, обладающие цитотоксичностью, - антигенспецифические цитотоксические лимфоциты (ЦТЛ), NK (естественные киллеры), а также клетки миелоидного ряда (макрофаги, нейтрофилы).

Цитотоксическая активность клеток-киллеров реализуется при непосредственном синаптическом контакте лимфоцита (клеткиэффектора - КЭ) с КМ. При этом в КМ индуцируется апоптоз.

В зрелом дифференцированном цитотоксическом лимфоците формируются гранулы, содержащие перфорин и гранзимы. После образования синапса между КЭ и КМ гранулы концентрируются в области контакта и затем освобождаются в направлении КМ. Перфорин при контакте с мембраной КМ полимеризуется и встраивается в мембрану, формируя в ней пору диаметром около 100 Ǻ. В эту пору проникают гранзимы - ферменты, инициирующие апоптоз КМ.

Индукция апоптоза в КМ также может происходить через CD95 молекулы (другое название Fas), содержащие домен смерти. Лигандом CD95 служит молекула FasL (CD178), экспрессируемая на ЦТЛ, NK-клетках. В некоторых случаях КЭ сами становятся «жертвой» Fas-опосредованного апоптоза. Экспрессируя Fas-молекулы,

они могут проконтактировать с клетками, несущими Fas-лиганд, например, при потытке преодолеть гематоэнцефалический барьер. Повышенная экспрессия Fas (CD95) молекул на активированных лимфоцитах демонстрирует их способность к апоптозу при несостоявшихся физиологических процессах пролиферации и дифференцировки после активации. Считается, что такой процесс может привести к феномену, обозначенному как иммунодефицит, вызванный активацией (Ковальчук Л.В., Чередеев А.Н.).

В системе in vitro степень разрушения КМ приближается к лизису. Методов оценки функциональной активности ЦТЛ существует несколько, однако «золотым стандартом» до сих пор считается «хромовый тест». Под «хромом» имеют в виду соль хромата натрия, содержащую радиоактивный изотоп хрома - Na₂⁵¹CrO₄, которую используют для мечения КМ. Такую метку подобрали опытным путем как относительно удовлетворяющую следующим критериям: свободно проникать в живые клетки и не выходить оттуда, пока клетка жива. Метка не вступает в прочные соединения с внутриклеточными структурами и имеет возможность выйти во внеклеточную среду из погибающей КМ.

Выбор КМ - отдельная творческая задача, которую экспериментально решают в соответствии с целями конкретного исследования. Чаще всего в качестве КМ используют опухолевые или зараженные вирусом клетки. Когда КМ выбраны, дальнейшая схема эксперимента кратко представляет собой следующее.

Лабораторная работа 3-1

1. 1х10⁶ КМ инкубируют в среде, содержащей изотоп Na₂⁵¹CrO₄ (37×10⁵ Bq или 100 мкКю, специфическая активность 5 мкКю/моль), при 37 °С в течение 1-1,5 ч, после чего тщательно отмывают от не вошедшего в клетки изотопа.

2. КМ подсчитывают и раскапывают в подобранной дозе в лунки культуральных круглодонных микропланшетов.

3. В те же лунки вносят КЭ. Соотношение КМ и КЭ обычно составляет от 1:10 до 1:500 в пользу КЭ.

4. Плашки подвергают мягкому центрифугированию - 150 g в течение 1 мин, после чего помещают в СО₂-инкубатор при 37 °С на 4-6 ч.

5. По завершении культивирования плашки центрифугируют при 250 g в течение 5 мин для плотного осаждения клеток.

6. Супернатанты собирают в специальные пробирки, в которых радиоактивность подсчитывают в γ-счетчике.

7. В качестве контроля используют:

а) лунки с КМ, в которые не вносят КЭ, - это контроль спонтанного выхода метки;

б) лунки с КМ, в которые вместо КЭ вносят детергент Triton X-100 1% (v/v), - это контроль максимально возможного высвобождения метки из КМ.

Цитотоксичность в опытных лунках рассчитывают обычно по следующей формуле:

где CPM - это число импульсов в минуту соответственно в экспериментальных лунках (СРМ_n), в лунках со спонтанным высвобождением метки (СРМ_{спонтанно}) и в лунках с максимально возможным высвобождением метки (CPM_max).