К механизму иммуносупрессивной активности мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

■ И I II II

■тп

Новости клеточных технологий

К механизму иммуносупрессивной активности мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга

В настоящее время все работы, посвященные изучению иммуномодулирующих свойств мультипотентных мезенхи мальных стромальных клеток (ММСК) костномозгового про исхождения in vitro, сходятся в одном - ММСК ингибируют пролиферацию активированных лимфоцитов [1]. Первые исследования in vitro проводились на модели ко культуры ММСК и мононуклеарных клеток (крови, костного мозга, селезенки) или очищенных популяций лимфоцитов (2, 3]. Стимуляция лимфоцитов, как правило, достигалась внесе нием в кокультуру митогенов (фитогемагглютинин и др.) или взвеси аллогенных лимфоцитов (смешанная культура лим фоцитов). Эта методика стала своеобразным «золотым стан дартом» для подтверждения иммуносупрессивных свойств ММСК в дальнейших экспериментах in vivo [4, 5]. Тем не менее, конкретные механизмы феномена окончательно не установлены. Более того, полученные данные часто носят противоречивый характер. К нерешенным до сих пор воп росам относятся: опосредован ли ингибирующий механизм растворимыми посредниками; необходимо ли для его реа лизации наличие в культуре профессиональных антиген презентирующих клеток (АПК); оптимальное соотношение ММСК и лимфоцитов, при котором наблюдается мини мальный уровень пролиферации Т клеток (1). Имеющиеся противоречия препятствуют сравнительному анализу суще ствующих публикаций, и, что важно, выработке каких либо стандартов.

В журнале Human Immunology опубликовано исследова ние группы G. Li Pira et al„ в котором впервые, подвергнуто сомнению наличие специфической иммуносупрессивной активности ММСК костного мозга in vitro. В исследовании сравнивалось влияние стромальных клеток костного мозга (СККМ) и фибробластов кожи (ФК) человека на антиген зависимую пролиферацию Т лимфоцитов.

Сгромальные клетки костного мозга имели характеристи ки ММСК. Выделенные ФК, так же, как ММСК, характеризо вались секрецией коллагена I типа, однако, в отличие от последних, не экспрессировали ALP (alkaline phosphatase). Авторы отмечают, что фенотипическая характеристика ФК не имела выраженных различий с СККМ. Тем не менее, при культивировании КФ в среде, способствующей хондроген ной дифференцировке, или при подкожной трансплантации иммунодефицитным мышам наблюдалось формирование преимущественно волокнистой соединительной ткани, а не хрящевой ткани, в отличие от ММСК.

Линии антиген специфичных CD8^ и CD4^ Т лимфоци тов были получены из мононуклеарной фракции клеток крови человека путем стандартной процедуры многократной сти муляции определённым антигеном.

Кокультивирование СККМ с Т клетками приводило к дозозависимому снижению индуцированной пролифера ции лимфоцитов. Максимальный ингибирующий эффект (снижение уровня пролиферации на 70 80%) наблюдался при количестве СККМ 20x103 и более клеток (фаза «пла то»). Авторы отмечают, что при данной концентрации СККМ на дне лунки микротитровальной пластинки, в которых про водилось ко культивирование, образовывался конфлюэнт ный слой. Интересно, что при оценке супрессивного влияния

ФК на индуцируемую пролиферацию лимфоцитов были по

x

ли пролиферацию Т клеток на 70 80%. Более того, ко куль тивирование лимфоцитов со значительным избытком обработанных антигеном аутологичных дендритных клеток (ДК) или необработанных МНС несовместимых моноцитов также приводило к торможению пролиферации Т клеток. На основании полученных результатов авторы пришли к выводу, что в данной экспериментальной модели супрес сивный эффект не является эксклюзивным свойством СККМ.

При дальнейшем изучении ко культуры клеток было об наружено, что конфлюэнтный слой СККМ, по видимому, является механическим препятствием для формирования кластеров между Т клетками и АПК. Образование таких кла стеров является необходимым условием для стимуляции и дальнейшей пролиферации Т лимфоцитов. Несмотря на стимуляцию, CD4^ Т клетки равномерно распределялись на конфлюэнтном слое СККМ. Наоборот, при удалении части СККМ с поверхности дна лунки с помощью скребка на сво бодной поверхности были обнаружены формирующиеся кластеры. Для исключения ингибирующей роли компонен тов внеклеточного матрикса конфлюэнтный слой СККМ под вергался лизису. При дальнейшем внесении Т клеток и АПК не наблюдалось сколько нибудь заметного снижения пролиферации лимфоцитов. С другой стороны, СККМ не оказывали какого либо влияния на пролиферацию Т лим фоцитов при их прямой стимуляции анти CD3 и анти CD28 антителами или IL 2.

Таким образом, авторы исследования сделали заключе ние, что конфлюэнтный слой ММСК является физическим препятствием для взаимодействия АПК и Т клеток, которое необходимо для активации и пролиферации лимфоцитов (рис.). Более того, было продемонстрировано, что подобный механизм не является универсальным для СККМ, а факта чески реализуется при культивировании лимфоцитов на кон флюэнтном слое разных типов клеток.

Имеются очевидные противоречия результатов данной работы с многочисленными предыдущими публикациями. Ранее была описана значительная супрессивная активность в экспериментальных системах in vitro, когда культивируе мые ММСК и Т лимфоциты были разделены полупроница емой мембраной (6, 7]. Очевидно, что в данной ситуации ММСК не могли являться механическим препятствием для формирования комплексов между АПК и Т клетками. Кроме того, наблюдения авторов, что ММСК не ингибируют пролиферацию Т лимфоцитов при их прямой стимуляции анти CD3 и анти CD28 антителами, также не соответству ют ранее полученным данным (3, 5].

Тем не менее, работа группы G. Li Pira et al. свидетель ствует, что исследования иммуносупрессивной активности ММСК in vitro необходимо проводить с использованием более совершенных экспериментальных систем. Если по лученные данные будут подтверждены в независимых ла бораториях, то, не исключено, что ингибирующая активность ММСК во многих ранее опубликованных работах имела не специфический характер.

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том II, 1У< 2, 2007

■ И I II II

I ■ I

Ш

Новости клеточных технологий

Формирование комплексов Т-кпетки-АПК является необходимым условием для индукции пролиферации лимфоцитов (А). Согласно концепции G. Li Pira et al., конфлюэнтный слой ММСК является механическим препятствием для формирования описываемых комплексов, что и обуславливает значительное снижение уровня пролиферации Т-клеток в ко-культуре in vitro (Б)

ЛИТЕРАТУРА:

1. Сергеев B.C. Иммунологические свойства мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия 2005; 2: 39 42.

2. Di Nicola М., Carlo Stella С., Magni М. et al. Human bone marrow stromal cells suppress T lymphocyte proliferation induced by cellular or nonspecific mitogenic stimuli. Blood 2002; 99: 3838 43.

3. Krampera М., Glennie S., Dyson J. et al. Bone marrow mesenchymal stem cells inhibit the response of naive and memory antigen specific T cells to their cognate peptide. Blood 2003; 101: 3722 9.

4. Inoue S., Popp F., Koehl G. et al. Immunomodulatory effects of mesenchymal stem cells in a rat organ transplant model. Transpl. 2006; 81: 1589-95.

5. Zappia E., Casazza S., Pedemonte E. et al. Mesenchymal stem cells ameliorate experimental autoimmune encephalomyelitis inducing T cell anergy. Blood 2005; 106: 175561.

6. Tse W., Pendleton J., Beyer W. et al. Suppression of allogeneic T cell proliferation by human marrow stromal cells: implications in transplantation. Transpl. 2003; 75: 389 97.

7. Djouad F., Plence P., Bony C. et al. Immunosuppressive effect of mesenchymal stem cells favors tumor growth in allogenic animals. Blood 2003; 102: 3837 44.

Подготовил B.C. Сергеев

По материалам: Li Pira G., Ivaldib F., Bottonec L, Quartod R. and Manca F. Human Bone Marrow Stromal Cells Hamper Specific Interactions of CD4 and CD8 T Lymphocytes with Antigen-Presenting Cells. Human Immunology 2006; 67(12): 976^85.

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том II, N° 2, 2007

А