CC BY
162
REVIEWS
© СЕННИКОВ C.B., ХАНТАКОВА Ю.Н., 2017 УДК 616-092:612.017.1]-008.61-02:615.276.2
Сенников С.В., Хантакова Ю.Н.
РОЛЬ СУБПОПУЛЯЦИЙ Т-КЛЕТОК В ИНДУКЦИИ ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ ТОЛЕРАНТНОСТИ
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии», 630099, г Новосибирск, Россия
Необходимость поддержания системной иммуносупрессии для предотвращения реакций отторжения трансплантата — одна из главных проблем современной трансплантологии. Длительное применение лекарственных препаратов, призванных снижать уровень иммунореактивности, приводит к развитию тяжелых инфекционных и онкологических заболеваний. Вследствие этого активно ведется поиск подходов, направленных на снижение донор-специфических эффекторных реакций, не затрагивающих иммунный ответ против других антигенов. Известно, что в организме человека существует несколько видов регуляторных клеток, включая CD4+ T-регуляторные клетки (Treg), а также ряд Т-лимфоцитов (CD8+ CD28- Т-клетки, CD4-CD8- Т-клетки), которые реализуют свои регу-ляторные функции в отношении эффекторных клеток в ходе воспалительного ответа, используя схожие механизмы неспецифической иммуносупрессии. Данные механизмы опосредуются либо через поверхностные молекулы (такие как cTlA-4 или PD-1/PD-L1), либо через синтез иммунорегуляторных молекул (таких как IL-10, TGF-p, iDO). Кроме того, имеются данные об антиген-специфическом механизме действии Treg. Глубокое понимание принципов формирования аллоантиген-специфической иммунологической толерантности с помощью Treg может создать предпосылку для разработки клеточных подходов, направленных на снижение уровня системной иммуносупрес-сии, необходимой для длительного функционирования пересаженной ткани. В представленном обзоре обобщены современные данные о различных регуляторных популяциях Т-клеток и механизмах, которые они используют для индукции иммунологической толерантности.
Ключевые слова: Т-регуляторные клетки; иммуносупрессия; иммунологическая толерантность; трансплантация; обзор.
Для цитирования: Сенников С.В., Хантакова Ю.Н. Роль субпопуляций т-клеток в индукции иммунологической толерантности. Иммунология. 2017; 38(4): 239-244. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0206-4952-2017-38-4-239-244
Sennikov S.V., Khantakova J.N.
ROLE OF T-CELL SUBPOPULATIONS IN THE IMMUNOLOGIC TOLERANCE INDUCTION
Federal State Budgetary Scientific Institution «Research Institute of Fundamental and Clinical Immunology», 630099, Novosibirsk, Russian Federation
One of the main problems of modern transplantation is a necessity maintain immunodeficiency to prevent graft rejection. Long-term drugs designed to reduce the level of immunoreactivity, eventually leads to serious infectious diseases and cancer. Consequently approaches to reduce donor-specific effector responses without affect the immune response against other antigens are developed. There are several types of regulatory cells in humans including CD4+ T-regulatory cells (Treg), and a number of T-lymphocytes (CD8+CD28- T cells, CD4-CD8- T cells). All Tregs perform regulatory function against effector cells during the inflammatory response by using similar nonspecific mechanisms. These mechanisms are mediated either through surface molecules (such as CTLA-4 or PD-1/PD-L1) or soluble molecules (such as IL-10, TGF-p, IDO). However, there is evidence of action of Tregs through the antigen-specific mechanism. Understanding principles of the alloantigen-specific immunological tolerance formation of Treg can create prerequisites for the cellular approaches development aimed at reducing the level of immunodeficiency necessary for donor tissue long-term functioning. This review summarizes the current evidence on the various populations and the using mechanisms of regulatory T cells to induce immunological tolerance.
Keywords: T-regulatory cells; immune suppression; immunologic tolerance; transplantation; review.
For citation: Sennikov S.V., Khantakova J.N. Role of T-cell subpopulations in the immunologic tolerance induction.
Immunologiya. 2017; 38(4): 239-244. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0206-4952-2017-38-4-239-244
For correspondence: Sennikov Sergey Vitalievitch, Dr. Sci. Med, PhD, MD, Prof., Head of the Laboratory of Molecular
Immunology of the «Research Institute of Fundamental and Clinical Immunology», E-mail: sennikov_sv@mail.ru
conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgments. The work was supported by the RSF. Agreement No. 16-15-00086 from 11.01.2016.
Received 24.01.17 Accepted 14.04.17
введение
Иммунная система в ходе эволюции развила эффективные механизмы иммунного ответа, направленные против чуже-
Для корреспонденции: Сенников Сергей Витальевич, д-р. мед. наук, проф., зав. лабораторией молекулярной иммунологии ФГБНУ «Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии», E-mail: sennikov_Sv@mail.ru.
родных антигенов: с одной стороны, при отсутствии ответа к собственным антигенам, с другой стороны, сохраняя целостность организма и поддерживая иммунную компетентность в отношении других антигенов. Для развития и поддержания трансплантационной толерантности необходимо постоянное применение лекарственной иммуносупрессивной терапии, которая не оказывает избирательного воздействия на эффек-торные клетки, обладающие специфичностью только к алло-антигенам. Использование препаратов приводит к развитию
Иммунология. 2017; 38(4)
DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0206-4952-2017-38-4-239-244 ОБЗОРЫ
тотальной иммуносупрессии, что становится фактором риска развития инфекционных и онкологических заболеваний
[1]. Поэтому открытие подхода, способного индуцировать аллоантиген-специфическую иммунологическую толерантность, не затрагивающую возможность развития иммунного ответа на другие антигены, — одна из ключевых задач современной иммунологии и трансплантологии. При трансплантации органов и тканей в ходе развития иммунного ответа наряду с наивными эффекторными Т-клетками, которые дифференцируются и активируются при презентации алло-антигенов как донорскими ДК, так и ДК реципиента, в организме реципиента существуют естественные регуляторные клетки, способные реагировать на донорские аллоантигены. Именно они при миграции в аллотрансплантат могут осуществлять модуляцию иммунного ответа с формированием неотвечаемости эффекторных Т-клеток реципиента на алло-антигены. Таким образом, в организме человека уже существуют те механизмы, которые могут приводить к развитию аллоантиген-специфической толерантности с сохранением иммунокомпетентности в отношении других антигенов. В представленном обзоре обобщены литературные данные о различных субпопуляциях Т-лимфоцитов, которые способны выполнять регуляторную функцию и принимать участие в стимуляции неотвечаемости к чужеродным антигенам.
Характеристика популяций Т-регуляторных клеток — основная популяция регуляторных клеток, отвечающая за естественную и индуцированную толерантность
[2]. Т-регуляторные клетки обладают наибольшим супрес-сорным потенциалом [3], и роль других регуляторных клеток (дендритных клеток, В-лимфоцитов, MDSC и др.) так или иначе сводится к индукции и поддержанию функционирования Т^. В целом популяция необходима для контроля над развитием аутоиммунных реакций [3] и играет ведущую роль в предотвращении реакций отторжения трансплантата [4]. На животных моделях неоднократно была показана прямая корреляция между содержанием клеток и уровнем толерантности к пересаженным органам [5]. Индуцированная таким образом иммунологическая толерантность характеризовалась резким снижением аллореактивных эффектор-ных Т-клеток и увеличением количества в лимфоидной ткани и пересаженных органах [6]. В исследованиях у человека были показаны неоднозначные результаты, что может быть связано с маскирующим эффектом иммуносупрессив-ных препаратов, в результате чего увеличение количества
наблюдается только после отмены иммуносупрессивно-го лечения [7].
У человека, в отличие от мышей, — высоко гетерогенная популяция клеток. Недавно была сделана попытка их систематизации [2], однако выделение отдельных субпопуляций остается затруднительным в связи с отсутствием специфичных
Таблица 1
Основные маркеры естественных Treg
Покоящиеся клетки
Активированные клетки
CD45RA
CD25 (a-цепь высокоаффинного рецептораIL-2) Адгезивные молекулы: CD62L, CD44, интегрин a4ß7, Факторы иммуносупрессии: CTLA-4, GITR, OX-40 (CD134)
Костимуляторные молекулы: CD28 Хемокиновые рецепторы: CCR7, CXCR4, CCR9
CD45R0 СЭ25 (а-цепь высокоаффинного рецептора ^-2) Адгезивные молекулы: CD62L и CD44, Факторы иммуносупрессии: СТЪА-4, GITR, ОХ-40
^134) Костимуляторные молекулы: CD28
Хемокиновые рецепторы: CCR7, CXCR4
маркеров. В литературе выделяют несколько субпопуляций Treg, опираясь на экспрессию различных иммунологических маркеров, место дифференцировки и функциональные характеристики, однако существует достаточно выраженная пере-крываемость и избыточность между этими параметрами. Так, выделяют CD4+CD25+FoxP3+ естественные Treg [8] и индуцированные Treg, которые разделяются на: -CD4+CD25+Foxp3-IL-10-зависимые Tri [9], -CD4+CD25+FoxP3+TGF-ß-зависимые Th3 [10], -CD4+CD25+FoxP3- IL-35-зависимые iTr35 [11]. Кроме того, выделяют ряд популяций Т-клеток, также способных выполнять регуляторные/супрессорные функции: -CD8+CD28-супрессорные клетки [12], -CD4CD8- T cells [13].
CD4+cD25+FoxP3+ Т-регуляторные клетки. Естественные и индуцированные
В 1995 г. С. Сакагучи и соавт. [14] выделили популяцию CD4+CD25+ Т-регуляторных клеток, удаление которых приводит к развитию аутоиммунной патологии. С этого момента открытая популяция Т-клеток начала интенсивно изучаться, и в 2003 г. команда исследователей во главе с С. Сакагучи охарактеризовала популяцию CD4+CD25+FoxP3+-клеток ти-мического происхождения, которую в последующем назвали естественными Treg [15]. Было показано, что экспрессия FoxP3 в тимоцитах необходима для определения Т-клеток как регуляторных клеток. С другой стороны, его экспрессия неравномерна. Так, если у мышей FoxP3 экспрессируется только на Treg, то у человека эффекторные клетки транзи-ентно способны к его экспрессии без связи с регуляторной активностью. Основываясь на данных исследованиях, а также на внутриклеточной экспрессии, пришли к выводу, что изолированного определения FoxP3 недостаточно для выявления Treg клеток у человека [16].
Таблица 2
свойства основных популяций Т-регуляторных клеток
Свойства
nTreg
Tri
Th3
Развитие Фенотип
Другие маркеры
Механизмы супрессии Таргетные клетки Необходимость CD28
Роль in vivo
Развитие in vitro
Тимус CD4+CD25+CD127low
С^А-4+ GITR+FoxP3+ Контакт-, гранзим-зависимая продукция TGF-P
АПК и эффекторные Т-клетки Для развития в тимусе и поддержания на периферии
Подавление аутореактивных Т-клеток TCR/CD28 стимуляция и ^-2
Периферия (MALT) CD4+CD25-
CD45RBlow FoxP3-IL-10-зависимая Эффекторные Т-клетки Не влияет на развитие и функции
Мукозальный иммунитет, воспалительный ответ CD3, IL-10, ретиноевая кислота
Периферия (MALT) CD4+CD25+ из CD25- предшественников CD25tow-ia™Me CD45RBlowFoxP3+ TGF-ß-зависимая Эффекторные Т-клетки Не влияет на развитие и
функции Мукозальный иммунитет, воспалительный ответ _CD3, TGF-ß_
Начиная с 14-й гестационной недели развития плода [17] в тимусе определяют естественные CD4+CD25+FoxP3+Treg (nTreg); nTreg развиваются из тимоцитов, TCR которых обладает повышенным аффинитетом к собственным антигенам [18]. Они способны подавлять функции различных клеток: CD4+ Т-клеток, дендритных клеток, CD8+ Т-клеток и др. [18]. В табл. 1 представлены основные маркеры покоящихся и активированных естественных Treg.
Адаптивные, или индуцированные Treg (iTreg) — более разнородная фракция Treg клеток, которые развиваются на периферии в ответ на воспаление или под воздействием ряда факторов, таких как IL-10 и TGF-P (табл. 2). Для развития Treg на периферии оказывает влияние субоптимальная активация ДК, представление антигена в слизистых оболочках, представление антигена в про-толерогенных условиях микроокружения (повышенная концентрация IL-10, TGF-p, IL-2 и ретиноевой кислоты) [8]. В литературе хорошо охарактеризовано как минимум 2 субпопуляции iTreg: Tr1- и ^З-клетки.
Tri-клетки характеризуются способностью подавлять развитие аутоиммунного колита [19] через продукцию IL-10 [9]. Кроме того, IL-10 оказывает аутокринное воздействие на дифференцировку Tr1 из наивных Т-клеток [20]. Помимо IL-10, они способны продуцировать TGF-p, а также низкий уровень IL-2, IL-5, ИФН-у [20]. Tr1 обладают слабой способностью к пролиферации при антиген-специфической активации. Для поддержания гомеостаза важную роль играет IL-15 [20]. Специфического маркера данной популяции клеток не выявлено, их определение основывается на определении внутриклеточного IL-10 в популяции CD4+FoxP3- Т-лимфоцитов. Рядом исследователей проведена работа по поиску молекул для идентификации Tr1, было показано, что мембранная экспрессия LAG3 (lymphocyte activation gene 3) на CD4+ коррелирует с продукцией IL-10, регуляторными способностями Ш-клеток [21].
^З-клетки впервые были обнаружены при исследовании механизмов пищевой толерантности у мышей [22]. Как и Tr1, Th3 дифференцируются из наивных CD4+ Т-клеток, но под воздействием TGF-P; в отличие от Tr1, №3-клетки экспрес-сируют FoxP3 [10]. С другой стороны, ряд авторов указывает на отсутствие экспрессии FoxP3 №3-клетками [23] при экспрессии CD25 и CTLA-4 [24], что ставит вопрос: являются ли №3-клетки отдельной субпопуляцией клеток или это активированные nTreg? Большинство авторов сходятся во мнении, что ^З-лимфоциты характеризуются продукцией TGF-p, способствуют секреции IgA и подавляют активность Th1- и №2-лимфоцитов [10]. Однако специфических маркеров для определения №3-клеток не выявлено, что затрудняет их разделение с nTreg.
Недавно у мышей была открыта еще одна субпопуляция индуцированных под воздействием IL-35 Treg, которая может принимать участие в развитии инфекционной толерантности [11]. IL-35-зависимые iTreg также образуются из наивных Т-клеток на периферии в процессе развития противоинфек-ционного ответа, не экспрессируют FoxP3 и осуществляют свою регуляторную функцию через продукцию IL-35 и IL-10. У человека роль IL-35 в подавлении пролиферации и функционирования Т-эффекторных клеток изучается при онкологических и вирусных заболеваниях, однако специфических маркеров и существование IL-35-зависимой субпопуляции Т-регуляторных клеток остается под вопросом и требует более детальных исследований.
В целом, говоря о популяции Treg, можно отметить существование естественных CD4+CD25+FoxP3+ Т-регуляторных клеток тимического происхождения. Но, если говорить об индуцированных на периферии Treg, то существует два противоположных мнения. iTreg — это отдельная субпопуляция Т-клеток, которая образуется из наивных CD4+ Т-клеток в ходе развития любого эффекторного иммунного ответа и
REVIEWS
направлена на остановку воспалительной реакции. Однако отсутствие строго специфических маркеров, а также нестабильность экспрессии таких маркеров, как CD25 и FoxP3, позволяет предполагать, что, возможно, iTreg — не отдельная субпопуляция Т-клеток, а этап развития и дифференци-ровки Т-клеток, в результате которой наряду с эффекторны-ми и клетками памяти образуются антиген-специфические регуляторные Т-клетки. В пользу данной теории говорит тот факт, что активация на периферии Treg происходит по антиген-специфическому пути через TCR-рецептор, также как активация любой Т-клетки. Однако изучение механизмов развития супрессорных реакций регуляторными Т-клетками выявило несколько типов эффекторных реакций Treg, но все они не связаны с антиген-специфическим взаимодействием TCR Treg с таргетной клеткой. Все это требует дальнейшего прицельного изучения.
Другие популяции Т-клеток, обладающие супрессор-ной активностью CD8+ Treg
Помимо CD4+ Т-регуляторных клеток, CD8+ Т-клетки также принимают участие в поддержании иммунной толерантности и гомеостаза. У человека и мышей в крови присутствует малочисленная популяция CD8+ нТreg [25], которые играют важную роль в развитии устойчивой иммунной толерантности [26]. На сегодняшний день, согласно литературным данным, в крови мышей и человека по фенотипу выделяют несколько субпопуляций CD8+9 Т-клеток [27]: Qa-1/ HLA-restricted Treg; CD8+CD122+ Treg; CD8+CD28- Treg; CD8+Foxp3+Treg; CD8+CD103+Treg; CD8+LAG-3+Foxp3+цито-токсические CTLA-4+ Treg; CD8+IL-10+CCR7+CD45RO+ Treg; CD8+CD45RClow Treg; CD8+CD122+PD-1+ Treg; CD8+CD11cMgh Treg. Как и CD4+ ^eg, CD8+ ^eg можно разделить на естественные, образующиеся в тимусе, и индуцированные в периферических тканях [27]. Экспрессия ß-субъединицы IL-2-рецептора, CD122, необходима для развития и функционирования CD8+ ^eg [28]. И хотя экспрессия CD122 также характерна для CD8+ Т-клеток памяти, одновременная экспрессия PD-1 на CD8+CD122+ Т-клетках позволяет разграничить ^eg и отличает ^eg от Т-клеток памяти [29]. Кроме того, CD8+ ^eg могут экспрессировать CD44 и Ly49, инги-биторный маркер НК-клеток.
Дубль-негативные CD4CD8- T клетки
В 1989 г. С. Стробер и соавт. [30] описали и выделили из селезенки мышей популяцию Т-клеток, которая экспресси-ровала CD3, aßTCR, но не несла CD4, CD8 или маркеры НК-клеток и могла подавлять пролиферацию Т-клеток in vitro, которую назвали дубль-негативные Т-клетки (ДН Т-клетки). В последующем было показано, что ДН Т-клетки не экс-прессируют FoxP3 [31], но на них наблюдается экспрессия CD27+CD28lowCD25- [32]. Происхождение ДН Т-клеток до сих пор остается до конца не изученным, в литературе приводятся данные о дифференцировке ДН Т-клеток как из CD4+ [13], так и CD8+ клеток-предшественников [34]. Было показано, что ДН Т-клетки по антиген-специфическому пути подавляют активность CD8+ Т-клеток [33], CD4+ Т-клеток [35], B-клеток [36], НК-клеток [37] и ДК [38].
Механизмы индукции толерантности супрессорными популяциями клеток
Несмотря на разнообразие популяций регуляторных клеток, все они обладают схожими механизмами индукции иммуносупрессии [39]. Так, выделяют контакт-зависимую иммуносупрессию, в том числе связанную с модуляцией функций ДК и прямой цитолитической активностью Treg, которые зависят от клеточных контактов, а также опосредованную цитотоксичность через цитокины или изменение метаболического профиля в микроокружении клеток. Несмотря на схожесть иммуносупрессорных механизмов, регуляторные клетки отличаются преобладанием определенного механизма иммуносупрессии над другими. Так, если CD4+CD25hiFoxP3+ Treg способны осуществлять иммуносупрессию через все
ОБЗОРЫ
механизмы, то для LAG3+CD49b+ Tri более характерна им-муносупрессия через секрецию IL-10 [21].
Под контакт-зависимой иммуносупрессией подразумевается передача ингибиторных сигналов от толерогенных клеток через такие пути, как CTLA-4 и PD-L1, на эффекторные таргетные клетки [40, 41], в результате чего на таргет-ных клетках происходит дефосфорилирование сигнальных активационных путей, что приводит к анергии. Кроме данных рецепторов, регуляторные клетки экспрессируют такие молекулы, как GITR, OX-40, LAG-3, нейрофилин-1, которые также принимают участие в передаче супрессорного сигнала в таргетную клетку [39].
Стимуляция наивных Т-лимфоцитов приводит к быстрому переходу внутриклеточного CTLA-4 на поверхность не только Treg, но и любых активированных Т-клеток, а также к его секреции в растворимой форме [42]. Для эффекторных Т-клеток данный механизм необходим для аутоконтроля развития эффекторных реакций. Для Treg CTLA-4 служит одним из основных иммуносупрессивных путей полного выключения иммунного ответа на данный антиген за счет конкурентного взаимодействия CTLA-4 на Treg и CD28 на эффекторных Т-клетках и с CD80/CD86 на АПК [42]. При взаимодействии CTLA-4 и CD80/CD86 на ДК формируется ингибирующий сигнал, который снижает экспрессию кости-муляторных молекул на ДК, изменяет профиль секретируе-мых цитокинов и увеличивает количество секретируемого IDO [43]. Происходит передача на эффекторные Т-клетки более слабого сигнала, с формированием анергичных или толерогенных антиген-специфичных Т-клеток [44]. В связи с наличием предсинтезированных молекул CTLA-4 в любых наивных Т-клетках, ему отводят ключевую роль в поддержании толерантности при формировании иммунного ответа на самых ранних этапах его формирования еще в лимфатических узлах [42]. Для CTLA-4 также указывают на роль транс-эндоцитоза (трогоцитоза) в развитии толерантности: при взаимодействии CTLA-4 с CD80/CD86 механизмом трансэн-доцитоза происходит захват и интернализация рецептора со своими лигандами [45]. В результате чего на АПК образуется дефицит костимуляторных молекул, что приводит к запуску анергии антиген-специфического Т-клеточного ответа. Кроме того, существует растворимая форма CTLA-4, которая также блокирует костимуляторные молекулы на АПК [1999].
Участие рецепторов группы PD-1 в индукции толерантности наблюдается на более поздних стадиях развития иммунного ответа в очаге воспаления [41]. Лиганды для PD-1 экспрес-сируются различными клетками: Т-клетками, НКТ-клетками, В-клетками, ДК, макрофагами, нелимфоидными негемопоэ-тическими клетками [47]. Экспрессия PD-L1 на опухолевых клетках или АПК прямо связана с индукцией Treg и развитием их супрессорной функции за счет усиления экспрессии FoxP3 [48]. Экспрессия PD-L2 более рестриктирована и характерна преимущественно гемопоэтическим клеткам [49]. Как 1-й, так и 2-й тип лигандов начинает экспрессироваться клетками под воздействием эффекторных клеток. При связывании PD-1 со своими лигандами происходит ингибирование продукции провоспалительных цитокинов, повышение цитолитической активности и выживаемости регуляторных Т-клеток, что приводит к истощению эффекторных Т-клеток [48]. Кроме того, при слабом сигнале с TCR, PD-1 на Т-клетках усиливает экспрессию генов, ингибирующих Т-клеточные функции. Кроме того, как и CTLA-4, PD-L1 может взаимодействовать с CD80, тем самым ингибируя клеточную активацию [50]. Для PD-L2 такого механизма не показано.
Кроме данных двух рецепторов, выделяют еще ряд молекул: GITR, OX-40, LAG-3, Neuropüm, CD27/CD127, которые способствуют реализации супрессорной функции Treg [39]. Перечисленные рецепторы можно отнести к факторам индукции анергии клеток, однако для полной элиминации таргетных клеток регуляторные клетки используют класси-
ческие факторы клеточно-опосредованной цитотоксичности через гранулы перфорина и гранзима В, а также через Fas и TRAIL-рецепторы. Данные механизмы супрессии через ци-тотоксичность являются непрямыми механизмами, которые могут внести свой вклад в развитие иммуносупрессии. Наиболее характерен и хорошо изучен данный механизм на популяции Trl-клеток [51]. После активации Tri, независимо от антигенной стимуляции, происходит наработка и выброс перфорина с развитием классического механизма перфорин-зависимой цитотоксичности. Tri-опосредованная цитоток-сичность миелоидных АПК — антиген-независима и требует распознавания и активации через HLA молекулы I класса на таргетных клетках, зависит от экспрессии высокого уровня CD54, CD58, CD155 и CD122 на миелоидных клетках, что обеспечивает стабильную адгезию Tri/АПК и Tri-активацию [52]. Возможно предположить, что при распознавании родственного антигена Т-клеточным рецептором в Tri-клетках происходит увеличение экспрессии гранзима В и стимуляция гибели миелоидных клеток по антиген-независимому пути. Этот непрямой эффект может приводить к удалению алло-реактивных АПК при трансплантации, ограничивая прайми-рование и пролиферацию эффекторных Т-клеток.
Уникальный механизм реализации контакт-опосредованной супрессорной функции ДН Treg, не характерный для других популяций регуляторных клеток, — трогоцитоз [53]. В результате трогоцитоза ДН Т-клетки захватывают комплекс MHC-аллоантиген с поверхности ДК через TCR и экспрессируют захваченный MHC-аллоантигенный комплекс на своей поверхности [53]. Эффекторные CD8+ Т-клетки аналогичной специфичности связываются с захваченным комплексом MHC-антиген на поверхности ДН Т-клеток, из-за этого происходит запуск апоп-тоза эффекторов через контактные пути (Fas-опосредованный или перфориновый) [54]. Данный механизм был неоднократно показан и подтвержден только у мышей. У человека не показана гибель эффекторных клеток под воздействием ДН Т-клеток, а также супрессия через клеточные механизмы или продукцию IL-i0 и TGF-ß [55]. Однако показана обратная корреляция между уровнем ДН Т-клеток в периферической крови и риском отторжения трансплантата [56], что подтверждает ингибирующее влияние на эффекторные реакции клеток.
При цитокин-опосредованной иммуносупрессии основную роль отводят IL-i0 и TGF-ß, экспрессия которых усиливается регуляторными клетками при взаимодействии CTLA-4 и PD-i со своими рецепторами [57]. Данные цитоки-ны обеспечивают дифференцировку наивных Т- и B-клеток в сторону регуляторных при контакте с АПК. IL-i0 прямо подавляет эффекторный Т-клеточный ответ через ингибирова-ние продукции IL-2 и GM-CSF Т-клетками или подавляет их пролиферацию. Кроме того, эффекты IL-i0 снижают продукцию провоспалительных цитокинов моноцитами и макрофагами; угнетают антигенпрезентирующие свойства дендритных клеток, макрофагов и клеток Лангерганса и экспрессию костимуляторных молекул на их поверхности, что приводит также и к подавлению пролиферации антиген-специфических CD4+-T-клеток [58]. Стоит отметить, что клеточная продукция IL-i0 у Tri начинается спустя 4 ч после активации и достигает максимального уровня в течение i2—24 ч [59]. Естественные и другие индуцированные Treg имеют более медленную кинетику продукции IL-i0 [57]. Аналогичные функции осуществляет TGF-ß для прямого ингибирова-ния Т-клеточного ответа [60]. Совместная продукция IL-i0 и TGF-ß способствует более выраженному регуляторному эффекту супрессорных клеток [57]. Данные цитокины непосредственно влияют на эффекторные Т-клетки и подавляют пролиферацию и функции, а также опосредованно влияют на развитие Т-клеточных реакций через воздействие на АПК, которые приобретают толерогенные свойства, и способствуют развитию анергии эффекторных Т-клеток [6i]. На АПК, обработанных IL-i0, наблюдается снижение экспрессии ряда
молекул, таких как MHC II, костимуляторных молекул и провоспалительных цитокинов, при увеличении экспрессии толерогенных молекул, включая ILT-3 и ILT-4 [62], а также неклассических HLA-G молекул [63]. В результате этого ДК приобретают регуляторный/толерогенный фенотип, индуцируют Treg, и подавляют воспалительные реакции.
Последний механизм, который используют различные субпопуляции регуляторных клеток, — это метаболический контроль эффекторных Т-клеток либо через истощение IL-2 в микроокружении, либо через увеличение продукции IDO, а также через эндонуклеазы CD39 и CD73, которые приводят к деградации ATP [39]. Истощение IL-2 подразумевает снижение продукции данного цитокина под воздействием IL-10 и TGF-p, с одной стороны, а также большое «потребление» его CD25+ Treg за счет высокого уровня экспрессии рецептора для IL-2 и необходимости IL-2 для поддержания их пролиферации и выживаемости. Истощение IL-2 в микроокружении эффекторных клеток приводит к усилению гибели последних [64, 44]. Кроме того, как под воздействием цитокинов IL-10 и TGF-p, так и при межклеточных контактах Treg с АПК, происходит индукция продукции IDO и истощение триптофана в микроокружении эффекторных Т-клеток, в результате чего также усиливается гибель последних [65]. Что касается эндонуклеаз, то известно, что внеклеточный аденозин-3-фосфат (АТР) ассоциируется с тканевой деструкцией и воспалением [66]. CD39 катализирует АТР до ди- и монофосфатов ADP и AMP, после чего они разрушаются CD73 до аденозина, который уже имеет противовоспалительный эффект на эффекторные Т-клетки. Таким образом, повышение экспрессии CD69 и CD73 под воздействием опять же регуляторных цитокинов и межклеточных контактов с регу-ляторными Т-клетками приводит к истощению ATP, накоплению аденозина в зоне межклеточных контактов, что нарушает нормальное функционирование эффекторных Т-клеток и приводит к подавлению воспалительного ответа [67].
Анализ литературных данных, посвященных подходам подавления воспалительных реакций, показал, что в большинстве работ происходит формирование иммунологической толерантности через неспецифические механизмы, описанные выше и характерные для многих регуляторных клеток. Лишь в некоторых научных работах отмечены признаки индукции антиген-специфической толерантности с использованием антиген-специфических толерогенных ДК (толДК) [68]. Исследования, посвященные возможности индукции антиген-специфической толерантности с помощью толерогенных ДК, стали активно проводить с 2000-х годов. На мышиных моделях был показан более длительный срок развития реакций отторжения трансплантата при предварительной иммунизации реципиентов толДК донора. Учитывая, что вышеописанные толДК получают без нагрузки специфичными антигенами, можно предположить, что при введении донорских толДК в организме реципиента происходит более выраженная активация прямого пути презентации иммуногенных аллоантигенов, в связи с чем запускается активация анергичных/толерогенных Т-клеток, а не эффекторных Т-лимфоцитов реципиента, что и препятствует раннему отторжению трансплантата. Однако детального механизма действия аллоантиген-специфических Treg для запуска донор-специфической иммунологической толерантности в литературе не приводится. Изучение закономерностей формирования антиген-специфической толерантности позволит начать разработки протоколов индукции клеток ex vivo, которые при введении в организм реципиента будут вызывать аллоантиген-специфическую анергию эффекторных клеток, тем самым способствуя более длительному периоду подавления реакций отторжения трансплантата.
Заключение
Очевидно, что индукция иммунологической толерантности в организме — сложный многокомпонентный процесс, связанный с несколькими ключевыми субпопуля-
REVIEWS
циями клеток, обладающими регуляторными свойствами и находящимися в постоянном взаимодействии друг с другом. Ключевым вопросом является антигенная специфичность действия любой из представленных популяций регуляторных Т-клеток. Исходя из основ дифференцировки и развития любой Т-клетки, нетрудно представить, что формирование Treg и Т-клеток, обладающих регуляторными свойствами, происходит по классической схеме, а TCR-рецептор перечисленных клеток имеет строго определенную антигенную специфичность. Однако, исходя из имеющихся данных, механизм реализации аллоантиген-специфической TCR-зависимой толерантности до конца не определен. В экспериментах на мышах было показано, что при введении антиген-специфических Treg удается добиться более длительного периода функционирования пересаженного органа, чем при введении полиспецифических Treg. Это указывает на существование антиген-специфического механизма индукции толерантности Treg. Изучение такого механизма, а также способа его индукции и поддержания в экспериментах in vitro и ex vivo позволят в будущем начать разработку подходов для создания протоколов специфической Treg иммунотерапии, которая позволит снизить уровень лекарственной иммунотерапии и, как следствие, уровень системной иммуносупрес-сии.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Работа поддержана РНФ. Соглашение. No 16-15-00086 от 11.01.2016.
ЛИТЕРАТУРА
68. Сенников С.В., Облеухова И.А. Методы индукции толерогенных дендритных клеток у животных и человека. Иммунология. 2016; 37(5): 291—6.
REFERENCE
1. Katabathina V, Menias C.O., Pickhardt P., Lubner M., Prasad S.R. Complications of Immunosuppressive Therapy in Solid Organ Transplantation. Radiol Clin N. Am. 2015; 5(2): 303—19.
2. Abbas, A.K. et al. Regulatory T cells: recommendations to simplify the nomenclature. Nat. Immunol. 2013; 14: 307—8.
3. Sakaguchi S. Naturally arising CD4+ regulatory T cells for immunologic self-tolerance and negative control of immune responses. Ann. Rev. Immunol. 2004; 22: 531—62.
4. Zhang L., Chu J., Yu J., Wei W. Cellular and molecular mechanisms in graft-versus-host disease. J. Leukoc. Biol. 2016; 99(2): 279—87.
5. Graca L., Cobbold S.P., Waldmann H. Identification of regulatory T cells in tolerated allografts. J. Exp. Med. 2002; 195: 1641.
6. Golshayan D., Jiang S., Tsang J. et al. In vitro-expanded donor alloantigen-specific CD4+CD25+ regulatory T cells promote experimental transplantation tolerance. Blood. 2007; 109: 827.
7. Pons J.A., Revilla-Nuin B., Baroja-Mazo A. et al. FoxP3 in peripheral blood is associated with operational tolerance in liver transplant patients during immunosuppression withdrawal. Transplantation. 2008; 86: 1370.
8. Sakaguchi S., Vignali D.A.A., Rudensky A.Y., Niec R.E., Waldmann H. The plasticity and stability of regulatory T cells. Nat. Rev. Immunol. 2013; 13: 461—7.
9. Gregori S., Goudy K.S., Roncarolo M.G. The cellular and molecular mechanisms of immuno-suppression by human type 1 regulatory T cells. Front. Immunol. 2012; 3: 30.
10. Weiner H.L. Induction and mechanism of action of transforming growth factor-beta-secreting Th3 regulatory cells. Immunol. Rev. 2001; 182: 207.
11. Collison L.W., Chaturvedi V., Henderson A.L. et al. IL-35-mediated induction of a potent regulatory T cell population. Nat. Immunol. 2010; 11: 1093.
12. Liu J., Chen D., Nie G.D., Dai Z. CD8+CD122+ T-cells: a newly emerging regulator with central memory cell phenotypes. Front. Immunol. 2015; 6: 494.
13. Zhang D., Yang W., Degauque N. et al. New differentiation pathway for double-negative regulatory T cells that regulates the magnitude of immune responses. Blood. 2007; 109(9): 4071—9.
14. Sakaguchi S., Sakaguchi N., Asano M., Itoh M., Toda M. Immunologic self-tolerance maintained by activated T cells expressing IL-2 recpetor alpha-chains (CD25). Breakdown of a single mechanism of self-
ОБЗОРЫ
tolerance causes various autoimmune diseases. J. Immunol. 1995; 155: 1151—64.
15. Fontenot J.D., Rudensky A.Y. A well adapted regulatory contrivance: Regulatory T cell development and the forkhead family transcription factor FOXP3. Nat. Immunol. 2005; 6(4): 331—7.
16. Wan Y.Y., Flavell R.A. Regulatory T-cell functions are subverted and converted owing to attenuated Foxp3 expression. Nature. 2007; 445(7129): 766—70.
17. Cupedo T., Nagasawa M., Weijer K., Blom B., Spits H. Development and activation of regulatory T cells in the human fetus. Eur. J. Immunol. 2005; 35: 383—90.
18. Lim H.W., Broxmeyer H.E., Kim C.H. Regulation of trafficking receptor expression in human forkhead box P3 regulatory T cells. J. Immunol. 2006; 177: 840—51.
19. Groux H., O'Garra A., Bigler M., Rouleau M., Antonenko S., de Vries J.E. et al. A CD4+ T-cell subset inhibits antigen-specific T-cell responses and prevents colitis. Nature. 1997; 389(6652): 737—42.
20. Fujio K., Okamura T., Yamamoto K. The family of IL-10-secreting CD4+ T cells. Adv. Immunol. 2010; 105: 99—129.
21. Okamura T., Fujio K., Shibuya M., Sumitomo S., Shoda H., Sakaguchi S., Amamoto K. CD4+CD25-LAG3+ regulatory T cells controlled by the transcription factor Egr-2. Proc. Natl. Acad. Sci. 2009; 106: 13974—9.
22. Chen Y., Kuchroo V.K., Inobe J., Hafler D.A., Weiner H.L. Regulatory T cell clones induced by oral tolerance: suppression of autoimmune encephalomyelitis. Science. 1994; 265(5176): 1237—40.
23. Ramsdell F. Foxp3 and natural regulatory T cells: key to a cell lineage? Immunity. 2003; 19(2): 165—8.
24. Takahashi T., Tagami T., Yamazaki S. et al. Immunologic self-tolerance maintained by CD25+CD4+ regulatory T cells constitutively expressing cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4. J. Exp. Med. 2000; 192(2): 303—9.
25. Cosmi L., Liotta F., Lazzeri E. et al. Human CD8+CD25+ thymocytes share phenotypic and functional features with CD4+CD25+ regulatory thymocytes. Blood. 2003; 102: 4107—14.
26. Siegmund K., Ruckert B., Ouaked N. et al. Unique phenotype of human tonsillar andin vitro-induced FOxP3+CD8+ T cells. J. Immunol. 2009; 182: 2124—30.
27. Ligocki A.J., Niederkorn J.Y. Advances on Non-CD4+Foxp3+ T Regulatory Cells: CD8+, Type 1, and Double Negative T Regulatory Cells in Organ Transplantation. Transplantation. 2015; 99: 1553—9.
28. Kim H.J., Cantor H. Regulation of self-tolerance by Qa-1-restricted CD8(+) regulatory T cells. Semin Immunol. 2011; 23(6): 446—52.
29. Dai H., Wan N., Zhang S. et al. Cutting edge: programmed death-1 defines CD8+CD122+ T cells as regulatory versus memory T cells. J. Immunol. 2010; 185(2): 803—7.
30. Strober S., Dejbachsh-Jones S., Van Vlasselaer P. et al. Cloned natural suppressor cell lines express the CD3+CD4CD8- surface phenotype and the alpha, beta heterodimer of the T cell antigen receptor. J. Immunol. 1989; 143(4): 1118—22.
31. Juvet S.C., Zhang L. Double negative regulatory T cells in transplantation and autoimmunity: recent progress and future directions. J. Mol. Cell Biol. 2012; 4(1): 48—58.
32. Fischer K., Voelkl S., Heymann J. et al. Isolation and characterization of human antigen-specific TCR alpha beta + CD4(-)CD8- double-negative regulatory T cells. Blood. 2005; 105(7): 2828—35.
33. Zhang Z.x., Yang L., Young K.J. et al. Identification of a previously unknown antigen-specific regulatory T cell and its mechanism of suppression. Nat. Med. 2000; 6(7): 782—9.
34. Balomenos D., Rumold R., Theofilopoulos A.N. The proliferative in vivo activities of lpr double-negative T cells and the primary role of p59fyn in their activation and expansion. J. Immunol. 1997; 159(5): 2265—73.
35. Ford M.S., Young K.J., Zhang Z. et al. The immune regulatory function of lymphoproliferative double negative T cells in vitro and in vivo. J. Exp. Med. 2002; 196(2): 261—7.
36. Ma Y., He K.M., Garcia B. et al. Adoptive transfer of double negative T regulatory cells induces B-cell death in vivo and alters rejection pattern of rat-to-mouse heart transplantation. xenotransplantation. 2008; 15(1): 56—63.
37. He K.M., Ma Y., Wang S. et al. Donor double-negative Treg promote allogeneic mixed chimerism and tolerance. Eur. J. Immunol. 2007; 37(12): 3455—66.
38. Gao J.F., McIntyre M.S., Juvet S.C. et al. Regulation of antigen-expressing dendritic cells by double negative regulatory T cells. Eur. J. Immunol. 2011; 41(9): 2699—708.
39. Shevach E.M. Mechanisms of foxp3+ T regulatory cell mediated suppression. Immunity. 2009; 30(5): 636—45.
40. Brunet J.F. et al. A new member of the immunoglobulin superfamily — CTLA-4. Nature. 1987; 328 (6127): 267—70.
41. IIshida Y. et al. Induced expression of PD-1, a novel member of the immunoglobulin gene superfamily, upon programmed cell death. EMBO J. 1992; 11(11): 3887—95.
42. Schwartz R.H. Costimulation of T lymphocytes: the role of CD28, CTLA-4, and B7/BB1 in interleukin-2 production and immunotherapy. Cell. 1992; 71 (7): 1065—8.
43. Boasso A. et al. Regulation of indoleamine 2,3-dioxygenase and trypto-phanyl tRNA-synthetase by CTLA-4-Fc in human CD4+ T cells. Blood. 2005; 105(4): 1574—81.
44. Chambers C.A., Kuhns M.S., Egen J.G., Allison J.P. CTLA-4-mediated inhibition in regulation of T cell responses: mechanisms and manipulation in tumor immunotherapy. Annu. Rev. Immunol. 2001; 19: 565—94.
45. Qureshi O.S. et al. Trans-endocytosis of CD80 and CD86: a molecular basis for the cell-extrinsic function of CTLA-4. Science. 2011: 332(6029): 600—3.
46. Oaks M.K., Hallett K.M., Penwell R.T., Stauber E.C., Warren S.J., Tec-tor A.J. A native soluble form of CTLA-4. Cell. Immunol. 2000; 201: 144—53.
47. Okazaki T., Honjo T. PD-1 and PD-1 ligands: from discovery to clinical application. Int. Immunol. 2007; 19(7): 813—24.
48. Francisco L.M. et al. PD-L1 regulates the development, maintenance, and function of induced regulatory T cells. J. Exp. Med. 2009; 206(13): 3015—29.
49. Latchman Y. et al. PD-L2 is a second ligand for PD-1 and inhibits T cell activation. Nat. Immunol. 2001; 2(3): 261—8.
50. Butte M.J. et al. Programmed death-1 ligand 1 interacts specifically with the B7-1 costimulatory molecule to inhibit T cell responses. Immunity. 2007; 27(1): 111—22.
51. Grossman W.J., Verbsky J.W., Tollefsen B.L., Kemper C., Atkinson J.P., Ley T.J. Differential expression of granzymes A and B in human cyto-toxic lymphocyte subsets and T regulatory cells. Blood. 2004; 104(9): 2840—8.
52. Magnani C.F., Alberigo G., Bacchetta R., Serafini G., Andreani M., Ron-carolo M.G., Gregori S. Killing of myeloid APCs via HLA class I, CD2 and CD226 defines a novel mechanism of suppression by human Treg1 cells. Eur. J. Immunol. 2011; 41: 1652—62.
53. Ford McIntyre M.S., Young K.J., Gao J. et al. Cutting edge: in vivo trogo-cytosis as a mechanism of double negative regulatory T cell-mediated antigenspecific suppression. J. Immunol. 2008; 181(4): 2271—5.
54. Young K.J., Zhang L. The nature and mechanisms of DN regulatory T-cell mediated suppression. Hum. Immunol. 2002; 63(10): 926—34.
55. Voelkl S., Gary R., Mackensen A. Characterization of the immunoregula-tory function of human TCR-alphabeta + CD4CD8- double-negative T cells. Eur. J. Immunol. 2011; 41(3): 739—48.
56. McIver Z., Serio B., Dunbar A. et al. Double-negative regulatory T cells induce allotolerance when expanded after allogeneic haematopoietic stem cell transplantation. Br. J. Haematol. 2008; 141(2): 170—8.
57. Jutel M., Akdis M., Budak F. et al. IL-10 and TGF-beta cooperate in the regulatory T cell response to mucosal allergens in normal immunity and specific immunotherapy. Eur. J. Immunol. 2003; 33(5): 1205—14.
58. Floudas A., Amu S., Fallon P.G. New Insights into IL-10 Dependent and IL-10 Independent Mechanisms of Regulatory B cell Immune Supres-sion. J. Clin. Immunol. 2016; 36(Suppl 1): 25—33.
59. Bacchetta R., Bigler M., Touraine J.L. et al. High levels of interleukin 10 production in vivo are associated with tolerance in SCID patients transplanted with HLA mismatched hematopoietic stem cells. J. Exp. Med. 1994; 179(2): 493—502.
60. Gorelik L., Flavell R.A. Transforming growth factor-beta in T-cell biology. Nat. Rev. Immunol. 2002; 2: 46—53.
61. Roncarolo M.G., Battaglia M. Regulatory T-cell immunotherapy for tolerance to self antigens and alloantigens in humans. Nat. Rev. Immunol. 2007; 7: 585—98.
62. Manavalan J.S., Rossi P.C., Vlad G., Piazza F., Yarilina A., Cortesini R. et al. High expression of ILT3 and ILT4 is a general feature of tolerogenic dendritic cells. Transpl. Immunol. 2003; 11: 245—58.
63. Gregori S., Tomasoni D., Pacciani V., Scirpoli M., Battaglia M., Magnani C.F. et al. Differentiation of type 1 T regulatory cells (Treg1) by tolerogenic DC-10 requires the IL-10-dependent ILT4/HLA-Gpathway. Blood. 2010; 116: 935—44.
64. De Waal Malefyt R., Yssel H., De Vries, J.E. Direct effects of IL-10 on subsets of human CD4 + T cell clones and resting T cells. Specific inhibition of IL-2 production and proliferation. J. Immunol. 1993; 150: 4754—65.
65. Menta R. et al. Tryptophan concentration is the main mediator of the capacity of adipose mesenchymal stromal cells to inhibit T-lymphocyte proliferation in vitro. Cytotherapy. 2014; 16(12): 1679—91.
66. Borsellino G, Kleinewietfeld M, Di Mitri D, et al. Expression of ectonu-cleotidase CD39 by Foxp3 + Treg cells: hydrolysis of extracellular ATP and immune suppression. Blood. 2007; 110(4): 1225—32.
67. Mandapathil M., Szczepanski M.J., Szajnik M. et al. Adenosine and prostaglandin E2 cooperate in the suppression of immune responses mediated by adaptive regulatory T cells. J. Biol. Chem. 2010; 285(36): 27571— 80.
68. Sennikov S.V., Obleukhova I.A. Methods of induction tolerogenic dendritic cells in animals and humans. Immunologiya. 2016; 37(5): 291—6. (in Russian)
Поступила 24.01.17 Принята в печать14.04.17
