Limfocyty regulatorowe w tolerancji immunologicznej

diagnostyka laboratoryjna Journal of Laboratory Diagnostics
2012 • Volume 48 • Number 1 • 71-76
Praca poglądowa • Review Article
Limfocyty regulatorowe w tolerancji immunologicznej
Regulatory lymphocytes in immune tolerance
Katarzyna Boryczka1, Piotr Kuna2, Mirosława Pietruczuk1
1
Zakład Diagnostyki Laboratoryjnej, II Katedra Chorób Wewnętrznych, 2Klinika Chorób Wewnętrznych, Astmy i Alergii, II Katedra Chorób
Wewnętrznych, Uniwersytet Medyczny w Łodzi
Streszczenie
Regulowanie odpowiedzi i tolerancji immunologicznej, w celu zapobiegania lub ograniczania odpowiedzi immunologicznej
efektorowych limfocytów T jest bardzo ważne z punktu chorób z autoagresji. Limfocyty regulatorowe T (Treg) są kluczowymi
graczami w regulowaniu odpowiedzi i utrzymywaniu równowagi immunologicznej. Odgrywają one kluczową rolę w utrzymaniu
tolerancji na własne antygeny i tłumienia odpowiedzi autoimmunologicznej. Foxp3 jest niezbędnym czynnikiem transkrypcyjnym dla rozwoju Treg i ich funkcji. Jednak molekularne mechanizmy, dzięki którym Foxp3 reguluje fenotypowo (anergia)
i funkcjonalnie (supresja) Treg nie są dobrze poznane. W obliczu coraz częściej występujących chorób autoimmunologicznych, chorób alergicznych, nowotworów i przewlekłych zakażeń, wiele uwagi poświęca się zrozumieniu mechanizmów działania limfocytów Treg w celu manipulowania ich funkcji. Jednym z celów jest rozwój leków biologicznych, które mogą poprawić
lub uchylić ich funkcje.
Summary
Regulating the immune response and tolerance in order to prevent or reduce the immune response of effector T cells is very
important from the point of autoimmune disease. Regulatory T cells (Treg) are key players in regulating the immune response
and maintaining immune balance. Regulatory T cells (Treg) play a key role in maintaining tolerance to antigens and suppression of autoimmunity. Foxp3 is a non-redundant transcription factor for Treg development and function. However, molecular
mechanisms by which Foxp3 regulates the phenotypic (anergy) and functionally (suppression) Treg are not well understood.
In the face of increasingly occuring autoimmune diseases, allergic diseases, cancers and chronic infections, much attention is
devoted to understanding the mechanisms of action of Treg in order to manipulate their functions. One of the objectives is the
development of biological drugs, which may amend or repeal their functions.
Słowa kluczowe:immunosupresja, Treg, limfocyty regulatorowe, odpowiedź immunologiczna, transplantacja
Key words:immunosupression, Tregs, regulatory lymphocytes, immune response, transplantation
Limfocyty regulatorowe
Powstawanie regulatorowych limfocytów T nie jest dokładnie wyjaśnione. Uważa się, że w grasicy dochodzi do negatywnej selekcji tymocytów o fenotypie CD4+CD25+. Jest to
wynik interakcji pomiędzy receptorami TCR (T cell receptor
– receptor komórek T) o dużym powinowactwie na komórkach CD4+CD25+ i antygenami własnymi rdzenia grasicy.
Mechanizm selekcji limfocytów Treg niewiele się różni się
od selekcji limfocytów T efektorowych. Na skutek interakcji
z komórkami nabłonkowymi grasicy, tymocyty CD4+CD25+
nabierają właściwości komórek anergicznych niewrażliwych
na apoptozę, co zabezpiecza je przed delecją w procesie
selekcji pozytywnej. Podczas dojrzewania populacji limfocytów Treg CD4+CD25+ ważne są receptory i cytokiny: CCR8,
CD28, CD40, IL-2 i TGF-β, niezbędne do prawidłowego dojrzewania i funkcjonowania tych komórek [1]. Poza zmianami
powierzchniowymi, limfocyty Treg „nabywają” swoisty dla
komórek Treg jądrowy czynnik transkrypcyjny Foxp3. Badania prowadzone na modelu zwierzęcym wykazały, iż mutacje
w obrębie tego czynnika doprowadzają do utraty prawidłowej
funkcji Treg, a w konsekwencji do chorób autoimmunizacyjnych [2]. Badania Hori i wsp. wykazały, iż transfer, za pomocą sondy retrowirusowej mRNA białka Foxp3 do naiwnych
limfocytów T, powoduje ich przejście w stan anergii i nabycie cech fenotypowych oraz czynnościowych komórek Treg,
włącznie ze zdolnością do hamowania innych komórek układu immunologicznego. Limfocyty z pozytywnie wprowadzonym mRNA białka Foxp3 przeciwdziałały rozwojowi chorób
autoimmunizacyjnych [3, 4]. Potwierdzono również znaczenie ekspresji Foxp3 w rozwoju chorób autoimmunizacyjnych
u ludzi. Występowanie mutacji w obrębie genu Foxp3 wykazano u ludzi z ciężkimi zaburzeniami immunologicznymi
71
Limfocyty regulatorowe w tolerancji immunologicznej
IPEX (immune dysregulation, polyendocrinopthy, enteropthy, X-linked syndrome). Badania Taamsa i wsp. wykazały,
iż komórki regulatorowe mogą również powstawać poza
grasicą. Wyniki badań wskazują na możliwość powstawania komórek CD4+CD25+ Treg na obwodzie w specyficznych
warunkach, przy braku kostymulacji przez profesjonalne
komórki prezentujące antygeny APC (APC - antygen presenting cells) [1]. Doświadczenia przeprowadzone w warunkach in vitro na limfocytach mysich i ludzkich potwierdzają
możliwość powstawania limfocytów Treg CD4+CD25+ z limfocytów T CD4+CD25–. Takie zjawisko zostało odnotowane
w hodowli komórek w obecności TGF-β oraz TGF-β i IL-2
[5]. Nowo powstałe komórki Treg miały cechy fenotypowe
i czynnościowe naturalnie występujących limfocytów Treg.
Zachowały także zdolność do hamowania proliferacji świeżo
izolowanych limfocytów efektorowych CD4+. Należy jednak
zaznaczyć, że zdolność Treg do proliferacji jest dużo mniejsza, niż limfocytów efektorowych CD4+CD25–. Proliferacja
limfocytów Treg została potwierdzona również w badaniach
in vivo na myszach transgenicznych (proliferacja Treg na
obwodzie, po stymulacji antygenem swoistym dla danego
receptora TCR) [1]. Odkrycia dokonane w ostatnich latach,
dotyczące możliwości generacji i ekspansji limfocytów Treg
CD4+CD25+ w warunkach in vitro, umożliwiły rozpoczęcie
badań nad zastosowaniem limfocytów Treg do celów terapeutycznych.
Immunosupresyjna aktywność limfocytów Treg
Kluczowym zagadnieniem aktualnych badań nad limfocytami Treg jest poznanie mechanizmu, dzięki któremu wykazują one działanie hamujące na inne komórki. Naturalne
Treg (Foxp3 CD4+CD25+) hamują proliferację naiwnych limfocytów T i ich różnicowanie do komórek efektorowych T in
vivo. Mogą również blokować działanie efektorowych zróżnicowanych limfocytów T CD4+ i CD8+ oraz funkcje komórek NK, limfocytów B, makrofagów, osteoklastów i komórek
dendrytycznych [6, 7, 8]. Gdy dwie populacje są wspólnie
hodowane i stymulowane antygenem w obecności komórek prezentujących antygen, limfocyty Treg in vitro hamują
komórek T i produkcji IL-2 [8]. Aktywowane limfocyty regulatorowe Treg mogą również zmniejszać ekspresję CD80/86
na APC lub pobudzać komórki dendrytyczne do tworzenia
enzymu inoloamino-2,3-dioksygenazy, który rozkłada tryptofan do kinureniny, toksycznej dla limfocytów T.
Białko FOXP3 jest głównym czynnikiem transkrypcyjnym,
regulującym ekspresję genów związanych z aktywnością
immunoregulacyjną limfocytów [9]. Istnieje bardzo duża homologia pomiędzy ludzkim, mysim i szczurzym FOXP3, co
sugeruje o konserwatywnej funkcji tego białka. Wiadomo, że
Foxp3 jest represorem transkrypcji, niewiele jednak wiadomo o biochemicznej drodze jego działania. Badania Bettelli
i wsp. pokazały, że transgeniczna ekspresja Foxp3 w konwencjonalnych limfocytach T hamuje endogenną ekspresję
cytokin, związaną z działaniem jądrowego czynnika aktywowanych limfocytów T (NFAT – nuclear factor of activated
T-cells) oraz czynnika jądrowego κB (NFκB - nuclear factor
κB). Foxp3 asocjuje z domeną REL czynników NFAT i NFκB
hamując tym samym ich aktywność transkrypcyjną. W dodatku limfocyty T pozbawione Foxp3 pochodzące z myszy
Scurfy wykazują dramatyczny wzrost aktywności transkrypcyjnej NFAT i NFκB w porównaniu z dzikim typem limfocytów
T [11, 12, 13]. Ekspresja Foxp3 może być regulowana przez
receptor estrogenowy, który ma bezpośrednie miejsce łączenia w promotorowym regionie Foxp3. Zauważono, że TGF-β
może indukować ekspresję Foxp3 poprzez aktywację SMAD
(small mother against decapentaplegic). Badania porównujące ekspresję u osób z autoimmunologiczną miastenią gravis i zdrowej grupy kontrolnej, pokazały obniżoną ekspresję
FOXP3 u osób chorych. Przekładało się to na funkcjonalne
defekty w aktywności Treg (były mniej wydajne w supresji reakcji zapalnej). Model supresji, jaką wykazują regulatorowe
limfocyty T względem innych komórek przedstawia się następująco: 1) po stymulacji antygenowej, antygenowo-specyficzne, wysoce mobilne limfocyty Treg oraz konkurujące
z nimi antygenowo-swoiste, agregujące wokół komórek dendrytycznych (DC - dendric cells) naiwne limfocyty, są szybko
rekrutowane przez chemokiny do komórek dendrytycznych
prezentujących antygeny, 2) aktywowane przez antygeny
proliferację i produkcję cytokin (zwłaszcza IL-2) komórek T
efektorowych. Zbadano mechanizmy supresji przez limfocyty Treg. Obejmują one wydzielanie przez limfocyty Treg
cytokin immunosupresyjnych, hamowanie komórek poprzez
kontakt bezpośredni i hamowanie modyfikacji lub eliminowanie komórek prezentujących antygeny. Badania wykazały,
że naturalne limfocyty Treg Foxp3+ produkują głównie immunosupresyjną IL-35 (członek rodziny IL-12) [10]. Cytokiny
produkowane przez limfocyty Treg mogą indukować apoptozę limfocytów T efektorowych. Limfocyty Treg mogą bezpośrednio niszczyć limfocyty efektorowe T lub komórki APC,
przez oddziaływanie komórka-komórka, poprzez działanie
granzymu lub perforyny lub przez dostarczanie negatywnego sygnału do komórek. Negatywne sygnały obejmują aktywację wewnątrzkomórkowego cyklicznego AMP (adenozynomonofosforan), co prowadzi do zahamowania proliferacji
limfocyty Treg po kontakcie z komórkami dendrytycznymi
hamują ich funkcję prezentowania antygenów, utrudniając
w ten sposób aktywację innych limfocytów T rekrutowanych
do komórek dendrytycznych, 3) limfocyty Treg mogą następnie przechodzić dalsze różnicowanie i wydzielać granzym/
perforynę, IL-10 lub inne cytokiny immunosupresyjne (IL-35)
w zależności od siły i czasu trwania stymulacji antygenowej
i lokalnego środowiska cytokinowego oraz obecności innych substancji [14]. Zgodnie z tym modelem aktywowane
limfocyty Treg utrudniają stały kontakt między efektorowymi
limfocytami T i komórkami dendrytycznymi prezentującymi
antygeny (ryc. 1). Zakładając, że in vivo aktywacja naiwnych limfocytów T jest procesem, który wymaga kontaktu
z komórkami dendrytycznymi prezentującymi antygen przez
kilka godzin, interferencja spowodowana limfocytami Treg
może wystarczyć do nieudanej aktywacji efektorowych
72
1) konkurowanie Treg z Tef
o kontakt z komórkami APC
2) modyfikacja funkcji
komórek APC przez Treg
3) inaktywacja lub niszczenie Tef
przez Treg poprzez wydzielanie
granzymu/perforyny
Rycina 1.
Możliwe mechanizmy supresji regulatorowych limfocytów T względem innych komórek (Treg – regulatorowe limfocyty T, Tef – efektorowe
limfocyty T, APC – komórki prezentujące antygeny).
limfocytów T, tłumiąc w ten sposób odpowiedź immunologiczną. Niedobory niektórych cząsteczek, których ekspresję wykazują limfocyty Treg (takich jak LAG3, granzymy
i IL-35), mogą osłabić supresję powodowaną przez limfocyty
Treg in vitro. Dzieje się tak poprzez wpływ na poszczególne
sposoby supresji. Nie powoduje to jednak autoimmunizacji
in vivo, ponieważ inne sposoby hamowania przez limfocyty Treg, mogą skutecznie wyrównać te braki [3, 12, 15].
Spośród różnych cząsteczek zaangażowanych w tłumienie
in vivo lub in vitro, niezwykle ważną jest CTLA-4 (cytotoxic
T-lymphocyte antigen 4 - cytotoksyczny antygen 4 limfocytów
T). Limfocyty Treg Foxp3+ charakteryzują się kostytutywną
ekspresją CTLA-4; Foxp3 bezpośrednio kontroluje ekspresję CTLA-4, a blokada CTLA-4 uchyla supresję. Co więcej,
niedobory CTLA-4 zarówno w komórkach macierzystych, jak
i w samych Treg powodują śmiertelne choroby z autoagresji
i zapalne u myszy. Dalsze badania są konieczne do wyjaśnienia molekularnych podstaw supresji za pośrednictwem
Treg. Niepoznany jest również los efektorowych limfocytów,
które podlegają supresji przez Treg Nie stwierdzono dotąd,
czy pozostają nieaktywowane, giną na drodze apoptozy czy
stają się anergiczne [12].
Limfocyty regulatorowe w tolerancji przeszczepów
Limfocyty regulatorowe Treg spełniają szczególne funkcje
w organizmie, polegające na zapobieganiu powstawaniu
chorób z autoagresji. Są również w stanie przeciwdziałać
reakcji odrzucania przeszczepu, czyli wywoływać tolerancję
transplantacyjną. Badania na myszach, którym wszczepiono pojedynczą dawkę regulatorowych limfocytów T CD4+
i CD8+ i co 2 tygodnie przenoszono komórki dawcy, aby naśladować ciągłą stymulację przeszczepu, wykazały wzrost
ilości limfocytów Treg pochodzących od biorcy. Stwierdzono, że limfocyty Treg generowane ex vivo mogą działać jak
szczepionka, która powoduje wytwarzanie supresorowych
komórek gospodarza posiadających zdolność ochrony niedopasowanych pod względem cząsteczek głównego układu
zgodności tkankowej (MHC - major histocompatibility com-
plex) przeszczepionych organów przed ich odrzuceniem
[16]. In vivo, specyficzne względem alloantygenów limfocyty
Treg zapobiegały odrzuceniu przeszczepu, zainicjowanego
w przeszczepianych narządach i szpiku kostnym przez limfocyty T CD4+. Limfocyty Treg mogą wywierać różny wpływ
na efektorowe limfocyty T, szczególnie poprzez ograniczanie proliferacji komórek oraz hamowanie przez nie produkcji cytokin i przeciwciał [17]. W niektórych przypadkach po
przeszczepie w układzie dawca-biorca, limfocyty T CD8+ odgrywają kluczową rolę w niszczeniu przeszczepu. Zarówno
naiwne i antygenowo-indukowane limfocyty Treg są w stanie zwalczyć reakcję odrzucenia przeszczepu za pośrednictwem limfocytów pamięci T CD8+. Antygenowo-zaindukowane limfocyty Treg tłumią komórki pamięci CD8+ w tkankach
nielimfatycznych i we wtórnych organach limfatycznych [18].
Inne badania wykazały, że protokoły transplantacyjne z zastosowaniem przeciwciał monoklonalnych (mAb) przeciwko
CD4, CD8 i CD154 mające na celu indukcję tolerancji, lub
wewnątrzgrasicze wszczepienie antygenów, prowadziły do
generowania limfocytów Treg in vivo [19]. Limfocyty regulatorowe Treg odgrywają centralną rolę w indukcji i utrzymaniu
tolerancji przeszczepu, jednak istnieje wiele sprzeczności,
co do mechanizmów, dzięki którym Treg regulują odpowiedź
immunologiczną. Kontakt komórek regulatorowych z komórkami efektorowymi bezpośrednio lub poprzez komórki prezentujące antygeny APC, jest niezbędny, aby ujawniły się
funkcje regulatorowe. Dlatego tłumienie reaktywności immunologicznej przeciwko komórkom dawcy może nastąpić
tylko przy migracji regulatorowych limfocytów T odbywającej
się równolegle z migracją komórek reaktywnych dawcy tak,
aby mogły się one zlokalizować razem w miejscach aktywowanej odpowiedzi immunologicznej.
Alloantygeny mogą być rozpoznawane przez limfocyty T na
dwóch drogach – bezpośredniej i pośredniej. Ścieżka bezpośrednia wymaga, aby komórki biorcy rozpoznawały niezmienione cząstki głównego układu zgodności tkankowej dawcy,
obecne na komórkach prezentujących antygeny pochodzących od dawcy. Rozpoznawanie pośrednie następuje po pro73
Limfocyty regulatorowe w tolerancji immunologicznej
cesie przetworzenia cząstek MHC lub antygenów mniejszego układu zgodności tkankowej do allopeptydów, które mogą
być prezentowane przez cząsteczki MHC występujące na
komórkach APC pochodzących od biorcy (ryc. 2) [20].
Pośrednie rozpoznawanie alloantygenów prowadzi nie tylko do ostrego odrzucania przeszczepów, ale także stwarza
możliwość kontynuowania odpowiedzi na przeszczep allogeniczny po dłuższym czasie po transplantacji. Leukocyty
pochodzące od dawcy mają ograniczony czas przeżycia.
Skutkiem tego w momencie śmierci komórek APC pochodzących od dawcy w miarę rozwoju odpowiedzi immunologicznej, pośrednie rozpoznawanie alloantygenów z czasem
staje się ścieżką dominującą. Droga pośredniego rozpoznawania alloantygenów może być główną ścieżką wykorzystywaną przez limfocyty Treg do regulowania odpowiedzi immunologicznej [21]. Komórki dendrytyczne, zarówno dawcy
jak i biorcy, w związku z nabyciem antygenów z przeszczepu
wędrują do węzłów limfatycznych i migrują do wtórnych organów limfatycznych. Zapoczątkowują wtedy powstawanie
alloreaktywnych limfocytów T, które stale krążą pomiędzy
krwią i wtórnymi grudkami limfatycznymi. Po różnicowaniu i klonalnej ekspansji, aktywowane efektorowe limfocyty
T są zdolne do przekraczania endotelium i wkraczania do
miejsca przeszczepu, gdzie powodują powstawanie reakcji
odrzucania [20, 22]. Tak więc, wtórne narządy limfatyczne
są decydującymi przedziałami dla indukcji odpowiedzi immunologicznej na antygeny skierowane przeciwko antygenom dawcy, i dlatego powinny być głównymi miejscami
działania regulatorowych limfocytów T. Jednakże niektóre
badania wykazały, że wtórne narządy limfatyczne nie są
absolutnie niezbędne do odpowiedzi na allogeniczny przeszczep. Badania przeprowadzone na myszach po splenektomii, pozbawionych węzłów chłonnych i kępek Peyera pokazały, że następuje u nich odrzucenie przeszczepu skóry
i serca [23]. Stwierdzono, że limfocyty Treg znajdowały się
nie tylko w tkance limfatycznej biorcy po transplantacji, ale
także w miejscu przeszczepu. Lokalizacja limfocytów Treg
w więcej niż jednym miejscu in vivo jest ważna, jeśli limfocyty Treg skutecznie kontrolują agresywne reakcje immunologiczne na przeszczep. W tkankach limfoidalnych biorcy,
limfocyty Treg mogą być skuteczne w hamowaniu początku
agresywnej odpowiedzi na przeszczep, podczas gdy w miejscu przeszczepu, mogą hamować aktywność agresywnych
a) Bezpośrednia droga prezentacji antygenu
Rycina 2.
Drogi prezentowania antygenów przez komórki APC.
74
limfocytów efektorowych, które wydostały się spod regulacji
i migrowały do przeszczepu. Sposób migracji limfocytów
Treg po transplantacji in vivo jest mało poznany. Limfocyty
Treg CD4+CD25+, migrujące do przeszczepu, wykazują ekspresję integryny αEβ7 (CD103) [24], która rozpoznaje kadheryny (E-kadheryny) nabłonka, ale nie śródbłonka. Wskazuje to jasno, że limfocyty Treg mogą wykazywać ekspresję
cząsteczek adhezyjnych, które umożliwiają im migrowanie
do określonych miejsc in vivo [25, 26]. U ludzi, limfocyty T
CD4+CD25+ wykazują wyższy poziom ekspresji chemokinowego receptora CCR4 (chemokine receptor 4 – CCR4)
i CCR8 niż limfocyty obwodowe CD4+CD25. Limfoidalne
chemokiny, które angażują CCR4 lub CCR8, takie jak CCL22
lub CCL17 i CCL1, rekrutują limfocyty Treg CD4+CD25+, co
oznacza, że te interakcje mogą przyczyniać się do lokalizacji limfocytów Treg w tkankach limfoidalnych in vivo. Chemokina CCL4 również bierze udział w migracji limfocytów
Treg CD4+CD25+ do miejsc zapalenia, prawdopodobnie za
pośrednictwem ekspresji przez nie CCR5 [26]. Potrzebne są
dalsze badania w tej dziedzinie, aby zrozumieć, skąd pochodzą limfocyty Treg i jak migrują in vivo po transplantacji. Badania Sawitzki i wsp. polegały na porównaniu różnej
ekspresji genów w indukcji tolerancji. Pokazały one, że niektóre z genów wykazują ekspresję w krwi obwodowej, jak
również w miejscu przeszczepu, a także, że ich ekspresja
koreluje z indukcją i utrzymaniem braku reakcji na bodźce,
a nie odrzuceniem [27]. Wynika z tego, że możliwa jest ocena rozwoju specyficznego braku odpowiedzi na alloantygeny
dawcy, poprzez monitorowanie ekspresji wybranych genów
w krwi obwodowej. Odpowiedź immunologiczna mogąca
prowadzić do odrzucenia przeszczepu występuje również
w innych miejscach niż wtórne narządy limfatyczne. Zatem
regulatorowe limfocyty T powinny być zdolne do powstrzymania odpowiedzi immunologicznej przeciwko antygenom
dawcy, nie tylko we wtórnych narządach limfatycznych, ale
w innych miejscach, jak np. w miejscu położenia przeszczepionego organu [10].
Wiele badań potwierdziło dużą rolę limfocytów Treg w przeszczepach poprzez analizę ich obecności w bioptatach pochodzących od pacjentów po przeszczepie. U pacjentów,
u których miała miejsce ostra reakcja odrzucenia przeszczepu, odnajdowano wysokie stężenia mRNA dla FOXP3 i dużą
liczbę limfocytów T (FOXP3+). W moczu pacjentów z ostrą
b) Pośrednia droga prezentacji antygenu
reakcją odrzucenia przeszczepu oznaczano wyższe stężenie mRNA FOXP3, w porównaniu z jego stężeniem u osób
zdrowych. Warte uwagi jest to, że wysokie ilości FOXP3 są
skorelowane z nawrotem ostrej reakcji odrzucania przeszczepu. Wysokie stężenia mRNA dla FOXP3 spotyka się
również podczas ostrej reakcji odrzucania w alloprzeszczepach serca i trzustki [25]. W transplantacji limfocyty T
Foxp3+ odgrywają rolę w zwalczaniu aktywowanych efektorowych limfocytów T dawcy i indukcji tolerancji. Endomiokardialne biopsje pobrane w trakcie ostrego odrzucania komórkowego po transplantacji serca, pokazały wyższą ekspresję
mRNA FOXP3 w porównaniu do tych bez potwierdzonego
histologicznie odrzucenia. Kiedy poddano analizie ekspresję genu FOXP3 w krwi obwodowej, nie znaleziono związku z odrzuceniem lub brakiem odpowiedzi [17]. Podobnie
zaobserwowano, wyższe stężenie mRNA FOXP3 w moczu
pacjentów po przeszczepieniu nerki z ostrym odrzuceniem,
co sugeruje, że ekspresja mRNA FOXP3 jest związana
z reaktywnością układu odpornościowego przeciwko antygenom dawcy [4]. Analiza wyników wskazała, że wyższa
ekspresja mRNA FOXP3 była skorelowana z odrzuceniem
przeszczepu, niższym wiekiem dawcy i dłuższym czasem
po przeszczepie. Ekspresja FOXP3 nie korelowała z dobrym przyjęciem przeszczepu. Stężenie FOXP3 w przeszczepianym narządzie wzrastało w ciągu pierwszego roku
po przeszczepieniu wątroby, ale nie odzwierciedlało zmian
we krwi. Podniesione stężenie FOXP3 w bioptatach tkanek
korelowały z reinfekcją wirusem zapalenia wątroby typu C
i poprzednimi epizodami ostrego odrzucania. Brak korelacji
między ekspresją FOXP3 i pożądanym wynikiem przeszczepu kwestionuje rolę tych komórek w obecnym leczeniu immunosupresyjnym. Wzrost stężenia FOXP3 obserwowano
w miejscu przeszczepu, jednak nie korelowało to ze zmianami we krwi [28]. Przewlekłe odrzucenie jest ważną przyczyną
utraty przeszczepu, któremu można zapobiec przez indukcję tolerancji. Stwierdzono, że pacjenci z przewlekłą reakcją
odrzucania przeszczepu nerki posiadali niższą liczbę obwodowych limfocytów T CD4+CD25high niż pacjenci tolerujący
przeszczep, pacjenci ze stabilną czynnością przeszczepu
lub osoby zdrowe. Badanie ekspresji FOXP3 w tych komórkach wykazało, że przewlekłe odrzucenie jest związane ze
zmniejszeniem się liczby limfocytów T CD4+CD25highFOXP3+
z prawidłowymi właściwościami regulacyjnymi, podczas
gdy przyjęcie przeszczepu wiąże się z podobną liczbą limfocytów CD4+CD25highFOXP3+, jak u osób zdrowych. Dane
te sugerują, że liczba limfocytów Treg, a nie ich faktyczna
zdolność do supresji odpowiedzi immunologicznej może być
przyczyną długoterminowego przeżywania przeszczepów
nerek [27]. Podobne wnioski pochodzą z badań pacjentów
po przeszczepie wątroby: liczba limfocytów T CD4+CD25high
była zwiększona w krwi obwodowej pacjentów, a limfocyty T
wykazujące ekspresję FOXP3 były również obecne w przeszczepionej wątrobie [7]. Obecność limfocytów Treg wydaje
się korelować z przyjęciem przeszczepu wątroby. Analizowano ekspresję mRNA dla FOXP3 i obecność limfocytów
Foxp3CD4 i CD8+ w bioptatach pochodzących od biorców,
którzy dobrze przyjęli przeszczep, w próbkach od biorców
poddanych immunosupresji, w bioptatach z usuniętych narządów z powodu przewlekłego ich odrzucenia i fizjologicznej tkance wątrobowej. U pacjentów z przyjętym przeszczepem stężenie mRNA dla FOXP3 było wyższe. Dodatkowo,
liczba limfocytów Foxp3+CD4 była znacząco podwyższona
w miejscu przeszczepu u tych pacjentów, w porównaniu
z innymi grupami. Dane te pokazują, że większość, jeśli
nie wszystkie, limfocyty człowieka mogą przejściowo wykazywać ekspresję czynnika FOXP3, a w związku z tym monitorowanie ekspresji genu FOXP3 nie jest równoznaczne
z monitorowaniem liczby limfocytów Treg. Natomiast wzrost
ekspresji FOXP3 może odzwierciedlać jedynie aktywację
limfocytów T ze względu na inne czynniki (np. zapalenie).
Pokazują również, że oznaczane stężenie mRNA FOXP3
różni się pomiędzy ostrą i przewlekłą reakcją odrzucania
przeszczepu. Dane te wskazują różnice w ekspresji genów
we krwi i w przeszczepianym narządzie, podkreślając znaczenie monitorowania lokalnej odpowiedzi immunologicznej
[28, 29, 30].
Spontaniczne przyjęcie przeszczepu występuje u niewielkiej liczby pacjentów po przeszczepach narządów, rok po
całkowitym wycofaniu leków immunosupresyjnych. Zazwyczaj tolerancja pojawia się w rok po transplantacji, sugerując, że pojawienie się tolerancji na przeszczep jest procesem, a nie jest powodowane poprzez nagłą jej indukcję.
Wiek dawców jest niższy w porównaniu z populacją, co sugeruje, że między innymi żywotność narządów, może być
uzupełnieniem właściwości układu odpornościowego biorcy.
U pacjentów ze spontaniczną tolerancją przeszczepu oznaczono podobną liczbę i funkcjonowanie limfocytów Treg,
jak u zdrowych ochotników i pacjentów z dobrze funkcjonującym przeszczepem przy standardowej immunosupresji
[31], sugerując, że tolerancja nie jest spontanicznym skutkiem wzrostu ilości obwodowych limfocytów Treg. Wstępne
dane z dobrze przyjętych przeszczepów pokazują, że raczej
korzystny stosunek limfocytów Treg do limfocytów efektorowych zamiast rzeczywisty wzrost liczby limfocytów Treg
są istotne. Ponadto, w celu ustalenia wiarygodnej korelacji
między ekspresją FOXP3 i przyjęciem przeszczepu, należy
wziąć pod uwagę inne czynniki (np. leki immunosupresyjne).
Prowadzenie dalszych badań nad tym zagadnieniem może
wpłynąć na lepsze zrozumienie mechanizmów działania
i wykorzystanie limfocytów regulatorowych w zapobieganiu
reakcjom odrzucania przeszczepu.
Piśmiennictwo
1. Lewkowicz P, Lewkowicz N, Tchórzewski H. Limfocyty T regulatorowe CD4+CD25+: fizjologia i rola tych komórek w modulowaniu odpowiedzi immunologicznej. Postepy Hig Med Dosw
2005; 362-370.
2. Fontenot JD, Gavin MA, Rudensky AY. Foxp3 programs the development and function of CD4+CD25+ regulatory T cells. Nat
Immunol 2003; 4: 330-336.
3. Hori S, Nomura T, Sakaguchi S. Control of regulatory T cell
development by the transcription factor Foxp3. Science 2003;
75
Limfocyty regulatorowe w tolerancji immunologicznej
5609: 1057-1061.
4. Zheng SG, Wang JH, Gray JD, et al. Natural and induced
CD4+CD25+ cells educate CD4+. J Immunol 2004; 9: 52135221.
5. Sakaguchi S, Ono M, Setoguchi R, et al. Foxp3+ CD25+ CD4+
natural regulatory T cells in dominant self-tolerance and autoimmune disease. Immunol Rev 2006; 8-27.
6. Miyara M, Sakaguchi S. Natural regulatory T cells: mechanisms
of suppression. Trends Mol Med 2007; 3: 108-116.
7. Shevach EM. From vanilla to 28 flavors: multiple varieties of T
regulatory cells. Immunity 2006; 2: 195-201.
8. Tang Q, Bluestone JA. The Foxp3+ regulatory T cell: a jack of all
trades, master of regulation. Nat Immunol 2008; 3: 239-244.
9. Wojas J, Pajtasz-Piasecka E. Oddzialywanie komórek dendrytycznych z limfocytami T regulatorowymi. Postepy Hig Med
Dosw 2010; 167-174.
10. Collison LW, Workman CJ, Kuo TT, et al. The inhibitory cytokine
IL-35 contributes to regulatory T-cell function. Nature 2007;
7169: 566-569.
11. Goleva E, Cardona ID, Ou LS, et al. Factors that regulate naturally occurring T regulatory cell-mediated suppression. J Allergy
Clin Immunol 2005; 5: 1094-1100.
12. Sakaguchi S, Yamaguchi T, Nomura T, et al. Regulatory T cells
and immune tolerance. Cell 2008; 5: 775-787.
13. Wu Y, Borde M, Heissmeyer V, et al. FOXP3 controls regulatory T cell function through cooperation with NFAT. Cell 2006;
2: 375-387.
14. Chorąży-Massalska M, Kontny E, Maśliński W. Naturalne komórki regulatorowe. Postępy Biologii Komórki 2006; 1: 71-80.
15. Palomares O, Yaman G, Azkur AK, et al. �������������������
Role of Treg in immune regulation of allergic diseases. Eur J Immunol 2010;
1232-1240.
16. Zheng SG, Meng L, Wang JH, et al. Transfer of regulatory T
cells generated ex vivo modifies graft rejection through induction of tolerogenic CD4+CD25+ cells in the recipient. Int Immunol 2006; 2: 279-289.
17. Sakaguchi S. Naturally arising CD4+ regulatory t cells for immunologic self-tolerance and negative control of immune responses. Annu Rev Immunol 2004; 22: 531-562.
18. Dai Z, Li Q, Wang Y, et al. CD4+CD25+
���������������������������������
regulatory T cells suppress allograft rejection mediated by memory CD8+ T cells via a
CD30-dependent mechanism. J Clin Invest 2004; 2: 310-317.
19. Trani J, Moore DJ, Jarrett BP, et al. CD25+ immunoregulatory
CD4 T cells mediate acquired central transplantation tolerance.
J Immunol 2003; 1: 279-286.
20. Budziszewska M, Korecka-Polak A, Korczak-Kowalska G. Rola
komórek dendrytycznych w odpowiedzi transplantacyjnej. Postępy Biologii Komórki 2009; 4: 745-754.
21. Yong Z, Chang L, Mei YX, et al. Role and mechanisms of
CD4+CD25+ regulatory T cells in the induction and maintenance of transplantation tolerance. Transpl Immunol 2007; 17:
120-129.
22. Dijke IE, Weimar W, Baan CC. Regulatory T cells after organ
transplantation: Where does their action take place? Hum
�������
Immunol 2008; 7: 389-398.
23. Zhou P, Hwang KW, Palucki D, et al. Secondary
����������������������
lymphoid organs are important but not absolutely required for allograft responses. Am J Transplant 2003; 3: 259.
24. Zelenika D, Adams E, Humm S, et al. Regulatory
�����������������������
Tcells overexpress a subset of Th2 gene transcripts. J Immunol 2002; 3:
1069-1079.
25. Casiraghi F, Aiello S, Remuzzi G. Transplant tolerance: progress and challenges. J Nephrol 2010; 263-270.
26. Wood KJ, Sakaguchi S. Regulatory T cells in transplantation tolerance. Nat Rev Immunol 2003; 3: 199-210.
27. Sawitzki B. Gene expression associated with tolerance and
rejection - expression kinetics in different transplant models.
76
Transplantation 2002;
28. Boros P, Bromberg JS. Human FOXP3+ Regulatory T Cells in
Transplantation. American Journal of Transplantation 2009; 9:
1719-1724.
29. Demirkiran A, Baan CC, Kok A, et al. Intrahepatic detection of
FOXP3 gene expression after liver transplantation using minimally invasive aspiration biopsy. Transplantation 2007; 6: 819823.
30. Graca L, Thompson S, Lin CY, et al. Both CD4(+)CD25(+) and
CD4(+)CD25(-) regulatory cells mediate dominant transplantation tolerance. J Immunol 2002; 11: 5558-5565.
31. Braudeau C, Racape M, Giral M, et al. Variation in numbers of
CD4+CD25highFOXP3+ T cells with normal immuno-regulatory
properties in long-term graft outcome. Transpl Int 2007; 10: 845855.
Zaakceptowano do publikacji: 10.11.2011
Adres do korespondencji:
mgr Katarzyna Boryczka
Zakład Diagnostyki Laboratoryjnej
II Katedra Chorób Wewnętrznych
Uniwersytet Medyczny w Łodzi
90-153 Łódź, ul. Kopcińskiego 22
tel. (42)6776981, fax (42)6782833
e-mail: [email protected]