CC BY
19
МИКРОБИОЛОГИЯ
©КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2019
Лахтин В. М., Лахтин М. В., Миронов А. Ю., Алёшкин В. А., Афанасьев С. С.
лектиновые популяции nk-клеток против вирусассоциированных опухолей (обзор литературы)
ФБУН «Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г. Н. Габричевского» Роспотребнадзора, 125212, Москва, Россия
Проведён анализ NK-клеток человека в связи с вирусассоциированными опухолями. В регуляции врождённого иммунитета важную роль играют распознающие полисахариды, гликоконъюгаты, гликопаттерны белки неиммуноглобулиновой природы и их комплексы - рецепторные лектины. Разнообразие популяций NK-клеток, в которых лектины функционируют с другими рецепторами, направлено на опухоли и вирусы. Эффективность и избирательность действия популяций NK-клеток может быть повышена в кооперации с адаптивным иммунитетом. Оценены встречаемость, перераспределение, в том числе под влиянием цитокинов, роль в организме лектиновых популяций NK-клеток, осуществляющих межклеточные взаимодействия и противоопухолевый иммунитет. Указано на широкие перспективы лектиновых и других доминирующих популяций NK-клеток сети врождённого иммунитета, являющихся основными в межклеточных взаимодействиях при реализации защиты организма в кооперации с клеточным и гуморальным иммунитетом. Взаимодействие (Cross-Talk) ключевых популяций NK-клеток, действующих в соответствии с механизмами гуморального иммунитета, является неразрывным постоянным и длительным (важным при терапии хронической патологии), обеспечивающим построение востребованных сочетанных противоопухолевых и противовирусных цитокиновых и цитотоксических ответов, что соответствует принципу действия «сеть-в-сети». Влияние на сеть NK-клеток лектиновых, Ig-подобных, цитотоксических, других регуляторных рецепторов и их лигандов (в том числе через перераспределение продукции цитокинов иммунокомпетентными клетками) перспективно для формирования в организме ранних продолжительных противоопухолевых и противовирусных процессов различного типа. Следует учитывать CD-разнообразие рецепторов лектиновых, Ig-подобных и других популяций NK-клеток с различным онтогенезом, вести поиск ключевых популяций NK-клеток у пациентов с целью отбора и конструирования оптимальных для него (контингента пациентов в эпидемиологически значимых случаях) лечебных и профилактических популяций NK-клеток (типа вариантов CAR-T). Указано на перспективы популяций NK-клеток в разработке новых противоопухолевых, противовирусных, вакцинных стратегий, препаратов и режимов их применения. К перспективным лигандам относятся пробиотические лектины.
Ключевые слова: взрослые; дети; цитомегаловирус (CMV); вирус Эпштейна-Барра (EBV); вирус иммунодефицита (HIV-1); вирус гепатита-С (HCV); дисбиоз; острая лейкемия; В-клеточные лимфомы; лим-фомы Беркита; гепатоклеточные карциномы (HCC); саркомы; рецепторные лектины; глико-конъюгаты; врождённый иммунитет; мукозальный иммунитет; киллерные T-лимфоциты (NK-клетки); популяции NK-клеток; моноциты; межклеточные взаимодействия; B-лимфоциты; T-лимфоциты; цитокины; противоопухолевые стратегии; антивирусные стратегии; DNA damage response (DDR); пробиотические лектины. Для цитирования: Лахтин В. М., Лахтин М. В., Миронов А. Ю., Алёшкин В. А., Афанасьев С. С. Рецепторные лектины против вирусассоциированных опухолей (обзор литературы). Клиническая лабораторная диагностика. 2019; 64 (5): 314-320. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0869-2084-2019-64-5-314-320 Lakhtin V. M., LakhtinM. V, MironovA. Yu., Aleshkin V. A., Аfanasiev S. S.
LECTIN POPULATIONS OF NK CELLS AGAINST VIRUSES-ASSOCIATED TUMORS ( REVIEW OF LITERATURE)
G. N. Gabrichevsky Research Institute for Epidemiology & Microbiology, 125212, Moscow, Russia
Analysis of the human NK (natural killers) cells and their functionally different populations in connection to tumor processes accompanied with viral infections is presented. Receptor lectins (non-immunoglobulin proteins and their complexes recognizing polysaccharides, glycoconjugates and glycopattern-containing molecules) play important role in regulation of innate immunity. Communicative diversity of NK-cell populations (in which lectins cofunction to other receptors) is directed against tumors and viruses. Effectiveness and selectivity of action of NK cell populations can be increased in cooperation together with adaptive immunity. Evaluations of occurrence, redistribution (also under influence of cytokines) and contribution of NK-populations (depending on lectin receptors recognition coupled to multifunctions of receptors) in respect of increasing antitumor and antiviral immune responces are given.
The data indicate extended prospects of lectin receptors (coupled to other type receptors) containing NK populations of the network compartment of innate immunity upon realization of different variants of organism protection in cooperation with cellular and humoral immunity. Such NK populations are the basis for further intercellular interactions. Innate immunity Cross-Talk, involving the leader NK cell populations acting according to humoral immunity mechanisms, acts on duty regime (importance for therapy of chronic pathology) that results in providing optimal combined antitumor and antiviral cytokine and cytotoxic responses according to the principle of action as «network-in-network». The influence network of lectin, Ig-like, cytotoxic, other regulator NK populations (also throuph redistribution ofproduction of cytokines by immunocompetent cells) is perspective for forming early prolongated antitumor and antiviral processes of different types in organism.
It is of importance to consider CD diversity of receptor repertuar of lectin, Ig-like and other NK populations revealing different ontogenesis as well as to seach patient key NK-populations to select and construct personally (or for contingents in cases of epidemiological significance) optimal therapeutic/prophylactic NK populations (like variants of CAR-T).
Для корреспонденции: Миронов Андрей Юрьевич, д-р мед. наук, проф., рук. отдела микробиологии; e-mail: [email protected]
MICROBIOLOGY
Aforementioned data indicate perspectiveness of NK cell populations in development of new antitumor/antiviral effective and .selective vaccine strategies, preparations and regimes of their applications. Probiotic lectins reveal features ofperspective ligands cofunctioning to network of NK cell populations.
Keywords: adults, children, cytomegalovirus (CMV); DNA damage response (DDR); dysbiosis; Epstein-Barr virus (EBV);
human immunodeficiency virus (HIV-1); hepatitis C virus (HCV); acute leukemiya; B cell lymphomas; Burkitt lymphoma; hepatocellular carcinomas (HCC); sarcomas; C-type lectins (CLR); innate immunity; mucosal immunity; killer T-lymphocytes; NK cells; monocytes; dendritic cells (DC); macrophages; intercellular communications; cytokines; antitumor strategies; antiviral strategies; probiotic lectins. For citation: Lakhtin V. M., Lakhtin M. V., Mironov A. Yu., Aleshkin V. A., Afanasiev S. S. Lectin populations of NK cells against tumors coupled to viral infections (review of literature). Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika (Russian Clinical Laboratory Diagnostics). 2019;64 (5): 314-320. (in Russ.) DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0869-2084-2019-64-5-314-320
For correspondence: MironovA.Yu., Dr. Sci. Med., Professor, Head of the department for microbiology; e-mail: [email protected]
Information about authors:
Lakhtin V. M. http://orcid.org/ Lakhtin M. V. http://orcid.org/
Mironov Andrey Yu. http://orcid.org/0000-0002-8544-5230 Aleshkin V. A. http://orcid.org/ Afanasiev S. S. http://orcid.org/
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgment. The study had no sponsorship.
Received 21.01.2019 Accepted 20.02.2019
Растёт интерес к врождённому иммунитету, неразрывно связанному с адаптивным иммунитетом и обусловливающим дополнительную защиту организма [3,13,16,24]. Межклеточные взаимодействия врождённого иммунитета с участием популяций NK (natural кШе^)-клеток привлекают особое внимание в связи с их антимикробным, противовирусным, противоопухолевым потенциалом. В регуляции гумораль-ногшо иммунитета важную роль играют распознающие паттерны рецепторы, к которым относятся рецепторные лекти-ны (РЛ) C-типа [Са2+-зависимые], распознающие паттерны углеводов и гликоконъюгатов (ГК) [3, 4].
Разнообразие РЛ с различной специфичностью к ГК-паттернам, являющихся биомаркёрами субпопуляций имму-нокомпетентных клеток, используется в стратегиях против вирусов, бактерий, грибов, простейших, гельминтов, опухолей системы кроветворения (лейкемий, лимфом, миелом), солидных опухолей (рак яичников, шейки матки, простаты, мочевого пузыря, поджелудочной железы, кишечника, печени, почек, молочной железы, кожи и др.) [3, 4]. Описаны опухоли человека, вызываемые вирусами. До 2% новообразований в мире связано с вирусом Эпштейна-Барра (EBV) [25].
Роль распознающих гликопаттерновые мишени популяций NK-клеток при опухолях, индуцированных вирусами, остается недостаточно исследованной [3, 4].
Следует оценить роль лектиновых популяций NK-клеток в сочетании с другими иммунокомпетентными клетками против опухолей, вызванных вирусами.
Вирусы, опухоли, РЛ, популяции NK-клеток, рассмотренные в обзоре. К онкогенным вирусам относятся аре-навирусы: вирус лимфоцитарного хориоменингита (LCMV), герпесвирусы: цитомегаловирус (CMV), вызывающий острую лейкемию, В-клеточные лимфомы, системные инфекции с другими вирусами; EBV, вызывающий инфекционный мононуклеоз, назофарингеальную карциному, лимфому Беркита [6, 25]; паповавирусы: папиломмавирусы человека (HPV), вызывающие рак шейки матки; поксвирусы: вирус оспы коровы, вирус оспы мышей, осповакцины (VACV) [16, 24]; ретровирусы: вирус иммунодефицита человека (HIV-1 и 2), вызывающий лимфомы и в ассоциации CMV прогрес-сирование ВИЧ-инфекции, флавивирусы: вирус гепатита С (HCV), вызывающий гепатоклеточную карциному; вирус гепатита В (HBV) и вирус гепатита 5 (HDV), вызывающий
карциному печени [22]; тогавирусы: вирус чикунгунья, вызывающий саркому [21].
Разнообразие, онтогенез, экспрессия антигенов у лектиновых популяций NK-клеток, роль лектиновых популяций NK-клеток в гуморальном иммунитете. РЛ типа NKG2 - трансмембранные гликопротеины II типа, кодируемые на 12 хромосоме человека. Гены CD94 и NKG2 кластеризованы в NK-генном комплексе (NKC) в хромосомном генном кластере 12p12-p13, связанным с функционированием гетеродимерных CD94NKG2-рецепторов, кодирующем лектиновый внеклеточный и цито-плазматический домены, инициирующие взаимодействие NK-клеток и субпопуляций T-клеток. Лектины подсемейства активирующих рецепторов NKG2D экспрессированы на NK-клетках, NK-T-клетках (NKT), субпопуляциях у5+-Т-клеток (табл. 1), активированных CD^-клетках (возможен синергизм с системой комплемента человека [18]), ряде аутореактивных CD^-клеток и других иммунокомпетентных клетках [37]. Противоопухолевый и противовирусный иммунный ответ запускают популяции миелоидных клеток, моноцитов, NK-клеток, регулируемые посредством МНС-класс-1-молекул. NK-клетки подсемейства РЛ NKG2 представлены лектинами и их производными в составе NKG2A/B/C/D/E/H. A, B, D - ингибиторы определённых межклеточных путей (через ITIM в РЛ, влияющих на SHP^Tyr-фосфатазу); С, F, E, H - активаторы других межклеточных путей (с участием ITAM-несущих адаптерных белков DAP12 и DAP10, передачу сигнала через зависимые от протеин-Tyr-киназы пути метаболизма) [4, 9, 10, 13, 24].
Разнообразие лектиновых популяций NK-клеток обусловлено экспрессией генов NKG2, KIR, NKp (природных ци-тотоксических рецепторов NCR), CD на клетках и различием фенотипов взаимодействующих молекул, в том числе в составе ди- и олигомерных гомо- и гетероструктур, подобных CD94NKG, тетрамерным HLA-E и генетических вариантов РЛ (мультиаллельных типа NKG2C1/2/3; фенотипа NKG2E в виде двух альтернативных сплайсинговых форм NKG2E и NKG2H [24], постепенно проявляющихся в условиях постгеномных изменений, при конструировании генетических химерных продуктов: укороченных (NKG2Ce - С-концевая укороченная форма NKG2C3); внеклеточных, трансмембранных, внутриклеточных доменов РЛ (NKG2F, экспрессирующегося только как внутриклеточная форма), продуктов генетических карт контактов CD94-NKG2 [10, 24, 35, 36].
МИКРОБИОЛОГИЯ
В модуляции НЬА-класса-I собственных для организма молекул участвуют рецепторы NKG2 и KIR (киллерные Ig-подобные рецепторы) NK-клеток и их лиганды. Лиганды располаются на различных клетках-партнерах, растворимые лиганды на тех же клетках, что и рецепторы [24,37]. Сигналы, возникающие при взаимодействии между рецепторами CD94+NKG2+ (или KIR) и МНС-класс-1-гликопротеинами в ответ на появление в организме аномальных паттерновых лиган-дов регулируют активность популяций NK-клеток. Различие взаимодействий, реализация памяти NK-клеток генетически предопределено. Геном млекопитающих характеризуется умеренно разнообразными генами NKG2 на фоне высоко вариабельных генов KIR [35]. Полиморфизм гена NKG2D обеспечивает NK-клеточную цитотоксичность, например, в связи с восприимчивостью к раку, вызваному HPV [11]. У человека прогрессирует развитие ограниченных функций системы MHC-E/NKG2 на фоне расширения функций системы MHC-I/ KIR [35]. В заражённых вирусами клетках, как в случае CMV, экспрессия классического лейкоцитарного антигена человека НЬА-класса-I резко снижается при участии ингибиторных KIR-рецепторов, а неклассического антигена HLA-E (экс-прессирован на опухолевых клетках, служит участком связывания РЛ) устойчива, поддерживается активирующими NKG2-рецепторами [8, 10, 24, 35].
Лектиновые популяции NK-клеток функционально различны. Они направлены на различные вирусы и клеточные мишени. Имеет место соответствие популяций NK-клеток с соответствующими наборами лектиновых и других рецепторов для вида. Наблюдается паттерновое соответствие взаимодействия лектиновых Ly49H+ NK-клеток мыши против CMV мыши [24]. Популяции NK-клеток человека и макак несущие РЛ отличаются по действию на HIV-1 или SIV [35]. Имеют место скоординированные взаимодействия лектиновых популяций NK-клеток и системы комплемента с вероятным участием ГК-распознающих субизотипов С4в и С4а [1, 15, 18]. Дифферен-цировка NK-клеток зависит от возраста [21]. NK-популяции различаются в зависимости от возраста, играют повышенную роль в развитии адаптивного гуморального иммунитета у детей [5, 23]. Отмечены различия фенотипов NK-популяций в связи с полом [29]. Системы РЛ и экспонирующих их NK и других миелоидных клеток различаются, в зависимости от возраста [5, 7, 21, 24, 29, 31]. Популяции NK-клеток определяются наборами лектиновых, Ig-подобных, цитотоксических и других рецепторных маркёров (NKG2, KIR, NKp, CD), соотношением их экспрессии, стадией развития, зрелостью.
Развитие NK-клеток от общего лимфоидного предшественника проходит ряд стадий. Появление CD122 (ß-цепи рецептора ИЛ-15) означает начало дифференцировки предшественника в направлении NK-клеток. При дифференци-ровке NK-клеток происходит прогрессивное экспонирование
CD16P CD5^ ^^^ NKP46 (NCRP CD335X NKP44 (N^ CD336); NKG2D (экспрессирован на всех NK-клетках человека, участвует во взаимодействии Cross-Talk лимфоидных и мие-лоидных клеток [32]), CD16 и KIR [21]. Среди перечисленных стадий развития 4 и 5 являются главными для клеток периферической крови и характеризуются появлением CD56bright и CD56dim, соответственно. CD56bnght NK-популяции характеризуются высокой степенью экспрессии CD94. CD56dim NK-клетки соответствуют KIR- и CD^-популяциям, как наиболее зрелым, превращающимся в цитотоксические клетки, которые становятся окончательно зрелыми и экспрессируют CD57.
NKG2-рецепторы NK-клеток встречаются у субпопуляций Т-лимфоцитов, что предполагает согласованное функционирование NK-клеток и Т-лимфоцитов [10]. NKG2H экспресси-рован у ряда моноцитов периферической крови, в большей степени обнаруживается у T-клеток, стимулируемых анти-CDj-антителами [10].
Противоопухолевые и противовирусные ответы фенотипов NK-популяций. На адаптивную экспрессию РЛ и распределение типов РЛ между популяциями иммуноком-петентных клеток оказывают влияние состояние организма (наследственность, возраст, пол, иммунный статус и др.), наличие патологии, типы вирусов и опухолей [7, 8, 31]. Уровни экспрессии CD94+NKG2C-/NKG2A+, NKG2D, NKp^CNCR^ CD337), NKp46 на NK-клетках с возрастом снижаются [29, 31].
Важными и наиболее изученными популяциями NK-клеток с РЛ Ж^-подсемейства являются NKG2A+, NKG2C+, NKG2D+. Их роль и участие в противоопухолевом иммунитете на фоне вирусных инфекций представлена в таблице. Известны и другие сочетания типов РЛ в популяциях NK-клеток [9, 10, 31, 35].
Антигены CD популяций NK-клеток. CD функционируют с РЛ на NK-клетках и в составе их популяций. РЛ в сочетании с CD идентифицируются как биомаркёры популяций имму-нокомпетентных клеток [3, 4]. CD разнообразят фенотипы популяций NK-клеток, характеризуют первичные или вторичные источники NK-клеток: костный мозг, лимфоидные ткани, кровь. Отметим свойства CD:
- CD3 и CD20 - маркёры Т- и В-клеток; отсутствуют у NK-клеток.
- CD11b-CD27+; CD11b-CD27+ - маркёры незрелых NK-клеток [16].
- CD56bгightNKG2C+-популяция, способная к экспансии у лиц с носительством CMV; клетки проявляют ингибиторные Ig-подобные РЛ (KIR и leukocyte Ig-like receptor [LILRB1]), специфичные к НЬА-класса-1-молекулам (на фоне низких уровней активирующих рецепторов NKp46 и NKp30) [24]; CD56bright - маркёр незрелых NK-клеток (более 90% NK-клеток, способны трансформироваться в зрелые) [9].
- CD56dim/CD57+NKG2C+-популяции (зрелые, цитотокси-ческие) выявлены у пациента с CMV и лимфомой [9, 26]; у мужчин выявлено повышено содержание NK-клеток, в том числе NK-клеток CD56dim, CD57+ [29]; CD57 - маркёр дифференцированных NK-клеток [28]; CD56dim-популяции экспрессируют ингибирующий CD^NKG^-рецептор, у лиц, инфицированных CMV экспрессируют активирующий CD94NKG2C-рецептор и ингибиторный KIR [9].
- CD69+; CD69 - маркёр активации дифференцировки NK-клеток [16].
- CD94+NKG2+ - реагирующий с HLA-E ингибирующий гетеродимер CD94NKG2A и активирующий гетеродимер CD94NKG2C [9, 21, 24], которые альтернативно функционируют с близкородственным HLA-E-рецептором [24]. CD94 играет ключевую роль в защите от вирусов, с вовлечением активирующих рецепторов CD94+NKG2+ [24]. ингибирующий CD^/NKG^-рецептор и антивирующий CD94/NKG2C-рецептор Используют те же механизмы, что и рецепторы KIR (проявление лектиноподобных свойств у KIR) для угнетения или активации цитотоксичности NK-клеток.
- CD94+NKG2A+, NKG2D+, NKp46+- альтернативно функционирующие популяции NK-клеток [21, 32].
Цитокины и NK-популяции. Врождённый противоопухолевый иммунитет реализуется через модуляцию сети цитокинов организма, в результате чего в месте локализации опухоли продуцируются цитотоксические для опухолевых клеток факторы. Индуцируется продукция NK-клетками ИФНу [5, 13, 14, 17, 19 - 21, 26], ФНО [13, 21, 26]. Контроль NK-клеток осуществляется ИЛ-2, ИЛ-5, ИЛ-12, ИЛ-13, ИЛ-15, ИЛ-18 [13, 21, 27] c участием колониестимулирующего фактора-1 (CSF1) [33]. ИЛ-15 является ключевым для дифференцировки и выживания NK-клеток; потенцирует цитотоксичность NKG2-популяций [5, 21, 27]. На супрессию функций NK-клеток оказывает влияние TGFp (transforming growth factor) опухолевой природы [7, 36]. Опухолевой CSF1 индуцирует на инфильтрующих опухоль макрофагах появление RAE-15 - специфического лиганда, регулирующего NKG^-популяции [33].
Способность NK-клеток продуцировать цитокины связана со стадией их развития. CD56bright NK-популяции определённой стадии зрелости эффективно продуцируют цитокины в ответ на стимулирующие их сигналы. CD56dim NK-клетки ещё более эффективны в выработке цитокинов при участии активирующих межклеточные пути защиты других NK-популяций с РЛ [21]. ФНОа продуцируется NK-клетками при их дифференцировке, способность продуцировать ИФНу приобретается позднее - на фоне конкуренции с экспрессией CD56 и снижения продукции ИЛ-5 и ИЛ-13 [21].
Цитотоксические факторы популяций NK-клеток. При дифференцировке фенотипов в соответствующие усилению цитотоксичности популяции NK-клеток высвобождаются гранзимы А, В, К, перфорин, другие противоопухолевые агенты [5, 16, 20], которые противостоят опухолевым факторам: лактатдегидрогеназам, TGFß, CSF1 и др. [7, 33, 36].
Популяции NK-клеток с противоопухолевой и противовирусной активностью
Противовирусная активность:
- CD94+NKG2C+ - против ретровирусов (HIV-1) [9, 28, 35].
- NKG2A+KIR- - против герпесвирусов, ограничивают репликацию EBV [25].
- CD94+NKG2+ - против поксвирусов [24].
Противоопухолевая активность:
- ]ЧКй2С+-популяции здоровых людей с повышенной противоопухолевой цитотоксичностью (как в случаях латентного CMV): стимуляция накопления и экспансии в организме
[5, 8].
- NKG2D на моноцитах крови - важные факторы борьбы с карциномами (HCV-индуциированными HCC) [7].
- NKG^-популяции: накопление сети лектиновых NK-популяций, усиливающих противовирусную защиту организма от EBV, в сочетании с yöT-клетками [9].
- NK-клетки цитотоксические лимфоцитарные против EBV-ассоциированных опухолей [9].
- Против глиобластомы: лактатдегидрогеназа индуцирует появление NKG2D+-моноцитов в крови здоровых и больных людей [7].
Диагностика противоопухолевого и противовирусного статуса организма
- Диагностика статуса при заражении детей хроническим гепатитом В (CHB) по наличию дефектных NK-клеток; при гепатите В - сниженная экспрессия NKp30 на NK-клетках, ведущая к ослаблению популяций дендритных и NK-клеткок и снижению продукции ИФНу [17].
- Сочетанные KIR+ и NKG^-популяции в диагностике инфекционного мононуклеоза, инициированного CMV или EBV [9].
- Выявление сложных популяций NK-клеток, сочетающих РЛ с CD и другими типами рецепторов.
Использование NK-клеток против вирусов и опухолей. Данные стратегии включают динамичное перераспределение популяций NK-клеток (временное или устойчивое усиление одних на фоне ослабления экспрессии других, с учётом направленности на опухолевые мишени и их окружение, кооперации врождённого и адаптивного иммунитета), в зависимости от конкретных обстоятельств, в конечном счёте, направленное на положительный результат. В качестве положительного результата рассматривается предотвращение развития опухолевого процесса, локализация опухоли, приостановка её роста (переход от остро протекающих процессов к латентным), снижение потенциала к метастазированию, повышение и пролонгирование качества жизни (в том числе на фоне инфекций и другой патологии).
Дифференцированные зрелые популяции NK-клеток способны продуцировать цитотоксические противоопухолевые и противовирусные факторы, сбалансированные наборы ци-токинов с потенциалом широкого лечебного действия. Ин-
MICROBIOLOGY
дукторами продукции популяциями NK-клеток защитных факторов могут служить аналоги с подобным вакцине действием цитотоксических опухолевых факторов.
Популяции NK-клеток функционируют совместно с другими клеточными (CD^-клетки, клетки крови и др.) и более сложными системами врождённого и адаптивного иммунитета. Важную профилактическую и тактическую (подготовленные ответы на опухоль и вирусы) роль во врождённом иммунитете играет накопление в организме, например, в крови противоопухолевых и противовирусных циркулирующих моноцитов с последующей их доставкой к опухоли; накопление и экспансия подготовленных NK-клеток в микроокружение опухоли, экспансия DC и макрофагов в виде инфильтратов опухолевого пространства.
Мультифункциональность вирусных включений в геном человека, в том числе их физиологическая роль для организма, малоизучена, как в случае эндогенных ретровирусов составляющих около 8% повторов в геноме человека [15]. Поскольку такие включения и гены базисной защиты (компоненты комплемента С4В и С4А, реагирующие с ГК) располагаются рядом, есть основания предполагать их единое функционирование [1,15]). Результатом такой защиты может быть появление и длительное присутствие в организме сдерживающих размножение вирусов популяций NK-клеток с защитным набором лектиновых и других рецепторов. Примером могут служить сероположительные здоровые люди с латентной CMV-инфекцией. Более 90% взрослых людей бессимптомно переносят EBV [6]. В организме функционирует адаптивный набор основных терапевтически значимых защитных NK- и других клеточных популяций. Открываются перспективы их использования против вирусов и опухолей.
Отмечается широкий потенциал физиологического и фармакологического действия NK-популяций с экспрессирован-ными РЛ. NKG^-рецепторы в паре с лигандами формируют метаболическую надзорную ось взаимосвязи между лимфо-идными и миелоидными иммунокомпетентными клетками; стимулируют цитотоксический ответ через NKp^-рецепторы NK-клеток и цитотоксические рецепторы Т-клеток; индуцируют наборы противоопухолевых и противовирусных цито-кинов; поддерживают пролиферацию и выживание эффек-торных клеток [32]. Многообразие врождённого иммунитета с участием индуцированных популяций NK-клеток через модуляцию у них наборов РЛ показано в табл. 1. Это может быть использовано при выработке путей и стратегий борьбы с опухолями, ассоциированными с вирусами (в том числе через прямое противовирусное действие). В результате достигается экспансия необходимых NK-клеточных типов и популяций памяти NK-клеточного защитного отдела [9, 12, 13, 24].
Перспективы использования популяций NK-клеток (см. таблицу):
- NKG^-популяции для создания новых противовирусных стратегий (борьба с HIV-1) [28, 35].
- Направленное использование NKG^-популяций (моноцитов крови; клеток эпителия кишечника) против опухолей с использованием NKG^-рецепторов надзорных эффектор-ных NK-клеток, постоянно мониторирующих появление на стрессовых клетках опухолевых лигандов - предвестников опухолей [7, 12]. Клетки, экспрессирующие NKG^-лиганды, распознаются и элиминируются надзорными клетками, что предотвращает карциногенез, например, развитие рака прямой кишки [12].
- Противоопухолевое использование лигандов для NKG2C [30].
- Использование популяции CD56bnghtNKG2A+ в лечении EBV-ассоциированных В-клеточных лимфом [19].
- Лечение пациентов с острой лимфобластической лейкемией путём восстановления и увеличения численности по-
МИКРОБИОЛОГИЯ
Лектиновые популяции nK-клеток в защите от опухолей, сцепленных с вирусными инфекциями
Вирус Объекты анализа Популяции NK-клеток Роль популяций NK-клеток в противоопухолевой и противовирусной защите
CMV 221.AEH (трансфецированные HLA-E+- NKG2C+NKG2A- NK-цитотоксичность втрое выше, чем у нетранс-
клетки лимфомы человека) фецированных клеток HLA-E+721.221; ответ NK (дегрануляция, продукция ИНФу) локализован в NKG^-популяции; 221.AEH и ИЛ-15 способствует экспансии популяции в организме, усиливают NK-цитотоксичность против HLA-E+ опухолевых клеток [5, 30]
CMV В-клеточные лимфомы мышей NKG2C+ После аллогенной трансплантации CMV инициирует действие популяции, независимо от онколизиса, связанного с сигналлингом ИЛ-15 [27]
CMV Периферическая Т-клеточная лимфома пациента CD56dim/CD57+NKG2C+ После переливания крови и реактивации CMV, популяция через 2 года увеличивается до 33% всех лимфоцитов; продуцирует ФНОа и ИФНу против клеток лейкемической Т-клеточной лимфомы [26]
CMV CMV-инфецированные клетки эндотелия NKG2C+ Характер модуляции популяции зависит от типа
аорты доноров почек CMV-инфецированных клеток; дегрануляция клеток инициируется CMV-инфецированными клетками эндотелия сосудов [8]
CMV CMV-инфецированные полученные из KIR2DL+ KIR^^-популяция (но не NKG2C+) влияет на
моноцитов человека дендритные клетки KIR+NKG2t.+, KIR+NKG2A+, KIR- инфецированные DC [8]
(DC) NKG2C-NKG2A+ KIR+NKG^-популяция не влияет на ответ KIR-
NKG^NKG^-популяции против EBV [9]
CMV Лимфомы CD57+NKG2C+ экспансия популяции в ответ на CMV [28]
HCV Пациенты с гепатоклеточной карциномой (HCC) NKG2D+ Повышение экспрессии NKG2D на моноцитах крови пациентов является основанием действия
Ксенографты HCC NK92 (химерные TN-клетки с NKCC2D +) популяции против опухолей с лигандами для NKG2D [7] Химерная популяция с устойчивой экспрессией NKG2D и продукцией ИФНу сконструирована как резистентная к TGFß-супрессии и эффективная против TGFß-продуцирующих опухолевых клеток и роста опухоли in vivo [36]
HPV аногенитальным рак NKG2D+ Усиление NKG^-обусловленной цитотоксично-сти и сниженной восприимчивости к раку [11]
HPV рак шейки матки NK-популяции Атака опухоли NK-клетками [34]
EBV Клетки, характерные для инфекционных мононуклеозов; лимфома Беркета I типа CD94NKG2C+ участвует в альтернативном yS-T-клеткам пути защиты организма, в синергичном сочетании с yS-T-клетками [9]
EBV В-клеточная лимфома, «гуманизированная» мышиная В-клеточная лимфома CD,1*' NKG..+ 56 2Д Высвобождение ИФНу популяцией и её кооперация с NKp44-рецепторами создают условия для ингибирования В-клеточной трансформации [19]
EBV СМ^серо(негативные и позитивные) KIR+ NKG2C+NKG2A- Выраженная стимуляция в присутствии EBV
доноры активации и пролиферации NK-популяции [9]
LCMV Опухоли мышей nK-клетки усиление цитотоксичности NK-клеток (в отличие от VACV) в ответ на присутствие вирусов [16].
VACV nkg2A+; CDllb-; CD27+; CDe+ В присутствии вирусов популяции с NKG2A экспрессируются сильнее, чем у LCMV-стимулированных NK-клеток (слабое усиление цитотоксичности NK-клеток; сниженные дифференциация NK-клеток и продукция гранзима-B и перфорина); NKVACV-клетки - менее дифференцированные, чем NKLCMV, со сниженной экспрессией CD69 [16]
- Использование популяций NK-клеток на основе оргологов и паралогов РЛ млекопитающих для терапии пациентов [35].
- Применение противоопухолевых генетически модифицированных химерных NK-клеток - CAR-T-клеток (например, с экспрессированным химерным рецептором TN, включающим внеклеточный и трансмембранный домены TGFp-типа-П-рецептора и внутриклеточный домен NK-клеточного активирующего рецептора NKG2D [36]).
пуляции NK-клеток с экспрессией CD158a, CD158b, перфорина, гранзима K среди популяций NK-клеток, отличающихся экспрессией типов гранзима [20].
- Переливание крови с популяциями NK-клеток направленными на опухоли системы кроветворения [27].
- Направленная с вовлечением NK-популяций регуляция взаимодействий адаптерами (например, DAP12 и DAP10 [10; 24; 30]).
Перспективны профилактические и терапевтические возможности предотвращения перехода от дисбиотических состояний мукозальных биотопов открытых полостей организма к онкогенезу, в том числе с участием активирующей DDR-путь (DNA damage response) системы NKG^/NKG^-лиганды популяций NK-клеток и действия пробиотических лектинов (ПЛ), характеризующихся цитокинподобной активностью [2, 11, 12]. Поскольку при дисбиозах ПЛ избирательно направлены на условно-патогенные микробы и могут выполнять функции пробиотиков при отсутствии пробиотической микрофлоры в мукозальных биотопах на фоне присутствия в биотопах HPV - потенциальных индукторов рака шейки матки, ожидаем противоопухолевый и противовирусный синергизм ПЛ и NKG^-обусловленной цитотоксичности, снижающей восприимчивость к раку [2, 11].
Заключение. Приведённые данные указывают на широкие перспективы лектиновых и других популяций NK-клеток, являющихся основными в межклеточных взаимодействиях для реализации надстроечных множественных вариантов защиты организма в кооперации как с популяциями клеток других типов врождённого иммунитета, так и с сетью адаптивного клеточного иммунитета. Взаимодействие путей основных NK-популяций врождённого иммунитета с надстроечными путями адаптивного иммунитета является неразрывным и сбалансированным в построении противоопухолевых и противовирусных согласованных цитокиновых ответов и соответствует принципу действия «сеть-в-сети». Влияние на сеть NK-популяций лектиновых, Ig-подобных, цитотоксических, CD и других рецепторов, рецепторных лигандов межклеточных взаимодействий перспективно для формирования в организме востребованных ранних продолжительных противоопухолевых и противовирусных процессов различного типа. Целесообразно оценивать имеющийся спектр популяций NK-клеток для отбора потенциальных терапевтических NK-популяций; выработки сочетанных режимов лечения; конструирования максимально эффективных и селективных терапевтических клеточно-цитокиновых комбинаций с участием NK-популяций типа CAR-T. Приведённые данные важны при разработке противоопухолевых, противовирусных, вакцинных препаратов и стратегий. К перспективным лигандам относятся ПЛ.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
ЛИТЕРАТУРА (пп. 5-37 см. REFERENCES)
1. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Алёшкин В.А. Новые гликоконъюгаты-распознающие системы в прогнозировании антиинфекционного интерактома человека. Здоровье и образование вXXI веке. 2015; 17 (4): 378-83.
2. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Байракова А.Л., Алёшкин В.А., Афанасьев М.С. Кандидные маркёры болезней урогенитальных биотопов: реактивность к лектинам пробиоти-ков. Acta Biomedica Scientifica. 2018; 3 (1): 49-53.
3. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Алёшкин В.А., Миронов А.Ю. Лектины и гликоконъюгаты в презентации антигенов и защите от патогенов (обзор литературы). Клиническая лабораторная диагностика. 2018; 10: 619-25.
4. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Алёшкин В.А., Афанасьев М.С., Афанасьев С.С. Лектины в антираковых стратегиях. Acta Biomedica Scientifica. 2018; 3 (4): 69-77.
REFERENCES
1. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanasiev S.S., Aleshkin V.A. New glycoconjugates-recognizing systems in prognosis of antiinfectious interactome of human. Zdorov'e i obrazovanie vXXI veke. 2015; 17 (4): 378-83. (in Russian)
MICROBIOLOGY
2. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanasiev S.S., Bayrakova A.L., Aleshkin V.A., Afanasiev M.S. Candida markers of urogenital biotopes diseases: reactivity to lectins of probiotics. Acta Biomedica Scientifica. 2018; 3 (1): 49-53. (in Russian)
3. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanasiev S.S., Aleshkin V.A., Mironov A.Yu. Lectins and glycoconjugates in presentation of antigens and protection against pathogens : a review. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2018; 63 (10): 619-25. (in Russian)
4. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M, Aleshkin V.A, Afanasiev S.S. Lectins in anticancer strategies. Acta Biomedica Scientifica. 2018; 3 (4): 69-77. (in Russian)
5. Bigley A.B., Rezvani K., Shah N., Sekine T., Balneger N., Pistillo M. et al. Latent cytomegalovirus infection enhances anti-tumour cytotoxicity through accumulation of NKG2C+ NK cells in healthy humans. Clin. Exp. Immunol. 2016; 185 (2): 239-51.
6. Chijioke O., Landtwing V., Münz C. NK Cell Influence on the Outcome of Primary Epstein-Barr Virus Infection. Front. Immunol. 2016; 7: 323
7. Crane C.A., Austgen K., Haberthur K., Hofmann C., Moyes K.W., Avanesyan L., et al. Immune evasion mediated by tumor-derived lactate dehydrogenase induction of NKG2D ligands on myeloid cells in glioblastoma patients. Proc. Natl Acad. Sci. U S A. 2014; 111 (35): 12823-8.
8. Djaoud Z., Riou R., Gavlovsky P.J., Mehlal S., Bressollette C., Gérard N. et al. Cytomegalovirus-Infected Primary Endothelial Cells Trigger NKG2C+ Natural Killer Cells. J. Innate Immun. 2016; 8 (4): 374-85.
9. Djaoud Z., Guethlein L. A., Horowitz A., Azzi T., Nemat-Gorgani N., Olive D., Nadal D. et al. Two alternate strategies for innate immunity to Epstein-Barr virus: One using NK cells and the other NK cells and yS T cells. J. Exp. Med. 2017; 214 (6): 1827-41.
10. Dukovska D., Fernández-Soto D., Valés-Gómez M., Reyburn H. T. NKG2H-Expressing T Cells Negatively Regulate Immune Responses. Front. Immunol. 2018; 9: 390.
11. Espinoza J.L., Nguyen V.H., Ichimura H., Pham T.T., Nguyen C.H., Pham T.V. et al. A functional polymorphism in the NKG2D gene modulates NK-cell cytotoxicity and is associated with susceptibility to Human Papilloma Virus-related cancers. Sci. Rep. 2016; 6: 39231.
12. Espinoza J.L., Minami M. Sensing Bacterial-Induced DNA Damaging Effects via Natural Killer Group 2 Member D Immune Receptor: From Dysbiosis to Autoimmunity and Carcinogenesis. Front. Immunol. 2018; 9: 52.
13. Fehniger T.A., Cooper M.A. Harnessing NK cell memory for cancer immunotherapy. Trends Immunol. 2016; 37(12):877-88.
14. Georgountzou A., Papadopoulos N.G. Postnatal Innate Immune Development: From Birth to Adulthood. Front. Immunol. 2017; 8: 957.
15. Grandi N., Cadeddu M., Pisano M.P., Esposito F., Blomberg J., Tramontano E. Identification of a novel HERV-K(HML10): Comprehensive characterization and comparative analysis in non-human primates provide insights about HML10 proviruses structure and diffusion. Mob. DNA. 2017; 8: 15.
16. Hatfield S.D., Daniels K.A., O'Donnell C.L., Waggoner S.N., Welsh R.M. Weak vaccinia virus-induced NK cell regulation of CD4 T cells is associated with reduced NK cell differentiation and cytolytic activity. Virology. 519: 131-44.
17. Heiberg I.L., Pallett L.J., Winther T.N., H0gh B., Maini M.K., Peppa D. Defective natural killer cell anti-viral capacity in paediatric HBV infection. Clin. Exp. Immunol. 2015; 179 (3): 466-76.
18. Janelle V., Langlois M.P., Tarrab E., Lapierre P., Poliquin L., Lamarre A. Transient complement inhibition promotes a tumor-specific immune response through the implication of natural killer cells. Cancer Immunol. Res. 2014; 2 (3): 200-6.
20. Koltan S., Debski R., Koltan A., Grzesk E., Tejza B., Eljaszewicz A. et al. Phenotype of NK cells determined on the basis of selected im-munological parameters in children treated due to acute lymphoblas-tic leukemia. Medicine (Baltimore). 2015; 94 (52): e2369.
21. Mahapatra S., Mace E.M., Minard C.G., Forbes L.R., Vargas-Hernandez A., Duryea T.K. et al. High-resolution phenotyping identifies NK cell subsets that distinguish healthy children from adults. 2017; 12 (8): e0181134.
22. Malone D.F.G., Lunemann S., Hengst J., Ljunggren H.G., Manns
МИКРОБИОЛОГИЯ
M.P., Sandberg J.K. et al. Cytomegalovirus-Driven Adaptive-Like Natural Killer Cell Expansions Are Unaffected by Concurrent Chronic Hepatitis Virus Infections. Front. Immunol. 2017; 8: 525.
23. Martinez D. R., Permar S. R., Fouda G. G. Contrasting Adult and Infant Immune Responses to HIV Infection and Vaccination. Clin. Vaccine Immunol. 2015; 23 (2): 84-94.
24. Muntasell A., Vilches C. Angulo A. López-Botet M. Adaptive reconfiguration of the human NK-cell compartment in response to cytomegalovirus: a different perspective of the host-pathogen interaction. Eur. J. Immunol. 2013; 43 (5): 1133-41.
25. Münz C. Epstein-Barr Virus-Specific Immune Control by Innate Lymphocytes. Front. Immunol. 2017; 8: 1658.
26. Muta T., Yoshihiro T., Jinnouchi F., Aoki K., Kochi Y., Shima T. et al. Expansion of NKG2C-expressing natural killer cells after umbilical cord blood transplantation in a patient with peripheral T-cell lymphoma with cytotoxic molecules. Intern. Med. 2018; 57 (6): 861-6.
27. Peled J. U., Jenq R. R. Not just leukemia: CMV may protect against lymphoma recurrence after allogeneic transplant. Leuk. Lymphoma. 2017; 58 (4): 759-61.
28. Peppa D. Natural killer cells in human immunodeficiency virus-1 infection: spotlight on the impact of human cytomegalovirus. Front. Immunol. 2017; 8: 1322.
29. Phan M.T., Chun S., Kim S.H., Ali A.K., Lee S.H., Kim S. et al. Natural killer cell subsets and receptor expression in peripheral blood mononuclear cells of a healthy Korean population: Reference range, influence of age and sex, and correlation between NK cell receptors and cytotoxicity. Hum. Immunol. 2017; 78 (2): 103-12.
30. Pupuleku A., Costa-García M., Farré D., Hengel H., Angulo A.,
Muntasell A. et al. Elusive Role of the CD94/NKG2C NK cell receptor in the response to cytomegalovirus: novel experimental observations in a reporter cell system. Front. Immunol. 2017; 8: 1317.
31. Sundström Y., Nilsson C., Lilja G., Kärre K., Troye-Blomberg M., Berg L. The expression of human natural killer cell receptors in early life. Scand. J. Immunol. 2007; 66 (2-3): 335-44.
32. Stojanovic A., Correia M.P., Cerwenka A. The NKG2D/NKG2DL Axis in the crosstalk between lymphoid and myeloid cells in health and disease. Front. Immunol. 2018; 9: 827.
33. Thompson T.W., Jackson B.T., Li P. J., Wang J., Kim A.B., Huang K.T.H. et al. Tumor-derived CSF-1 induces the NKG2D ligand RAE-15 on tumor-infiltrating macrophages. Elife. 2018; 7. pii: e32919.
34. Uppendahl L.D., Dahl C.M., Miller J.S., Felices M., Geller M.A. Natural killer cell-based immunotherapy in gynecologic malignancy: a review. Front. Immunol. 2018; 8: 1825.
35. Walter L., Petersen B. Diversification of both KIR and NKG2 natural killer cell receptor genes in macaques - implications for highly complex MHC-dependent regulation of natural killer cells. Immunology. 2017; 150 (2): 139-45.
36. Wang Z., Guo L., Song Y., Zhang Y., Lin D., Hu B. et al. Augmented anti-tumor activity of NK-92 cells expressing chimeric receptors of TGF-ßR II and NKG2D. 2017; 66 (4): 537-48.
37. Zingoni A., Molfetta R., Fionda C., Soriani A., Paolini R., Cippitelli M. et al. NKG2D and Its Ligands: «One for All, All for One». Front. Immunol. 2018; 9: 476.
nocTynuna 21.01.19 npHMTa K nenaTH 20.02.19
