Erilaisten terapeuttisten strategioiden vaikutus sääteleviin T-soluihin munuaissiirrossa (EVERTWIST)

Immuunivastetta välittää antigeeniä esittelevien solujen (APC), CD4+-auttaja-T-solujen (Th) ja säätelevien T-solujen (Treg) välinen vuorovaikutus, CD4+ T-solujen alapopulaatio, joka ekspressoi intensiivisesti IL-2-reseptoria (CD25) ja FoxP3-transkriptiota. tekijä. Treg-solut edistävät toleranssin ylläpitämistä estämällä immuunivastetta normaaleille tai kasvaimen oma-antigeeneille. Treg-solut ovat peräisin kateenkorvasta ontogeneesin aikana ja edustavat noin 10 % perifeerisistä CD4+-soluista. Kaikki efektori-T-lymfosyytit syntyvät kateenkorvassa varhaisissa elämänvaiheissa ja kehittyvät uusien T-lymfosyyttien tuotannon sekä antigeenin aiheuttaman neitseellisten (naiivien) perifeeristen T-lymfosyyttien laajentumisen kautta, jotka muuttuvat "muistin" T-lymfosyyteiksi ja sijaitsevat perifeeriset lymfoidiset elimet (17). Kypsät T-lymfosyytit muodostavat 70-80 % perifeerisen veren normaaleista lymfosyyteistä, 30-40 % imusolmukesoluista ja 20-30 % pernan lymfosyyteistä.

T-lymfosyytit ovat soluvälitteisen immuniteetin ensisijaisia ​​vaikuttajia ja erilaistuvat CD8+ sytotoksisten T-lymfosyyttien alapopulaatioksi, joka kykenee hajottamaan vieraita soluja tai viruksen infektoimia isäntäsoluja, sekä CD4+ T-lymfosyyttien alapopulaatioksi, joka säätelee T- ja B-lymfosyyttejä ja monosyytit sytokiinien tuotannon ja solujen välisen kosketuksen kautta.

Treg-lymfosyyteillä on keskeinen rooli CD4+-solujen joukossa toleranssin ja immuniteetin tasapainottamisessa, koska ne ovat vastuussa perifeerisen toleranssin ylläpitämisestä säätelemällä itsereaktiivisia T-soluja, jotka välttyivät kateenkorvan deleetiosta (19). Tutkimukset ovat itse asiassa osoittaneet, että riippumatta siitä, voiko niiden kehitys- tai aktiivisuushäiriö toisaalta johtaa vakaviin autoimmuunisairauksiin, näiden solujen välittämä liiallinen immunosuppressio stimuloi toisaalta immuunipuutostilaa myös neoplastisten solujen tuottamia antigeenejä kohtaan, mikä edistää seurauksena kasvaimen kasvu.

Treg-lymfosyytit edustavat noin 10 % kaikista CD4+ T-soluista, joita on kateenkorvassa, ääreisveressä ja imukudoksissa; ne koostuvat erilaisista populaatioista, jotka eroavat tiettyjen solun pintamolekyylien ilmentymisen ja erilaisten sytokiinien tuotannon suhteen, mutta niillä on yhteinen niukka vaste antigeenistimulaatiolle ja immunosuppressiivinen aktiivisuus.

Parhaiten luonnehditut Treg-lymfosyytit ovat niin sanotut "luonnollisesti esiintyvät Tregit" (nTregs), CD4+ T-solujen alaryhmä, joka syntyy ja kehittyy kateenkorvassa T-solujen kypsymisprosessin aikana ja on sen jälkeen normaalisti läsnä ääreisveressä funktion kanssa. oma-antigeenien hallintaan ja autoimmuunisairauksien ehkäisyyn. Näille lymfosyyteille on tunnusomaista CD-25:n (interleukiini-2-reseptorin α-ketju), Foxp3-transkriptiotekijän (spesifinen näille soluille ja viitataan kateenkorvan kehityksen säätelyyn), CTLA-4:n, GITR:n ja LAG-3:n pinnalla. molekyylejä sekä TGF-β-sytokiinia, jota on suuria määriä solun pinnalla ja joka on olennainen niiden toiminnalle.

Niin kutsutut "indusoidut tregit" (iTregs) rakentavat muita Treg-lymfosyyttien luokkaa: nämä ovat CD4+ T-lymfosyyttejä, joilta puuttuu luontainen säätelypotentiaali, mutta jotka saavat tukahduttavan aktiivisuutensa spesifisen ja sytokiinivälitteisen aktivaation ansiosta (26). Niitä tuotetaan periferiassa ja ne mahdollistavat perifeerisen toleranssin kehittymisen oma-antigeeneille, joita ei ilmene kateenkorvassa tai ne ilmenevät vain vähän. iTregit koostuvat kahdesta erilaisesta lymfosyyttialapopulaatiosta: Tr1, joka esiintyy suolen limakalvolla ja jolle on tunnusomaista korkea IL-10:n ja TGF-β:n tuotanto, mutta Foxp3-negatiivinen; ja T-auttaja 3 (Th3), joka on peräisin natiivien CD4+ T-solujen induktiosta johtuen alimentaaristen antigeenien nauttimisesta ja joka on vastuussa oraalisesta toleranssista. Th3 ovat Foxp3-positiivisia ja vapauttavat korkeita TGF-β:ta (27).

Vaikka iTregit näyttävät toimivan vain tuottamalla immunosuppressiivisia sytokiinejä, kuten IL-10:tä ja TGF-β:a, nTreg-solut voivat toteuttaa aktiivisuuttaan myös erilaisten mekanismien kautta, kuten sytokiiniriippuvaisen, solukontaktiriippuvaisen tai molempien luonteen ja luonteen mukaan. tulehdusvasteen voimakkuus ja kohdekudos, johon jälkimmäinen on suunnattu. Tämä kontekstista riippuvainen säätelymekanismi johtaa sopeutumis- ja monipuolistamismallin kehittämiseen näiden solujen toiminnan sisällä: toisin sanoen Tregit muodostaisivat toiminnallisesti homogeenisen solun alaryhmän, jossa jokainen yksittäinen solu voi käyttää erilaista mekanismia ominaisuuksien mukaan. tulehduksellisesta vasteesta. Jotkut kirjoittajat uskovat sen sijaan, että Tregit koostuvat useista alapopulaatioista, joista jokaisella on omat estomekanisminsa (27-28).

Tregien fenotyyppistä karakterisointia kiertävien ihmisen lymfosyyttien joukossa on vaikeuttanut se tosiasia, että CD25:tä eivät ilmennä yksinomaan Tregit, vaan myös ei-säätelylymfosyytit aktivoinnin jälkeen, joten tällä hetkellä vain CD4+-solut, jotka ilmentävät korkeimpia CD25-tasoja (CD4+CD25+kirkas) voidaan pitää aitoja Tregejä.

Vuonna 2003 Forkhead Transcription Factor (Foxp3) tunnistettiin tärkeimmäksi säätelijäksi Tregs-kehityksessä; sen ilmentyminen rajoittuu pääasiassa CD4+CD25+ T-lymfosyytteihin ja Foxp3:n ilmentyminen naiiveissa T-soluissa tukee niiden muuttumista sääteleväksi T-fenotyypiksi, joka on toiminnallisesti samanlainen kuin nTregs. Foxp3:a pidetään siksi erittäin spesifisenä Treg-solujen markkerina, ja se on olennainen niiden kehityksen ja toiminnan hallinnassa. Erityisesti jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että Foxp3:n puute syntymähetkellä ihmisillä ja rotilla johtaa massiiviseen T-solujen hyperproliferaatioon, mikä johtaa usean elimen autoimmuniteettiin ja ennenaikaiseen kuolemaan (24), kun taas sen poisto aikuisilla rotilla aiheuttaa hyperproliferaatiota ja dendriittisolut sekä kuolema kahden viikon kuluessa. Näiden tulosten perusteella Foxp3 näyttää olevan ihanteellinen markkeri toleranssitutkimukselle.

Tregien tuotantoa säätelevät tiukasti erityyppisten solujen, kuten epiteelisolujen, T-lymfosyyttien ja APC:iden, lähettämät signaalit. Vaikka jälkimmäisen läsnäolo on perustavanlaatuista TCR-välitteiselle Tregien aktivaatiolle, todellinen nTregien indusoima suppressiivinen vaihe in vitro on itse asiassa APC-riippumaton. Se tarkoittaa itse asiassa CD4+CD25-efektori-T-lymfosyyttien ja CD4+CD25+-nTreg-solujen välistä kontaktimekanismia.

Tällä hetkellä meillä on vain vähän tietoa Tregien niille herkkien CD4+- ja CD8+-lymfosyyttien suppression toiminnallisista seurauksista, sen lisäksi, että ne estävät IL-2:n transkriptiota ja siten aiheuttavat solusyklin keskeytyksen. Muita immuunisuppressiomekanismeja, joista on raportoitu muissa tutkimuksissa, mutta joita ei ole vielä vahvistettu, ovat seuraavat: anergian induktio reagoivissa T-soluissa, refraktiivinen reaktio IL-2:n mitogeenisille vaikutuksille, uusien iTreg-solujen vapautuminen, jotka todennäköisesti tukahduttavat Th1:tä ja Th2:ta tuottamalla TGFβ1:tä. ja/tai IL-10.

NTregit vaativat erityisiä sytokiineja kehittyäkseen ja homeostaasiaan. Lisäksi Tregit ovat hypoproliferatiivisia tai anergisia TCR-aktivaatiolle, mikä johtuu todennäköisesti niiden kyvyttömyydestä transkriptoida ja erittää aktiivisesti IL-2:ta. Tätä sytokiinia vapauttavat pääasiassa aktivoidut T-lymfosyytit, mutta eivät nTreg-solut, ja se saa aikaan biologisia aktiivisuuksiaan sitoutumalla reseptoriinsa, kalvoproteiinikompleksiin, jonka muodostavat kolme alayksikköä: α (CD25), β ja y-ketju.

Kun IL-2 sitoutuu reseptoriinsa T-soluissa, se aktivoi Janus-kinaasit (JAK:t), jotka tämän seurauksena fosforyloivat ja vapauttavat STAT5-proteiineja (signaalimuuntimia ja transkriptioaktivaattoreita). IL-2 vaikuttaa itse asiassa T-soluihin säätelemällä useita kohdegeenejä ensisijaisesti transkription tasolla; se ei ainoastaan ​​lisää IL-2R α- ja β-ketjujen ilmentymistä, vaan se myös moduloi solusyklin säätelyyn osallistuvien geenien ilmentymistä indusoimalla esimerkiksi proto-onkogeenien, kuten c-myc, c-fos, ylössäätelyä. ja c-jun, sekä anti-apoptoottiset geenit, kuten bcl-2, tai pro-apoptoottiset geenit, kuten Fas-ligandi. IL-2 on välttämätön nTreg:n kehitykselle ja ylläpitämiselle, kuten jotkut tutkimukset ovat osoittaneet: indusoitu IL-2:n väheneminen rotissa aiheuttaa autoimmuunisairauksia, jotka voivat liittyä Foxp3+ nTreg -lymfosyyttien vähentyneeseen määrään perifeerisissä osastoissa.

Toinen tärkeä sytokiini Tregien toiminnalle on TGF-β. Huolimatta inhiboivista vaikutuksistaan ​​muihin T-soluihin tämä kasvutekijä tukee todennäköisesti Treg-solujen kateenkorvan ulkopuolista tuotantoa ja Foxp3-ekspression lisääntymistä: tämä toiminta on kuitenkin välttämätöntä yksinomaan alkuinduktiolle. TGF-p:lla on siksi erilainen, mutta täydentävä rooli kuin IL-2.

Lopuksi vielä yksi kriittinen sytokiini Tr1-lymfosyyttien toiminnalle on IL-10. CD4+-lymfosyyttien krooninen aktivaatio in vitro IL-10:n läsnä ollessa johtaa niiden erilaistumiseen Tr1:ssä, korkeisiin IL-10- ja TGF-p-tasoihin, alhaisiin IL-2- ja IL-4-tasoihin ja vähäiseen lisääntymiseen uudelleenstimulaation jälkeen. IL-10 voi lisäksi indusoida immunosuppressiota tukemalla anergisten T-solujen muodostumista, jotka kykenevät estämään muiden aktivoitujen T-lymfosyyttien aktiivisuutta kosketusriippuvaisen mekanismin kautta, kilpailemalla jälkimmäisten kanssa spesifisistä APC-reseptoreista (Antigen Presenting Cells) ja paikallisesti tuotetuista. IL-2. Nämä anergiset T-solut pystyvät tukahduttamaan immuunivasteen in vivo, koska niiden siirto rotissa, joille tehtiin allogeeninen ihosiirrännäinen, osoitti pidempään eloonjäämisen elinsiirroissa.

Edellä mainittujen sytokiinien lisäksi muut näyttävät osallistuvan eri tavoin Tregin muodostukseen ja induktioon, kuten IL-4 ja IL-13, kun taas muilla sytokiineilla on niihin antagonistinen vaikutus, kuten esimerkiksi IL-6, mikä on ristiriidassa niiden immunosuppressiivinen aktiivisuus häiritsemättä proliferaatiota. Muut Treg-toimintaa koskevat tutkimukset ovat myös osoittaneet, että allogeenisten Treg-lymfosyyttien siirto ja sitä seurannut ihosiirrännäinen IL2Rβ-/--rotissa (nopeasti alttiita tappaville autoimmuunisairauksille, jos niitä ei hoideta) eivät ainoastaan ​​kontrolloineet ja tukahduttaneet näitä sairauksia, vaikka Tregit ja itsereaktiiviset T-solut olivat yhteensopimattomia MHC:n kanssa, mutta niiden annettiin näin ollen myös luoda sietokyky niille siirteille, jotka esittivät yhteisiä MHC-molekyylejä luovuttajatregeille. Tämä koe on sitten osoittanut, että Tregit tukahduttavat myös itsereaktiivisia T-soluja, jotka ovat peräisin ei-MHC-korreloimattomista luovuttajista, joten teoriassa Treg-pohjaisen immuunihoidon luovuttajapooli olisi mahdollisesti hyvin laaja.

Treg-lymfosyyttien tärkeä rooli immuunitoleranssissa ja immunosuppressiivisessa toiminnassaan on siksi saamassa yhä enemmän merkitystä transplantologiassa, kun elinsiirtojen kokeelliset mallit ovat korostaneet niiden kykyä moduloida CD4+- ja CD8+-solujen aktiivisuutta, jotka molemmat ovat vastuussa hylkimisestä, estämällä se ja GVHD:n (Graft-versus-host-sairaus) tukahduttaminen välittäen tällä tavalla allotransplanttien toleranssia. Treg-fenotyypistä ja niiden toimintamekanismista on kuitenkin olemassa kiistanalaisia ​​tuloksia koemallin ja tämän toleranssin indusoimiseen käytetyn protokollan mukaan.