Иммунный ответ на вирусные инфекции включает сложные взаимодействия между эффекторными клетками хозяина и инфицированными клетками. Основные эффекторные клетки, принимающие участие в антивирусном ответе, — НК-клетки и цитотоксические Т-лимфоциты (ЦТЛ), которые секретируют противовоспалительные медиаторы и напрямую лизируют зараженные клетки, а также В-лимфоциты, продуцирующие антитела, которые становятся специфичными для вирусных антигенов с помощью Т-хелперов. Персистирующие вирусы, такие как ЦМВ, ВПГ и ВОГ, однако, приобрели механизмы, чтобы уменьшить взаимодействие с иммунной системой хозяина, позволяющие им реплицироваться и распространяться среди здоровых людей. Персистенция достигается путем комбинированной активности программы экспрессии гена вирусной латентности и продуцирования иммунно-супрессорных молекул, которые позволяют вирусу избегать распознавания НК-клетками и ЦТЛ. Изучение этих вирусных иммуномодуляторов дает возможность лучше понять сложные взаимоотношения патогенов и их хозяев.

Функция НК-клеток. НК-клетки образуются в костном мозге и происходят от обычных лимфоидных предшественников. Они составляют примерно 5—10 % всей популяции лимфоцитов крови, селезенки и печени и являются первым защитным барьером на пути инфекции. НК-клетки — компонент врожденного иммунитета. В отличие от В- и Т-лимфоцитов, которые экспрессируют один В- или Т-клеточный рецептор, НК-клетки экспрессируют многочисленные поверхностные рецепторы, которые не подвергаются реаранжировке. На поверхности НК-клеток представлены и активирующие, и ингибирующие рецепторы, которые распознают разные детерминанты на поверхности инфицированных клеток. Таким образом, происходит интеграция сигналов, которые воспринимаются НК-клетками и определяют их активность. Реакции НК-клеток в основном регулируются теми рецепторами, которые распознают антигены I класса МНС.

В соответствии с гипотезой, предложенной Klas Karre, одна из функций НК-клеток заключается в распознавании и элиминации клеток, которые не способны экспрессировать «свои» MHC I класса. Согласно этой гипотезе, НК-клетки активируются для уничтожения мишеней, включая вирусинфицированные и опухолевые клетки, когда они встречают клетки, на поверхности которых нет «своих» MHC I класса. При инфицировании вирусами, блокирующими экспрессию MHC I класса, НК-ответ может быть сильным, так как отсутствуют лиганды для их ингибирующих рецепторов. Вирусы, которые не ингибируют MHC I класса или, наоборот, стимулируют экспрессию MHC I класса в инфицированных клетках, HK могут атаковать в том случае, если сигналы от активирующих рецепторов преобладают.

Активация НК-клеток. НК-распознавание не требует реаранжировки рецепторов или клональной экспансии. (Когда клоны T- или В-клеток, которые экспрессируют уникальные антигенные рецепторы, встречаются с антигенами, такие лимфоциты быстро делятся и количество клеток, экспрессирующих идентичный антигенный рецептор, увеличивается. Речь идет о клональной экспансии.) Поэтому НК-клетки способны быстро реагировать на инфекцию.

НК-клетки могут быть активированы благодаря прямому взаимодействию их активирующих рецепторов с лигандами, которые экспрессируются на поверхности вирусинфицированной клетки. НК-клетки также могут быть активированы цитокинами, например интерферонами, которые продуцируются другими клетками иммунной системы в ответ на внедрение вирусов.

Активированные HK могут напрямую убивать инфицированные клетки либо продуцировать в месте заражения воспалительные цитокины, которые стимулируют созревание или активируют другие иммунные клетки. Главный цитокин, который секретируется НК-клетками после активации (ИФНу), активирует макрофаги и Т-клетки — основные эффекторные клетки, участвующие в иммунном ответе.

Итак, главные эффекторные функции НК-клеток — продукция цитокина и цитотоксичность — помогают ограничивать и контролировать распространение вируса в первые часы и дни после заражения.

Неудивительно, что в ответ на регуляцию вирусной инфекции НК-клетками многие вирусы выработали механизмы для модуляции активности НК-клеток. Наиболее изученными из этих вирусов являются члены семейства Herpesviridae. Поскольку вирус герпеса кодирует очень большое количество генов, часть вирусного генома может кодировать иммуносупрессорные белки. Эти иммуносупрессанты позволяют вирусу модулировать активность или скрываться от основных компонентов иммунной системы и дают возможность вирусу герпеса персистировать.

Связывание рецепторов НК-клеток с вирусными лигандами. НК-клетки играют особенно важную роль во время начальной фазы иммунного ответа против ЦМВЧ. Ранее исследования роли НК-клеток в инфицировании ЦМВ мышей (ЦМВМ) показали, что резистентность некоторых культур мышей к ЦМВМ может быть связана с локусом Cmvl. Локус Cmvl, как было обнаружено, регулирует активность НК-клеток и кодирует активирующий рецептор НК-клеток из семейства Ly49 — Ly49H. Рецепторы Ly49 являются членами лектиноподобного суперсемейства С-типа и могут быть как активирующими, так и ингибирующими. Ly49H является активирующим рецептором, который ассоциирован с трансмембранным адапторным протеином DAP12. Когда НК-клетки, экспрессирующие рецепторный комплекс Ly49H—DAP12, встречаются с клетками, инфицированными ЦМВМ, рецептор дает сигнал НК-клеткам продуцировать цитокины и начать уничтожение инфицированной клетки. Суммируя эти факты, можно заключить, что вирусы могут управлять выбором рецепторов иммунной системы хозяина и что функциональная иммунная система хозяина может выбирать вирусы, содержащие репертуар наиболее вирулентных генов.

Имитирование (mimicry) MHC I класса цитомегаловирусом. Основные исследования роли NK-клеток при инфицировании ЦМВ были сфокусированы на вирусных гликопротеинах, родственных MHC I класса. ЦМВ кодирует белок UL18 у человека при инфицировании ЦМВЧ, гомологичным ассоциированным с в2-микроглобулином классическим MHC I класса. Экспрессия UL18 в инфицированных клетках может повышать активность НК-клеток.

Показано, что UL18 имеет высокую степень чувствительности к рецептору, известному как иммуноглобулиноподобный рецептор-1 лейкоцитов (LIR-1). Рецептор LIR-I является ингибирующим рецептором, который экспрессируется на большинстве миелоидных и В-клеток, но слабо представлен у НК-клеток. Кроме связывания UL18, LIR-I взаимодействует с мономорфной детерминантой, которая представлена на гликопротеинах HLA I класса, включая HLA-А, -В, -С, -G. Интересно, что чувствительность UL18 к LIR-1 в 1000 раз выше, чем к HLA I класса. Это указывает на то, что UL18 действительно может ингибировать активность LIR-1-несущих лейкоцитов, когда они сталкиваются с ЦМВЧ-инфицированными клетками. Так как LIR-1 экспрессируется в большей степени на миелоидных и В-клетках, чем на НК-клетках, белок UL18 может ингибировать в основном миелоидный и опосредованный В-клетками иммунный ответ.

Белок ЦМВЧ UL40 препятствует лизису НК-клетками in vitro. Кроме этого, защитный эффект UL40 может быть увеличен ИФНу, так как обработка ЦМВЧ-инфицированных клеток этим цитокином стимулирует HLA-E и обеспечивает защиту от НК-клеток, во избежание распознавания НК-клетками.

Модуляция экспрессии MHC I класса вирусом герпеса. MHC I класса — обычная мишень для вирусов. Исчезновение MHC I класса с клеточной поверхности приводит к снижению эффективности контроля со стороны ЦТЛ, активность которых зависит от сигналов между MHC I класса со связанными пептидами на инфицированных клетках и Т-рецепторами. В то же время снижение MHC I класса на поверхности инфицированных клеток делает их более чувствительными к атаке НК-клеток, так как такие клетки не способны взаимодействовать с ингибирующим рецептором НК-клеток для MHC I класса. Итак, нарушение экспрессии MHCI класса вирусом может влиять и на распознавание ЦТЛ, и на НК-активностъ.

Белки ЦМВЧ, нарушающие синтез MHC I класса человека. Белок ЦМВЧ кодирует 4 продукта генов US2, US3, US6 и US11, которые нарушают биосинтез MHC I класса. Эти вирусные модуляторы функционируют на разных этапах биосинтеза MHC I класса и повреждают различные HLA аллели. Ингибирование MHC I класса продуктами US1-US11 делает инфицированные клетки более чувствительными к атаке НК-клетками, так как ингибирующий рецептор НК-клеток не связывается с MHC I класса.

Влияние других вирусов герпеса на экспрессию MHC I класса. Вирус герпеса, ассоциированный с саркомой Капоши (SKHV, также известен как вирус герпеса человека-8, HHV-8), кодирует два вирусных иммуносупрессорных белка: КЗ (MIR1) и К5 (MIR2), которые индуцируют быстрый эндоцитоз некоторых аллелей MHC I класса с поверхности инфицированных клеток. Белок КЗ ингибирует HLA-А, -В, -С и -Е, тогда как К5 действует на супрессию HLA-A и -В. Белок К5 также может ингибировать В7-2 (CD86) и ICAM-1 (CD54). Итак, HLA-супрессия КЗ и К5 SKHV может влиять на распознавание НК-инфицированных клеток через эти рецепторы. Супрессия В7-2 К5 ВГЧ-8 рассматривается как гипотетический механизм, с помощью которого вирусы избегают НК-цитотоксичности. По-видимому, ВГЧ-8 может модулировать активность НК-клеток в основном за счет супрессии MHC I класса.

Белок инфицированных клеток 47 (ICP47), который экспрессируется ВПГ-1, уменьшает количество MHC I класса на поверхности ВРГ-1-инфицированных клеток и нарушает механизм, связанный с презентацией антигена (ТАР), ингибируя транспорт антигенных пептидов в эндоплазматический ретикулум (ЭР) для формирования MHC I класса, что приводит к задержке тяжелых цепей I класса в ЭР. Клетки HeLa, инфицированные ВПГ-1 или подвергнутые трансфекции ICP47, становятся более чувствительными к НК-лизису из-за того, что ВПГ ICP47 блокирует HLA-C. Эти данные свидетельствуют о том, что белок ICP47 может делать ВПГ-инфицированные клетки более гувствительными к НК-активности и в то же время позволяет избегать влияния ЦТЛ (CD8 -клетки).

Любопытно, что вирус Эпстайна — Барр (ВЭБ), который тоже относится к семейству вирусов герпеса, не блокирует экспрессию MHC I класса в своих мишенях — В-клетках. В-клетки, трансформированные ВЭБ, экспрессируют большее число белков HLA I класса на поверхности по сравнению с неинфицированными клетками, что защищает их от лизиса НК-клетками. Трансформация В-клеток ВЭБ делает их более уязвимыми для НК-клеток вследствие индукции гликопротеинов, таких как CD48, которые связываются с активирующим 2В4 (CD244) рецептором НК-клеток. Однако высокая концентрация HLA I класса на трансформированных В-клетках приводит к связыванию ингибирующих рецепторов KIR или CD94/NKG2A на НК-клетках и ингибирует НК-лизис. В латентной фазе ВЭБ инфицирует В-клетки, а в продуктивной — клетки эпителия. Поэтому интересно было бы исследовать эффект ВЭБ на уровень HLA I класса в эпителиальных клетках.

В заключение следует отметить, что хрупкий баланс между иммунными механизмами хозяина и вирусными иммуносупрессорными механизмами приводит к длительному конфликту между вирусом и иммунной системой. НК-клетки и ЦТЛ — основные участники антивирусных реакций, поэтому многие вирусы приобрели механизмы, позволяющие избегать их распознавания этими клетками либо модулировать их активность. Существование широкого спектра вирусных иммуносупрессоров обусловливает большое значение иммуносупрессорных стратегий для внедрения и выживания многих вирусов. Обычная тактика модуляции активности НК-клеток включает: блокирование лигандов (таких как NKG2D) для активирующих рецепторов НК-клеток; имитирование медиаторов иммунной системы хозяина (таких как цитокины) и взаимодействие вирусных белков с ингибирующими рецепторами НК-клеток.

Вирусы эволюционировали вместе со своими хозяевами и приобрели гены, позволяющие им адаптироваться к изменяющейся иммунной системе. Вирусы содержат относительно небольшой набор генов, и их геном кодирует мало «лишних» белков. Поэтому обнаружение большого числа вирусных продуктов, нарушающих функции НК, подтверждают важную роль НК-клеток в антивирусном иммунитете.