Влияние различных терапевтических стратегий на регуляторные Т-клетки при трансплантации почки (EVERTWIST)

Иммунный ответ опосредован взаимодействием между антигенпрезентирующими клетками (APC), CD4+ хелперными T-клетками (Th) и регуляторными T-клетками (Treg), субпопуляцией CD4+ T-клеток, которая интенсивно экспрессирует рецептор IL-2 (CD25) и транскрипцию FoxP3. фактор. Клетки Treg способствуют поддержанию толерантности путем подавления иммунного ответа на нормальные или опухолевые аутоантигены. Клетки Treg возникают в тимусе во время онтогенеза и составляют примерно 10% периферических клеток CD4+. Все эффекторные Т-лимфоциты генерируются в тимусе на ранних стадиях жизни и эволюционируют за счет продукции новых Т-лимфоцитов, а также за счет антиген-индуцированной экспансии первичных (наивных) периферических Т-лимфоцитов, которые превращаются в Т-лимфоциты «памяти» и располагаются в периферические лимфоидные органы (17). Зрелые Т-лимфоциты составляют 70-80% нормальных лимфоцитов периферической крови, 30-40% клеток лимфатических узлов и 20-30% лимфоидных клеток селезенки.

Т-лимфоциты являются первичными эффекторами клеточно-опосредованного иммунитета и дифференцируются в субпопуляцию CD8+ цитотоксических Т-лимфоцитов, которые способны лизировать чужеродные клетки или инфицированные вирусом клетки-хозяева, и субпопуляцию CD4+ Т-лимфоцитов с регулирующей активностью в отношении Т- и В-лимфоцитов и моноцитов за счет продукции цитокинов и межклеточного контакта.

Treg-лимфоциты играют центральную роль среди клеток CD4+ в уравновешивании толерантности и иммунитета, поскольку они отвечают за поддержание периферической толерантности посредством контроля аутореактивных Т-клеток, избежавших делеции тимуса (19). Фактически исследования показали, что если, с одной стороны, дефект в их развитии или активности может привести к серьезным аутоиммунным заболеваниям, то чрезмерная иммуносупрессия, опосредованная этими клетками, стимулирует, с другой стороны, иммунодефицитное состояние также в отношении антигенов, продуцируемых опухолевыми клетками, в пользу, как следствие, рост опухоли.

Трег-лимфоциты составляют примерно 10% всех CD4+ Т-клеток, присутствующих в тимусе, периферической крови и лимфоидных тканях; они состоят из различных популяций, которые различаются экспрессией определенных молекул клеточной поверхности и продукцией различных цитокинов, но имеют общий скудный ответ на антигенную стимуляцию и иммуносупрессивную активность.

Наиболее хорошо охарактеризованными Treg-лимфоцитами являются так называемые «природные Treg» (nTreg), подгруппа CD4+ T-клеток, которые возникают и развиваются в тимусе во время процесса созревания T-клеток, а затем обычно присутствуют в периферической крови с функцией контроля собственных антигенов и предотвращения аутоиммунных заболеваний. Эти лимфоциты характеризуются конститутивной экспрессией CD-25 (α-цепь рецептора интерлейкина-2), фактора транскрипции Foxp3 (специфического для этих клеток и вовлеченного в контроль развития в тимусе), CTLA-4, GITR и LAG-3 на поверхности. молекулы, а также цитокин TGF-β, который присутствует в большом количестве на клеточной поверхности и имеет основополагающее значение для их функционирования.

Так называемые «индуцированные Treg» (iTreg) образуют другую категорию Treg-лимфоцитов: это CD4+ T-лимфоциты, которые лишены внутреннего регуляторного потенциала, но приобретают свою подавляющую активность благодаря специфической и опосредованной цитокинами активации (26). Они продуцируются на периферии и способствуют развитию периферической толерантности к аутоантигенам, которые не экспрессируются или почти не экспрессируются в тимусе. iTreg сами состоят из двух различных субпопуляций лимфоцитов: Tr1, присутствующий в слизистой оболочке кишечника и характеризующийся высокой продукцией IL-10 и TGF-β, но отрицательный по Foxp3; и Т-хелпер 3 (Th3), возникающий в результате индукции нативных CD4+ Т-клеток из-за приема пищевых антигенов, ответственных за пероральную толерантность. Th3 являются Foxp3-положительными и высвобождают высокие уровни TGF-β (27).

В то время как iTreg, по-видимому, функционируют только за счет продукции иммуносупрессивных цитокинов, таких как IL-10 и TGF-β, nTreg могут проявлять свою активность также посредством различных механизмов, таких как цитокин-зависимый, клеточный контакт-зависимый или оба, в зависимости от природы и интенсивность воспалительной реакции и ткани-мишени, на которую она направлена. Этот зависимый от контекста механизм регуляции приводит к разработке модели адаптивности и диверсификации функций этих клеток: иными словами, Treg должны составлять функционально однородную клеточную подгруппу, в которой каждая отдельная клетка может проявлять свой механизм в соответствии с характеристиками. воспалительной реакции. Некоторые авторы вместо этого полагают, что Treg состоят из нескольких субпопуляций, каждая из которых представляет свои собственные ингибирующие механизмы (27-28).

Фенотипическая характеристика Treg среди циркулирующих лимфоцитов человека осложняется тем фактом, что CD25 экспрессируется не только Treg, но и нерегуляторными лимфоцитами после активации, поэтому в настоящее время только клетки CD4+ экспрессируют самые высокие уровни CD25 (CD4+CD25+яркие) можно считать подлинными Tregs.

В 2003 г. транскрипционный фактор Forkhead (Foxp3) был определен как основной регулятор развития Treg; его экспрессия преимущественно ограничена CD4+CD25+ Т-лимфоцитами, а экспрессия Foxp3 в наивных Т-клетках поддерживает их превращение в регуляторный Т-фенотип, функционально сходный с nTregs. Таким образом, Foxp3 считается чрезвычайно специфичным маркером Treg-клеток и имеет основополагающее значение для контроля их развития и функционирования. В частности, некоторые исследования показали, что отсутствие Foxp3 при рождении у людей и крыс приводит к массивной Т-клеточной гиперпролиферации, что приводит к мультиорганному аутоиммунитету и преждевременной смерти (24), тогда как его делеция у взрослых крыс вызывает гиперпролиферацию и расширение дендритных клеток, а также гибель в течение двух недель. Основываясь на этих результатах, Foxp3 кажется идеальным маркером для изучения толерантности.

Продукция Tregs строго контролируется сигналами, исходящими от различных типов клеток, таких как эпителиальные клетки, Т-лимфоциты и АПК. Хотя присутствие последнего имеет основополагающее значение для TCR-опосредованной активации Treg, реальная супрессивная фаза in vitro, индуцированная nTreg, на самом деле не зависит от APC. Фактически это подразумевает механизм контакта между CD4+CD25-эффекторными Т-лимфоцитами и CD4+CD25+ nTreg.

В настоящее время у нас мало сведений о функциональных последствиях супрессии, осуществляемой Treg на чувствительных к ним CD4+ и CD8+ лимфоцитах, кроме того, что они ингибируют транскрипцию IL-2 и, следовательно, вызывают прерывание клеточного цикла. Другие механизмы иммуносупрессии, описанные в других исследованиях, но еще не подтвержденные, следующие: индукция анергии в чувствительных Т-клетках, рефрактерная реакция на митогенные эффекты ИЛ-2, высвобождение новых iTreg, которые, вероятно, подавляют Th1 и Th2, продуцируя TGFβ1. и/или ИЛ-10.

NTregs требуют особых цитокинов для их развития и гомеостаза. Более того, Tregs оказываются гипопролиферативными или анергическими по отношению к активации TCR, вероятно, из-за их неспособности транскрибировать и активно секретировать IL-2. Этот цитокин в основном высвобождается активированными Т-лимфоцитами, но не nTreg, и проявляет свою биологическую активность, связываясь со своим рецептором, мембранным белковым комплексом, образованным тремя субъединицами: α (CD25), β и γ цепью.

Когда IL-2 связывается со своим рецептором в Т-клетках, он активирует янус-киназы (JAK), которые впоследствии фосфорилируют и высвобождают белки STAT5 (преобразователи сигналов и активаторы транскрипции). Фактически IL-2 оказывает свое действие на Т-клетки, регулируя несколько генов-мишеней, прежде всего, на уровне транскрипции; он не только увеличивает экспрессию α- и β-цепей IL-2R, но также модулирует экспрессию генов, участвующих в регуляции клеточного цикла, вызывая, например, активацию протоонкогенов, таких как c-myc, c-fos и c-jun, а также антиапоптотические гены, такие как bcl-2, или проапоптотические гены, такие как лиганд Fas. IL-2 необходим для развития и поддержания nTreg, как показали некоторые исследования: индуцированное истощение IL-2 у крыс вызывает аутоиммунные заболевания, которые могут быть связаны с уменьшением количества Foxp3+ nTreg-лимфоцитов в периферическом компартменте.

Другим важным цитокином для функционирования Treg является TGF-β. Несмотря на его ингибирующее действие на другие Т-клетки, этот фактор роста, вероятно, поддерживает экстратимическую продукцию Treg-клеток и увеличение экспрессии Foxp3: однако это действие необходимо исключительно для начальной индукции. Таким образом, TGF-β играет другую, но дополняющую роль по отношению к IL-2.

Наконец, еще одним важным цитокином для функционирования Tr1-лимфоцитов является IL-10. Хроническая активация in vitro CD4+ лимфоцитов в присутствии ИЛ-10 приводит к их дифференцировке в Tr1, высоким уровням ИЛ-10 и ТФР-β, низким уровням ИЛ-2 и ИЛ-4 и скудной пролиферации после рестимуляции. Кроме того, ИЛ-10 может индуцировать иммуносупрессию, поддерживая образование анергических Т-клеток, способных ингибировать активность других активированных Т-лимфоцитов посредством контактно-зависимого механизма, конкурируя с последними за специфические рецепторы АПК (антигенпрезентирующих клеток) и за локально продуцируемые Ил-2. Эти анергические Т-клетки способны подавлять иммунный ответ in vivo, поскольку их перенос у крыс, перенесших аллогенный кожный трансплантат, показал более длительную выживаемость трансплантата.

Помимо вышеупомянутых цитокинов, другие, по-видимому, по-разному участвуют в образовании и индукции Treg, такие как IL-4 и IL-13, тогда как другие цитокины оказывают на них антагонистическое действие, например, IL-6, что контрастирует с их иммуносупрессивную активность, не препятствуя пролиферации. Другие исследования функции Treg также показали, что переливание аллогенных Treg-лимфоцитов и последующий кожный трансплантат крысам IL2Rβ-/- (быстро склонным к смертельным аутоиммунным заболеваниям, если их не лечить) не только контролировали и подавляли эти заболевания, хотя Treg и аутореактивные Т-клетки были MHC-несовместимы, но, следовательно, также позволяли установить состояние толерантности к тем трансплантатам, которые представляют общие молекулы MHC донорским Treg. Затем этот эксперимент доказал, что Treg также подавляют аутореактивные Т-клетки, происходящие от доноров, не связанных с MHC, и, таким образом, теоретически пул доноров для иммунотерапии на основе Treg может быть потенциально очень широким.

Благодаря их существенной роли в иммунной толерантности и их иммуносупрессивной функции, Treg-лимфоциты приобретают все большее значение в трансплантологии, поскольку экспериментальные модели трансплантаций органов подчеркивают их способность модулировать активность клеток CD4+ и CD8+, ответственных за отторжение, путем ингибирования его и подавления РТПХ (реакция трансплантат против хозяина), опосредуя, таким образом, толерантность к аллотрансплантату. Однако есть противоречивые результаты относительно фенотипа Treg и механизма их действия, в зависимости от экспериментальной модели и протокола, используемого для индукции этой толерантности.