Дендритные клетки (ДК), являясь своеобразным «мостиком», соединяющим врожденный и адаптивный иммунитет, играют важную роль в сопротивлении организма вирусным заболеваниям. В нашем обзоре описаны возможные механизмы, с помощью которых ДК участвуют в заражении вирусом SARS-CoV-2, а также рассмотрена связь между клиническим прогрессированием заболевания и функциональным состоянием ДК.

Процесс проникновения вируса SARS-CoV-2 в клетку происходит при помощи спайк-белка вирусной оболочки. Известно, что SARS-CoV-2 в основном поражает клетки дыхательных путей человека при помощи взаимодействия RBD-домена S1-субъединицы спайк-белка с рецептором АСЕ-2 на клетках легкого, при этом S2-субъединица служит для обеспечения слияния мембран вируса и клетки-хозяина. В процессе слияния также участвует трансмембранная сериновая протеаза TMPRSS2, разрезающая сайт S1/S2. Кроме того, S-белок может быть расщеплен при помощи катепсина -L, опосредующего эндосомальный путь слияния мембран. Показано, что на поверхности легочных интестициональных ДК экспрессируется АСЕ-2, следовательно, ДК могут быть инфицированы SARS-CoV-2. Также вероятность заражения ДК SARS-CoV-2 повышается при взаимодействии вируса с другими клеточными рецепторами, тоже способствующими его проникновению: DPP-4, DC-SING, CD147. Экспрессия перечисленных рецепторов на ДК также описана в литературе. [1,2,3,4]

Кроме того, в исследовании [5] было показано, что ДК и клетки Лангерганса слизистой оболочки, даже не будучи инфицированы SARS-CoV-2, способны эффективно захватывать SARS-CoV-2 через поверхностные гепарансульфатные протеогликаны и передавать вирус в ACE2-положительные клетки.

Роль ДК в COVID-19

ДК берут свое начало от CD34+ стволовых клеток костного мозга. Наивные ДК располагаются преимущественно в коже и на поверхности слизистых оболочек. При столкновении с антигенами (DAMPs — дистресс-ассоциированные молекулярные паттерны, PAMPs — патоген-ассоциированный молекулярные фрагменты молекул) происходит процесс созревания ДК, в ходе которого они распознают, процессируют и презентируют антиген иммунным клеткам.  В процессе созревания ДК мигрируют в лимфоидные ткани, при этом их способность к эндоцитозу падает, в то время как способность к продукции иммуностимуляторных цитокинов растет. Также на поверхности ДК растет количество рецепторов MHC и костимуляторных молекул. Показано, что спайк-белок коронавируса, а точнее, его RBD-домен способен увеличивать количество молекул MHCI и MHCII на поверхности ДК, а также усиливать экспрессию костимуляторных молекул CD40, CD80 и CD86. Это говорит о том, что запускается процесс активации ДК, а следовательно, можно сделать вывод, что ДК способны распознавать S-белок SARS-CoV-2.

В ткани легкого присутствуют 3 типа ДК: «конвенциональные ДК» (кДК ) 1 и 2 типов, происходящие от миелоидных предшественников, а также плазмацитоидные ДК. кДК 1 типа локализуются преимущественно в сосудистой стенке легкого и в слизистых оболочках. кДК1 экспрессируют на поверхности CD141 и отличаются высокой способностью к кросс-презентации антигенов. кДК1 стимулируют Th1-CD8+ T- лимфоциты, а также NK-клетки.

кДК2 локализованы в подслизистой оболочке. Данные клетки характеризуются экспрессией CD1, а также повышенной плотностью патогенраспознающих рецепторов на поверхности. кДК2 продуцируют провоспалительные хемокины и стимулируют CD4+ Т-лимфоциты, участвуют в агрегации провоспалительных клеток в очаге инфекции. Кроме того, показано, что кДК2 могут принимать участие в процессе формирования иммунной толерантности.

Другая субпопуляция ДК – пДК — образуются от клетки-предшественницы лимфопоэза. Данные клетки располагаются в паренхиме и строме легкого, а также в воздухоносных путях. У пДК обнаружена экспрессия толл-подобных рецеторов 7, 9, распознающих эндосомальные нуклеиновые кислоты. На связывание упомянутых рецепторов пДК отвечают высокой продукцией IFN-I, III, TNF-a, а также ряда хемокинов, стимуляируя при этом клетки врожденного звена иммунитета. 

В ходе воспалительного процесса ДК также могут продуцироваться циркулирующими моноцитами. Такие ДК выделяют в отдельную субпопуляцию — моДК.

Зрелые ДК активируют как клетки врожденного (моноциты, макрофаги, натуральные киллеры), так и адаптивного иммунитета (Т- и В-лимфоциты).

Роль ДК во врожденном иммунитете

РНК-геном коронавируса распознается РНК-сенсорами, расположенными в цитоплазме и эндосомах (RIG-1, TLRs), которые активируют фактор регуляции интерферона-3 (IFR-3), а также ядерный фактор NF-KB. IFR-3 иNF-KB стимулируют транскрипцию провоспалительных генов, что выражается в продукции провоспалительных цитокинов, хемокинов и интерферонов 1 типа, которые способны как напрямую ингибировать репликацию вируса, так и активировать различные иммунокомпетентные клетки.

Благодаря высокой выработке IFN-I пДК отводится важнейшая роль в противовирусном иммунном ответе.

Уровень IFN-α тесно связан со степенью поражения органов при вирусной инфекции, его количество повышается пропорционально степени тяжести заболевания. Однако показано, что у пациентов в острой фазе SARS-COV-2-инфекции снижается количество ДК и уменьшается TLR9-зависимая продукция IFN-α. [6]

Интересно, что, в отличие от других респираторных вирусов, SARS-COV-2 вызывает более низкую продукцию организмом IFN-I. Возможно, ДК являются единственным источником IFN-I при COVID-19.

Роль ДК в адаптивном иммунитете

Invivo ДК обладают уникальной способностью фагоцитировать патоген, не будучи сами инфицированы. После фагоцитоза ДК способны презентировать антиген лимфоцитам, при этом происходит созревание ДК. В процессе созревания ДК конститутивно экспрессируют рецепторы MHCII и костимуляторные молекулы, а также отличаются выраженной способностью к миграции, что делает их основными «профессиональными» антигенпрезентирующими клетками, способными активировать Т- и В-клеточное звено врожденного иммунитета. 

В зависимости от происхождения антигена его презентация ДК происходит по двум путям. Если антиген имеет экзогенную природу (например, антиген патогена), то он презентируется в составе молекул MHC-II. Так, «мертвые» вирусы захватываются ДК, попадают в эндосомы и затем презентируются CD4+ Т-лимфоцитам с помощью MHC-II.

 Аутоантигены презентируются на клеточной поверхности в комплексе с молекулами MHC-I, активируя при этом CD8+ Т-лимфоциты. При инфицировании ДК вирусом, его геном попадает в ядро, запускается процесс синтеза вирусных белков, которые убиквитинилируются, расщепляются в протеосомах на фрагменты и начинают экспрессироваться на поверхности клеток, также как и аутоантигены, в составе MHC-I.

Кроме того, пДК способны к кросс-презентации антигена, в ходе которой молекулы MHC-I презентируют внеклеточные антигены, которые обычно презентируются MHC-II. Чаще всего, кросс-презентация происходит тогда, когда антигенпрезентирующая клетка не инфицирована сама, но запускает локальный противовирусный иммунный ответ.

ДК также способны запускать В-клеточное звено адаптивного иммунитета. Показано, что активированные вирусом пДК, вырабатывая повышенное количество IFN-α, индуцируют дифференциацию В-лимфоцитов в плазматические клетки. [7]

Исследования показали, что, несмотря на то, что SARS-COV-2 может реплицироваться внутри ДК, последующего увеличения вирусной РНК не наблюдается. Вероятно, происходит обрыв вирусной репликации и ДК не продуцируют вирулентные вирусы. Также показано, что в зараженных ДК не происходит индукции генов, запускающих апоптоз, но одновременно с этим тормозится экспрессия генов, отвечающих за процесс созревания.

Клинические данные демонстрируют снижение процента ДК у пациентов в острой фазе COVID-19, а также у реконвалесцентов, что говорит о возможном цитопатическом действии SARS-COV-2 на ДК. Кроме того, было показано, что при SARS-COV-2-инфекции:

1) CD1c+ кДК вырабатывают меньше IFN-α, β и γ. Снижение выработки противовирусных цитокинов можно рассматривать как результат уклонения вируса от иммунного ответа.

2) ухудшается экспрессия ДК костимуляторных молекул CD80/86, что приводит к недостаточной активации Т-клеток. Возможно, именно этот механизм лежит в основе отсроченного иммунного ответа, часто наблюдаемого в ходе SARS-COV-2-инфекции.

3) в ДК падает экспрессия HLA-DR, а следовательно, снижается способность к эффективной презентации антигена.

4) инфицированные моДК экспрессируют провоспалительные цитокины и хемокины на повышенном уровне, что усиливает остроту проявления воспалительной реакции. Одновременно с этим наблюдается снижение продукции противовирусных интерферонов (IFN-α иβ). Такой молекулярный профиль реакции на SARS-COV-2-инфекцию может объяснить наблюдаемую повышенную активацию врожденного звена иммунитета в острой фазе заболевания.

Таким образом, можно сделать вывод, что при заражении ДК SARS-COV-2 избегает механизмы иммунной защиты за счет снижения общего числа ДК, уменьшения их функциональных возможностей (в частности, посредством снижения их способности к продукции IFN).

Нарушения в работе ДК влияют на клинические проявления, исход заболевания и вероятность повторной инфекции. Так, снижение функционирования ДК приводит к недостаточному формированию иммунологической памяти после перенесенного заболевания, а также к ослаблению защитного действия вакцин. Поэтому увеличение количества и качества ДК представляется важной терапевтической задачей. На данный момент рассматриваются стратегии модуляции созревания ДК через мезенхимальные стволовые клетки. [8]

1. Lan, J., et al., Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor. Nature, 2020. 581(7807): p. 215-220.

2. Brufsky, A. and M.T. Lotze, DC/L-SIGNs of hope in the COVID-19 pandemic. J Med Virol, 2020. 92(9): p. 1396-1398.

3. Soilleux, E.J., et al., Constitutive and induced expression of DC-SIGN on dendritic cell and macrophage subpopulations in situ and in vitro. J Leukoc Biol, 2002. 71(3): p. 445-57.

4. Wang, K., et al., CD147-spike protein is a novel route for SARS-CoV-2 infection to host cells. SignalTransductTargetTher, 2020. 5(1): p. 283.

5. Bermejo-Jambrina, M., et al., Infection and transmission of SARS-CoV-2 depend on heparansulfate proteoglycans. EMBO J, 2021. 40(20): p. e106765.

6. Perez-Gomez, A., et al., Dendritic cell deficiencies persist seven months after SARS-CoV-2 infection. CellMolImmunol, 2021. 18(9): p. 2128-2139.

7. Jego, G., et al., Plasmacytoid dendritic cells induce plasma cell differentiation through type I interferon and interleukin 6. Immunity, 2003. 19(2): p. 225-34. 8. Mallis, P., et al., Mesenchymal stromal cells as potential immunomodulatory players in severe acute respiratory distress syndrome induced by SARS-CoV-2 infection. World J Stem Cells, 2020. 12(8): p. 731-751.