Vliv různých terapeutických strategií na regulační T buňky při transplantaci ledvin (EVERTWIST)

Imunitní odpověď je zprostředkována interakcí mezi buňkami prezentujícími antigen (APC), CD4+ pomocnými T buňkami (Th) a regulačními T buňkami (Treg), což je subpopulace CD4+ T buněk, která intenzivně exprimuje IL-2 receptor (CD25) a transkripci FoxP3 faktor. Treg buňky přispívají k udržení tolerance potlačením imunitní odpovědi na normální nebo nádorové vlastní antigeny. Treg buňky vznikají v brzlíku během ontogeneze a představují přibližně 10 % periferních CD4+ buněk. Všechny efektorové T lymfocyty se tvoří v brzlíku v raných stádiích života a vyvíjejí se produkcí nových T lymfocytů a také prostřednictvím antigenem indukované expanze panenských (naivních) periferních T lymfocytů, které se konvertují na „paměťové“ T lymfocyty a leží v periferní lymfoidní orgány (17). Zralé T lymfocyty tvoří 70-80 % normálních lymfocytů periferní krve, 30-40 % buněk lymfatických uzlin a 20-30 % lymfoidních buněk sleziny.

T lymfocyty jsou primární efektory buněčně zprostředkované imunity a diferencují se na subpopulaci CD8+ cytotoxických T lymfocytů, které jsou schopny lyžovat cizí buňky nebo virem infikované hostitelské buňky, a subpopulaci CD4+ T lymfocytů s regulační aktivitou na T a B lymfocyty a monocyty, prostřednictvím produkce cytokinů a mezibuněčného kontaktu.

Treg lymfocyty hrají ústřední roli mezi CD4+ buňkami při vyrovnávání tolerance a imunity, protože jsou zodpovědné za udržování periferní tolerance prostřednictvím kontroly auto-reaktivních T buněk, které unikly thymické deleci (19). Studie totiž prokázaly, že ať už na jedné straně může defekt v jejich vývoji nebo aktivitě vést k závažným autoimunitním onemocněním, nadměrná imunosuprese zprostředkovaná těmito buňkami stimuluje na druhé straně imunodeficientní stav také vůči antigenům produkovaným neoplastickými buňkami podporujícími v důsledku toho růst nádoru.

Treg lymfocyty představují přibližně 10 % všech CD4+ T buněk přítomných v brzlíku, periferní krvi a lymfatických tkáních; sestávají z různých populací, které se liší z hlediska exprese konkrétních molekul na buněčném povrchu a produkce různých cytokinů, ale sdílejí společnou vzácnou odpověď na antigenní stimulaci a imunosupresivní aktivitu.

Nejlépe charakterizované Treg lymfocyty jsou takzvané „natural vyskytující se Tregs“ (nTregs), podskupina CD4+ T buněk, která vzniká a vyvíjí se v brzlíku během procesu zrání T-buněk a poté je normálně přítomna v periferní krvi s funkcí kontroly vlastních antigenů a prevence autoimunitních onemocnění. Tyto lymfocyty jsou charakterizovány konstitutivní expresí CD-25 (a řetězec receptoru interleukinu-2), transkripčního faktoru Foxp3 (specifického pro tyto buňky a podílejícího se na řízení vývoje v brzlíku), CTLA-4, GITR a povrchu LAG-3 TGF-β cytokin, který je přítomen ve velkém množství na buněčném povrchu a je zásadní pro jejich fungování.

Takzvané „indukované Tregs“ (iTregs) tvoří další kategorii Treg lymfocytů: jedná se o CD4+ T lymfocyty, které postrádají vnitřní regulační potenciál, ale svou supresivní aktivitu získávají díky specifické a cytokiny zprostředkované aktivaci (26). Jsou produkovány na periferii a umožňují rozvoj periferní tolerance k vlastním antigenům, které nejsou nebo jsou jen zřídka exprimovány v brzlíku. iTregs se skládají ze dvou různých lymfocytárních subpopulací: Tr1, přítomný ve střevní sliznici a charakterizovaný vysokou produkcí IL-10 a TGF-β, ale Foxp3 negativní; a T helper 3 (Th3), pocházející z indukce nativních CD4+ T buněk v důsledku požití alimentárních antigenů, odpovědných za orální toleranci. Th3 jsou Foxp3 pozitivní a uvolňují vysoké hladiny TGF-β (27).

Zatímco se zdá, že iTregy fungují pouze produkcí imunosupresivních cytokinů, jako je IL-10 a TGF-β, nTregy mohou vyvíjet svou aktivitu také prostřednictvím různých mechanismů, jako jsou cytokiny závislé, závislé na buněčném kontaktu nebo oba, podle povahy a intenzita zánětlivé reakce a cílové tkáně, na kterou je tato reakce zaměřena. Tento kontextově závislý regulační mechanismus vede k vypracování modelu adaptability a diverzifikace v rámci funkce těchto buněk: jinými slovy, Tregs by tvořily funkčně homogenní buněčnou podskupinu, ve které každá jednotlivá buňka může uplatňovat jiný mechanismus podle vlastností. zánětlivé reakce. Někteří autoři se místo toho domnívají, že Tregs se skládají z několika subpopulací, z nichž každá představuje své vlastní inhibiční mechanismy (27–28).

Fenotypová charakterizace Tregs mezi cirkulujícími lidskými lymfocyty byla komplikována skutečností, že CD25 není exprimován výhradně Tregs, ale po aktivaci také neregulačními lymfocyty, takže v současnosti pouze CD4+ buňky exprimující nejvyšší hladiny CD25 (CD4+CD25+bright) lze považovat za autentické Tregy.

V roce 2003 byl Forkhead Transscription Factor (Foxp3) identifikován jako hlavní regulátor ve vývoji Tregs; jeho exprese je převážně omezena na CD4+CD25+ T lymfocyty a exprese Foxp3 v naivních T buňkách podporuje jejich konverzi na regulační T fenotyp funkčně podobný nTregs. Foxp3 je proto považován za extrémně specifický marker buněk Treg a je zásadní pro řízení jejich vývoje a fungování. Zejména některé studie prokázaly, že nedostatek Foxp3 při narození u lidí a potkanů ​​vede k masivní T-buněčné hyperproliferaci, což má za následek multiorgánovou autoimunitu a předčasnou smrt (24), zatímco jeho delece u dospělých potkanů ​​způsobuje hyperproliferaci a expanzi dendritických buněk a také smrt během dvou týdnů. Na základě těchto výsledků se Foxp3 jeví jako ideální marker pro studii tolerance.

Produkce Tregs je přísně kontrolována signály vyzařovanými různými typy buněk, jako jsou epiteliální buňky, T lymfocyty a APC. Ačkoli přítomnost posledně jmenovaného je zásadní pro aktivaci Tregs zprostředkovanou TCR, skutečná supresivní fáze in vitro indukovaná nTregs je ve skutečnosti nezávislá na APC. Ve skutečnosti implikuje mechanismus kontaktu mezi CD4+CD25- efektorovými T lymfocyty a CD4+CD25+ nTregs.

V současné době máme málo znalostí o funkčních důsledcích suprese prováděné Tregs na CD4+ a CD8+ lymfocytech, které jsou na ně citlivé, kromě toho inhibují transkripci IL-2 a následně indukují přerušení buněčného cyklu. Další imunitní supresivní mechanismy uváděné jinými studiemi, ale dosud nepotvrzené, jsou následující: indukce anergie v citlivých T buňkách, refrakterní reakce na mitogenní účinky IL-2, uvolňování nových iTregů, které pravděpodobně potlačují Th1s a Th2s produkcí TGFβ1 a/nebo IL-10.

NTreg vyžadují pro svůj vývoj a homeostázu konkrétní cytokiny. Kromě toho jsou Tregs hypoproliferativní nebo anergické vůči aktivaci TCR, pravděpodobně kvůli jejich neschopnosti přepisovat a aktivně vylučovat IL-2. Tento cytokin je v zásadě uvolňován aktivovanými T lymfocyty, ale nikoli nTregs, a své biologické aktivity uplatňuje vazbou na svůj receptor, membránový proteinový komplex tvořený třemi podjednotkami: α (CD25), β a γ řetězce.

Když se IL-2 naváže na svůj receptor v T buňkách, aktivuje Janusovy kinázy (JAK), které následně fosforylují a uvolňují proteiny STAT5 (převodníky signálu a aktivátory transkripce). IL-2 ve skutečnosti uplatňuje své účinky na T buňky regulací několika cílových genů primárně na transkripční úrovni; nejenže zvyšuje expresi IL-2R α a β řetězců, ale také moduluje expresi genů zapojených do regulace buněčného cyklu, například indukcí up-regulace protoonkogenů, jako jsou c-myc, c-fos a c-jun, stejně jako antiapoptotické geny, jako je bcl-2 nebo proapoptotické geny, jako je ligand Fas. IL-2 je nezbytný pro vývoj a udržování nTreg, jak prokázaly některé studie: indukovaná deplece IL-2 u potkanů ​​způsobuje autoimunitní onemocnění, která mohou být spojena se sníženým počtem Foxp3+ nTreg lymfocytů v periferním kompartmentu.

Dalším důležitým cytokinem pro fungování Tregs je TGF-β. Navzdory svým inhibičním účinkům na jiné T buňky tento růstový faktor pravděpodobně podporuje extrathymickou produkci Treg buněk a zvýšení exprese Foxp3: tento účinek je však nezbytný výhradně pro počáteční indukci. TGF-β tedy hraje odlišnou, ale doplňkovou roli k IL-2.

Konečně, dalším kritickým cytokinem pro fungování Tr1 lymfocytů je IL-10. Chronická aktivace CD4+ lymfocytů in vitro v přítomnosti IL-10 vede k jejich diferenciaci v Tr1, vysokým hladinám IL-10 a TGF-β, nízkým hladinám IL-2 a IL-4 a vzácné proliferaci po restimulaci. IL-10 může navíc indukovat imunosupresi tím, že podporuje tvorbu anergických T lymfocytů schopných inhibovat aktivitu jiných aktivovaných T lymfocytů mechanismem závislým na kontaktu, soutěží s posledně jmenovanými o specifické receptory APC (Antigen Presenting Cells) a o lokálně produkované IL-2. Tyto anergické T buňky jsou schopny potlačit imunitní odpověď in vivo, protože jejich přenos u krys, které podstoupily alogenní kožní štěp, vykazoval delší přežití transplantátu.

Zdá se, že kromě výše uvedených cytokinů se na generování a indukci Treg podílejí různými způsoby i jiné, jako je IL-4 a IL-13, zatímco jiné cytokiny na ně mají antagonistický účinek, jako například IL-6, což je v protikladu. jejich imunosupresivní aktivitu, aniž by narušovaly proliferaci. Jiné studie o funkci Treg také ukázaly, že transfuze alogenních lymfocytů Treg a následný kožní štěp u potkanů ​​IL2Rβ-/- (rychle náchylných k letálním autoimunitním onemocněním, pokud nejsou léčeny) nejen kontrolovala a potlačovala tato onemocnění, ačkoli Tregs a samy reagují T buňky byly MHC-inkompatibilní, ale také následně umožnily nastolit stav tolerance k těm transplantátům, které dárcovským Tregs představují běžné molekuly MHC. Tento experiment pak prokázal, že Tregs potlačují také samovolně reaktivní T buňky pocházející od dárců nekorelovaných s MHC, a tak teoreticky, že fond dárců pro imunitní terapii založenou na Treg by byl potenciálně velmi široký.

Díky své zásadní úloze v imunitní toleranci a své imunosupresivní funkci získávají Treg lymfocyty stále větší význam v transplantologii, protože experimentální modely orgánových transplantací zdůrazňují jejich schopnost modulovat aktivitu buněk CD4+ a CD8+, které jsou obě zodpovědné za odmítnutí, inhibicí. a potlačení GVHD (Graft-versus-host disease), zprostředkování tímto způsobem alotransplantační tolerance. Existují však kontroverzní výsledky týkající se fenotypu Treg a mechanismu jejich působení v závislosti na experimentálním modelu a na protokolu použitém k navození této tolerance.