Зрелый Т-лимфоцит поступает из тимуса в кровь и включается в рециркуляцию с прохождением через периферические лимфоидные органы до момента встречи с антигеном, эпитопы которого могут быть распознаны Т-клеточным рецептором (ТКР). Распознавание антигена ТКР служит сигналом усиленной пролиферации и дифференцировки соответствующего клона Т-лимфоцитов. В результате они приобретают способность участвовать в элиминации патогенного агента. Такая способность может приобретаться и реализоваться двумя путями. При размножении патогенных агентов в цитоплазме инфицированных клеток их антигенные пептиды образуют комплексы с молекулами главного комплекса гистосовместимости (МНС) 1 класса, которые распознаются ТКР цитотоксических Т-лимфоцитов (CTL) CD8+. Такие Т-лимфоциты приобретают способность непосредственно убивать инфицированные клетки. При размножении патогенных агентов внутри вакуолей клеток, при захвате фагоцитами внеклеточных бактерий и их токсинов их антигенные пептиды образуют комплексы с молекулами МНС 2 класса, которые распознаются ТКР CD4 Т-лимфоцитов. Такие CD4+ Т-лимфоциты после распознавания антигена могут дифференцироваться в двух направлениях/Воспалительные Т-лимфоциты (ТН1) приобретают способность активировать макрофаги и тем самым содействовать уничтожению внутриклеточных патогенных агентов. Другое направление дифференцировки ведет к формированию Т-хелперов (ТН2), способных активировать специфические В-лимфоциты к продукции соответствующих по специфичности антител - иммуноглобулинов. Антитела, в свою очередь, могут участвовать в различных способах элиминации инфекционных агентов. В соответствии с двумя путями дифференцировки Т-лимфоцитов принято различать преимущественно клеточно-опосредованный и преимущественно гуморальный (антительный) специфический иммунный ответ.
После распознавания антигена ТКР малый Т-лимфоцит вступает в Gl-фазу клеточного цикла и одновременно начинает синтезировать IL-2, который служит для него ростовым фактором. Параллельно на мембране активированного Т-лимфоцита экспрессируются высокоаффинные рецепторы для IL-2. Связывание IL-2 с его рецептором служит сигналом активации клеточного цикла и пролиферации Т-клеток, несущих на мембране идентичные ТКР (клональная экспансия). Одновременно ускоряется дифференцировка Т-лимфоцитов в клетки-эффекторы. Т-лимфоциты-эффекторы приобретают способность к продукции целого арсенала специализированных белков - цитокинов, необходимых для реализации их функций Т-хелперов (ТН2), воспалительных (ТН1) или цитотоксических Т-лимфоцитов (CTL).
Параллельно активированные Т-лимфоциты приобретают ряд изменений поверхностного фенотипа. На их мембранах повышается количество адгезионных молекул LFA-1, CD2, способствующих более эффективному взаимодействию с клетками-мишенями. При этом активированные Т-эффекторы утрачивают поверхностные L-селектины, что снижает их способность к рециркуляции. Вместо этого они усиленно экспрессируют интегрин VLA-4, позволяющий им прилипать к эндотелию сосудов с последующей миграцией в очаг инфекции или воспаления.
Благодаря повышенной экспрессии адгезионных молекул LFA-1 и CD2 на мембране активированного Т-лимфоцита он может более эффективно связываться с клетками-мишенями, имеющими низкий уровень экспрессии соответствующих лиганд: ICAMs и LFA-3. Достигнутый контакт упрочивается за счет распознавания антигена ТКР и может поддерживаться достаточно длительно в случаях взаимодействия активированных Т-лимфоцитов с В-лимфоцитами или с макрофагами. В отличие от этого, CTL быстро после контакта с клеткой-мишенью убивают ее и отделяются от нее с тем чтобы атаковать следующую мишень. Однако в период, пока CTL связан с клеткой-мишенью при участии ТКР, создаются условия фокусирования эффекторных молекул, секретируемых CTL, точно в месте контакта клеток.
Эффекторные функции Т-лимфоцитов опосредованы индукцией экспрессии определенных мембрано-связанных и секретируемых молекул: цитотоксинов и цитокинов. Цитокины действуют через специфические рецепторы на поверхности клеток-мишеней. Поэтому эффекторные функции CD4 лимфоцитов направлены на специализированные клетки, экспрессирующие рецепторы для соответствующих цитокинов.
CD8 эффекторные Т-лимфоциты продуцируют, в основном, IFNy. ТН2 и ТН1 продуцируют разные, но частично перекрывающиеся наборы цитокинов. ТН2 секретируют IL-4, IL-5, IL-6 и IL-10, активирующие В-лимфоциты. ТН1 секретируют IFNy - главный макрофаг-активирующий цитокин и лимфотоксин (TNF-p), проявляющий цитотоксичность в отношении некоторых клеток-мишеней.
Обе субпопуляции CD4+лимфоцитов продуцируют ростовые факторы IL-3 и GM-CSF, стимулирующие миелопоэз и приток фагоцитирующих клеток в очаг инфекции или воспаления, что одинаково важно и для клеточно-опосредованного, и для гуморального иммунного ответа.
Цитотоксические CD8+ CTL играют особую роль в защите организма против вирусов, так как они способны убивать зараженные вирусами клетки. Их функции опосредованы секрецией пресинтезированных цитотоксинов: фрагментинов, индуцирующих апоптоз в клетке-мишени, и перфоринов, поры-образующих белков, прокладывающих путь в клетку фрагментинам. Индукция апоптоза клеток-мишеней может быть связана и с мембрано-ассоциированными молекулами TNF-a, которые связываются Fas-лигандами в мембранах клеток-мишеней. Молекула Fas, известная еще как Аро-1, относится к семейству TNF-рецепторов и обладает способностью индуцировать апоптоз при связывании с Fas-лигандом. С помощью любого из перечисленных механизмов CTL убивают зараженные клетки-мишени с высокой степенью избирательности.
