Limfocyty regulatorowe CD4+ w alergicznej astmie oskrzelowej

diagnostyka laboratoryjna Journal of Laboratory Diagnostics
2010 • Volume 46 • Number 3 • 319-324
Praca poglądowa • Review Article
Limfocyty regulatorowe CD4+ w alergicznej astmie
oskrzelowej
Regulatory CD4 lymphocytes in allergic asthma
Łukasz Kraszula, Mirosława Pietruczuk
Zakład Diagnostyki Laboratoryjnej, II Katedra Chorób Wewnętrznych, Uniwersytet Medyczny w Łodzi.
Streszczenie
Astma oskrzelowa jest przewlekłą, chorobą zapalną dróg oskrzelowych w patogenezie, której uczestniczy wiele komórek i
uwalnianych przez nie cytokin i substancji. Subpopulacja limfocytów Th2 poprzez profil uwalnianych cytokin inicjuje i promuje
rozwój kaskady alergicznej w astmie. W patogenezie astmy oskrzelowej, podstawową rolę przypisuje się dysfunkcji regulatorowych limfocytów T CD4+. Wykazano, że deficyt ilościowy lub zaburzenia w rozwoju czy funkcji regulatorowych limfocytów T
(Treg), prowadzą do nadmiernej odpowiedzi promującej reakcję zapalną. Na populację regulatorowych limfocytów T, składa
się wiele typów komórek, o różnym immunofenotypie, mechanizmie działania i funkcji. Jednak w chorobach alergicznych i
astmie największą rolę przypisuje się naturalnym limfocytom regulatorowym (nTreg), i indukowanym, a przede wszystkim subpopulacji (Tr1). Z klinicznego punktu widzenia w leczeniu alergii i astmy obiecująca wydaje się być modulacja, subpopulacji
zarówno naturalnych jak i indukowanych limfocytów regulatorowych. Dotychczasowe wyniki badań potwierdzają, że manipulacja aktywnością naturalnych i indukowanych komórek Treg i ich kaskadą sygnałową, jest potencjalną strategią leczenia na
przyszłość w astmie oskrzelowej.
Summary
Asthma is a chronic inflammatory disorder of the airways in which many cells and cytokines play a key role. Subpopulations of
Th2 with characteristic cytokines profile initiate the development of allergic cascade in asthma. The dysfunction of Treg cells
plays a pivotal role in the pathogenesis of asthma. The quantitative deficit or the disorder in the development and the function
of Treg lymphocytes lead to excessive inflammatory reaction. Population of regulatory T cells consists of, many types of cells,
with different immunophenotype, mechanism of action and function. The large contribution to allergic diseases was attributed
to natural Treg (nTreg) and the induced regulatory T lymphocytes, especially (Tr1). From a clinical point of view, the modulation
of, subpopulations of both natural and induced regulatory cells are promising in the treatment of allergies and asthma. The
results of investigations suggest, that the manipulation of the activity of natural and induced Treg cells and their signaling, is
the potential strategy of treatment, in allergies and bronchial asthma especially in severe asthma in the future.
Słowa kluczowe:Astma oskrzelowa, limfocyty regulatorowe (Treg), limfocyty T
Key words:Asthma, regulatory T cells, T lymphocytes
Praca finansowana z grantu promotorskiego KBN nr N N402 188235
Wstęp
Astma oskrzelowa jest przewlekłą chorobą dróg oskrzelowych, o podłożu zapalnym, w patogenezie, której uczestniczy wiele komórek i substancji przez nie uwalnianych [5].
Szereg obserwacji wskazuje, że patomechanizm astmy możemy podzielić na 3 typy: alergiczny, który spowodowany
jest nadmierną reakcją obronną organizmu w odpowiedzi na
alergeny, niealergiczny, który nie jest związany z alergenami
i mieszany.
Szacuje się, że alergia jest w 85 % przypadków czynnikiem
przyczyniającym się do rozwoju astmy. Wewnątrzpochodna
astma jest mniej częsta, i stanowi około 10% ogółu pacjen319
Limfocyty regulatorowe CD4+ w alergicznej astmie oskrzelowej
tów chorujących na astmę [3]. U pacjentów z astmą alergiczną występuje zwiększone stężenie w surowicy alergenowo–swoistych przeciwciał klasy IgE, które są wykrywane
przy użyciu punktowych testów skórnych (SPT–Skin Prick
Test). W astmie niealergicznej wyniki testów skórnych są w
większości negatywne [29].
Klasyczna teoria zapalenia Th2-zależnego sugeruje, że
nadmierna odpowiedź immunologiczna, w której dominuje
subpopulacja o profilu cytokinowym Th2 inicjuje i promuje
rozwój astmy oskrzelowej. Limfocyty Th2 poprzez IL-4 i IL13 oddziałują na komórki efektorowe odpowiedzi zapalnej
limfocyty B, i decydują o wytwarzaniu przez nie przeciwciał klasy IgE. Interleukiny te mogą także nasilać procesy
włóknienia i wydzielanie śluzu do oskrzeli. IL-5 jest ważnym
czynnikiem aktywacji i przeżycia eozynofilów, natomiast IL-9
pobudza wzrost komórek tucznych [6]. Wyniki badań wykazały, że rozwój chorób alergicznych i astmy jest związany
z zaburzeniem mechanizmów kontrolujących odpowiedź
immunologiczną. Skutkuje to zwiększonym wytwarzaniem, i
przetrwałą aktywacją limfocytów o profilu cytokinowym Th2.
Ponadto dochodzi także do migracji i proliferacji limfocytów
CD4+ (efektorowych i pamięci) do miejsca reakcji zapalnej, a
także osłabienia mechanizmów ich eliminacji [8].
Skuteczna nabyta odpowiedź immunologiczna wymaga ścisłej koordynacji wszystkich jej składników. Dlatego do prawidłowego działania układu immunologicznego niezbędne
są limfocyty regulatorowe Treg, które specjalizują się w supresji i kontroli odpowiedzi immunologicznej. Stwierdzono,
że deficyt ilościowy lub zaburzenia w rozwoju czy funkcji
tych komórek, prowadzą do rozwoju chorób z autoagresji,
i nadmiernej odpowiedzi promującej reakcję zapalną w tym
astmy oskrzelowej [32]. Pomimo licznych badań nad immunofenotypem limfocytów regulatorowych, wciąż ich identyfikacja nastręcza wiele trudności. Wynika to z faktu, że wiele
antygenów charakterystycznych dla subpopulacji Treg, pojawia się także na limfocytach efektorowych po ich aktywacji.
Jednak po wyznakowaniu przeciwciałami monoklonalnymi,
konstelacji charakterystycznych antygenów, i użyciu techniki
wielokolorowej cytometrii przepływowej, istnieje możliwość
nadnerczy, jajnika, kłębuszkowego zapalenia nerek, zapalenia wielostawowego). Wykazano co ważne, że rekonstytucja
komórek CD4+CD25+ u tych myszy doprowadziła do ustąpienia objawów chorobowych [31].
Limfocyty regulatorowe T CD4+ nie stanowią jednak jednorodnej populacji komórek. Wśród nich możemy wyróżnić
cztery główne subpopulacje: naturalne limfocyty regulatorowe CD4+CD25+FoxP3+, które nabywają właściwości immunosupresyjne podczas dojrzewania w grasicy i indukowane limfocyty regulatorowe CD4+CD25+FoxP3+ nabywające
zdolność do immunosupresji po kontakcie z antygenem oraz
subpopulacje indukowanych limfocytów regulatorowych Th3
i Tr1 [28].
odróżnienia subpopulacji limfocytów regulatorowych, od aktywowanych.
in vitro na mieszanych hodowlach z ludzkich limfocytów
CD4+CD25+ i CD4+CD25-, do których dodano przeciwciało
blokujące przeciwko CTLA-4 nie zaobserwowano zniesienia
właściwości supresyjnych komórek nTreg [18]. Sugeruje to,
że za ich supresyjną funkcję odpowiadają także inne markery jak np. GITR (Glucocorticoid-Induced TNF Receptor).
GITR jest transbłonowym białkiem typu I należącym do rodziny receptorów TNF, które konstytutywnie występuje na
powierzchni limfocytów nTreg [26]. O roli tego receptora
mogą świadczyć badania przeprowadzone na hodowlach
ludzkich limfocytów, do których dodano przeciwciał blokujących przeciwko GITR. Spowodowało to obniżenie zdolności
supresyjnych limfocytów nTreg.
Sugeruje się, że swoistym markerem dla limfocytów nTreg
może być także obecna na powierzchni komórek molekuła
LAP/TGF-β1. Badania Nakamury i wsp. potwierdziły u ludzi
Subpopulacje limfocytów regulatorowych T CD4+
Termin komórki regulatorowe odnosi się m.in. do limfocytów
CD4+, które poprzez supresję kontrolują aktywność i funkcję
innych komórek układu immunologicznego. Pierwsze doniesienia o populacji limfocytów pełniących rolę immunosupresyjną datują się na rok 1970 [14]. Jednak dopiero badania
przeprowadzone przez Sakaguchiego i wsp. pokazały nowe
możliwości wykorzystania komórek regulatorowych w hamowaniu odpowiedzi immunologicznej. Na podstawie przeprowadzonych badań zaobserwowano, że po eliminacji subpopulacji limfocytów CD4+CD25+ u badanych myszy wystąpiły
objawy chorób autoimmunologicznych narządowo swoistych
(zapalenia tarczycy, żołądka, ślinianek, wysp trzustkowych,
320
Naturalne limfocyty regulatorowe CD4+CD25+FoxP3+
Odsetek naturalnych limfocytów regulatorowych CD4+CD25+
u zdrowych dorosłych osób we krwi obwodowej szacuje się od
5% do 10% limfocytów CD4+ [32]. Za pierwszy marker limfocytów nTreg początkowo uznano cząsteczkę CD25 (łańcuch
α receptora dla IL-2). Na podstawie wyników późniejszych
badań stwierdzono jednak, że umiarkowana ekspresja CD25
występuje także na aktywowanych limfocytach efektorowych
CD4+ [11]. Dlatego niektórzy badacze uważają, że właściwa
subpopulacja limfocytów nTreg charakteryzuje się wysoką
ekspresją CD25high i stanowi od 2% do 4% limfocytów CD4+
[2]. Na podstawie analizy immunofenotypu stwierdzono, że
subpopulacja CD4+CD25high jest bardziej jednorodna od subpopulacji CD4+CD25low. Wykazano, że ponad 95% komórek
CD4+CD25high posiada ekspresję charakterystycznych dla
nTreg antygenów CD45RO, CD62L i CD122 oraz większość
komórek posiada ekspresję HLA–DR i CD71 [2].
Ważnym markerem limfocytów nTreg jest antygen CD152
(CTLA-4 Cytotoxic T Lymphocyte-Associated Antygen-4)
[15]. CTLA-4 jest cząsteczką immunoglobulinopodobną, która po aktywacji przez receptor TCR ulega przemieszczeniu z
cytoplazmy na powierzchnię komórki. Ligandem dla CTLA-4
są cząsteczkami CD80 lub CD86. Rola CTLA-4 polega głównie na przekazywaniu do wnętrza komórki sygnału hamującego aktywację i proliferację [15]. Jednakże w badaniach
Ł. Kraszula i M. Pietruczuk
udział tej cząsteczki w działaniu supresyjnym poprzez mechanizm kontaktu „komórka-komórka” [27].
Wykazano, że limfocyty z wysoką ekspresją łańcucha α receptora dla IL–2 (CD25) i niską ekspresją receptora dla IL-7
(CD127) należą do subpopulacji naturalnych komórek regulatorowych. Potwierdzono też wysoką korelację, pomiędzy
niską ekspresją CD127 i wysoką CD25 a obecnością FoxP3,
obecnie najbardziej charakterystycznego markera służącego do identyfikacji komórek nTreg [24]. O swoistości tego
markera świadczy fakt, że poziom mRNA dla genu FOXP3 w
niestymulowanych komórkach nTreg jest około 100 krotnie
wyższy, niż w niestymulowanych efektorowych limfocytach
CD4+ [37]. Sugeruje to, że FoxP3 jest bardziej swoistym
markerem dla subpopulacji limfocytów nTreg niż CD25,
CTLA-4 czy GITR. Dane literaturowe udowodniły, że gen dla
FOXP3 odpowiada za rozwój i funkcję limfocytów regulatorowych [39]. W badaniach przeprowadzonych przez Yagiego
i wsp. wykazano, że dziewicze limfocyty CD4+CD25- mogły
być przekształcone w naturalne limfocyty regulatorowe po
retrowirusowym transferze genu dla FOXP3. Potwierdzono
to obecnością charakterystycznych markerów powierzchniowych dla tej subpopulacji, i funkcją antyproliferacyjną w stosunku do efektorowych limfocytów T [39]. Nadal jednak nie
jest wyjaśniona czasowa zależność pomiędzy koniecznością ekspresji regulatora FoxP3, jako niezbędnego czynnika
do utrzymania funkcji komórek nTreg we krwi obwodowej.
Naturalne limfocyty Treg nie produkują, IL-2, która jest kluczową cytokiną utrzymującą populacje tych komórek na obwodzie [20]. IL-2 nie jest natomiast konieczna do rozwoju
komórek nTreg w grasicy. Początkowo stwierdzono, że limfocyty CD4+CD25+ są anergiczne. Późniejsze badania wykazały jednak, że nTreg w obecności IL-2, IFN-β i IL-15 są
zdolne do proliferacji i hamują proliferację limfocytów CD4+
efektorowych. Jednak możliwości proliferacyjne komórek
nTreg są znacznie mniejsze, niż limfocytów efektorowych
CD4+. Wyizolowane limfocyty CD4+CD25+, w hodowli bez
stymulacji, nie produkują znaczącej ilości cytokin. Po otrzymaniu sygnału stymulacyjnego, komórki nTreg zaczynają
wydzielać niewielkie ilości cytokin IL-10, TGF-β i IFN-γ, jed-
limfocyty iTreg kontrolują przebieg reakcji immunologicznych
poprzez produkcję 2 cytokin o właściwościach immunosupresyjnych, IL-10 i TGFβ [23].
Limfocyty Tr1 związane są głównie z immunotolerancją w
drogach oddechowych, natomiast subpopulacja Th3 w obrębie przewodu pokarmowego. Dowodem na to są dane literaturowe, z których wynika, że komórki dendrytyczne układu
oddechowego wytwarzają tylko IL-10, która jest niezbędna
do generacji limfocytów Tr1. Komórki dendrytyczne przewodu pokarmowego wytwarzają zarówno TGF-β jak i IL-10.
Wykazano, że TGF-β jest niezbędny w procesie generacji
subpopulacji Th3 [38].
W warunkach in vitro, generacja subpopulacji Tr1 jest możliwa po stymulacji limfocytów CD4+ (naive) w obecności IL10, interferonu α (IFN-α), lub połączenia IL-4 i IL-10 [16].
Wykazano także, że deksametazon i witamina D3 mogą
indukować konwersję dziewiczych limfocytów CD4+ (naive)
do subpopulacji Tr1 (IL–10+) zarówno u ludzi, jaki i u myszy
[4]. Dodatkowo zaobserwowano, że stymulacja limfocytów
CD4+ z krwi pępowinowej, z allogenicznymi komórkami dendrytycznymi prowadzi do generacji subpopulacji Tr1.
Limfocyty Tr1 charakteryzują się odmiennym profilem cytokinowym od klasycznych, subpopulacji Th1 i Th2. Komórki Tr1
produkują duże ilości IL-10 po powtarzającej się stymulacji
antygenowej oraz niewielkie ilości TGF–β i IL -2. Limfocyty
Tr1 nie produkują IL-4 i charakteryzują się niewielką zdolnością do proliferacji [16].
Subpopulacja Th3 powstaje po zaprezentowaniu antygenu
przez komórki dendrytyczne lub po stymulacji przeciwciałem
anty-CD3. Charakteryzuje się znaczną produkcją TGF-β, i w
różnych ilościach IL-4 i IL-10. Limfocyty Th3 są bardziej istotne w utrzymaniu homeostazy w obrębie przewodu pokarmowego, jednak poprzez produkcję TGF-β mogą promować
procesy naprawcze i remodeling w drogach oddechowych.
Stwierdzono także, że TGF-β działa hamująco na proliferację limfocytów oraz zmniejsza uwalnianie cytokin przez limfocyty T. Hamuje również ekspresję cząsteczek MHC klasy I
i MHC II na komórkach immunokompetentnych [38].
nak w mniejszej ilości niż limfocyty CD4+CD25- [11, 20].
Należy podkreślić, że działanie immunosupresyjne komórek
nTreg odbywa się na drodze wielu mechanizmów, zależnych
od środowiska, przebiegu reakcji immunologicznej i jej typu
[13]. Uważa się, że w warunakch in vivo limfocyty nTreg
CD4+CD25+ wykazują swoje działanie supresyjne na zasadzie mechanizmu kontaktu „komórka – komórka” poprzez
ekspresję powierzchniowych molekuł CTLA-4, GITR czy błonowego TGF-β, a także ekspresję granzymu A, uwalnianie
perforyn i cytotoksyczność [13].
Limfocyty regulatorowe CD4+ w astmie alergicznej
Zasadniczo uważa się, że dysfunkcja limfocytów regulatorowych odgrywa ważną rolę w patogenezie chorób alergicznych i astmy [32]. Wiadomo, że na skutek mutacji genu
FOXP3 dochodzi do utraty funkcji przez transkrypcyjny regulator FoxP3, co z kolei skutkuje niedoborem limfocytów
nTreg CD4+CD25+. U ludzi mutacje genu FOXP3 znane są
w postaci syndromów: IPEX (immune dysregulation polyendocrinopathy enteropathy–X-linked oraz XLAAD (X-linked
autoimmunity-allergic dysregulation syndrome) i wiążą się
m.in. z patologiczną odpowiedzią na alergeny [15]. Interesującym wydaje się być fakt, że alergiczna odmiana syndromu
IPEX może być spowodowana brakiem łańcucha α dla IL-2
(CD25) i defektem w produkcji IL-10 przez limfocyty CD4+.
Doniesienia te podkreślają udział zarówno receptora dla IL-2
jak i IL-10 w patomechanizmie tego syndromu [7].
Indukowane limfocyty regulatorowe CD4+
Indukowane/adaptacyjne limfocyty regulatorowe (iTreg) powstają na obwodzie z dziewiczych limfocytów CD4+ po zaprezentowaniu antygenu przez komórkę prezentującą antygen, a zwłaszcza przez komórkę dendrytyczną. Indukowane
321
Limfocyty regulatorowe CD4+ w alergicznej astmie oskrzelowej
Interesujące są także inne zmiany genetyczne, które mogą
przyczyniać się do dysfunkcji komórek nTreg. Sugeruje się,
że polimorfizm genu dla CTLA-4 może być związany z astmą [19].
Obecność limfocytów nTreg wykazano już na etapie życia
płodowego, we krwi pępowinowej. Wskazuje to, że subpopulacja nTreg odgrywa immunoregulacyjną rolę już w tym
okresie [35]. Thornton i wsp. przeprowadzili badania hodowlane na limfocytach T z krwi pępowinowej, w których wykazali przyczyny wzrostu liczby limfocytów nTreg CD4+CD25+
w obecności alergenów. Na podstawie przeprowadzonych
eksperymentów stwierdzono, że zwiększona liczba limfocytów nTreg nie była spowodowana proliferacją tej subpopulacji, a raczej apoptozą proliferujących efektorowych limfocytów T. Interesującym wydaję się być fakt, że limfocyty
nTreg nabywały właściwości supresyjnych podczas hodowli
z alergenami [36].
Uważa się, że nieprawidłowe działanie zarówno populacji
nTreg, jak i Tr1 przyczynia się do rozwoju uczulenia na alergeny. Uczulenie występuje zazwyczaj w okresie wczesnego
dzieciństwa lub nawet przed urodzeniem. Limfocyty regulatorowe mogą hamować ten etap i co za tym idzie ograniczać
rozwój astmy oskrzelowej [28].
Stwierdzono, że aktywowane limfocyty regulatorowe mogą
działać supresyjnie na subpopulację limfocytów CD4+ oraz
kontrolują równowagę pomiędzy limfocytami o profilu cytokinowym Th1 i Th2 [28]. Sugeruje się, że komórki nTreg hamują dojrzewanie subpopulacji limfocytów Th2 prawdopodobnie
poprzez zablokowanie produkcji IL-4. Limfocyty regulatorowe mogą oddziaływać supresyjnie w sposób bezpośredni na
aktywowane alergenowo - swoiste limfocyty o profilu cytokinowym Th2, przez co ograniczają produkcję IL-4, IL-5, IL-9
i IL-13. Są to kluczowe cytokiny podczas efektorowej fazy
reakcji alergicznej [22]. Dodatkowo komórki nTreg wpływają
także na zmianę klas produkowanych przeciwciał z IgE do
IgG4. Hamują prezentację antygenu przez komórki dendrytyczne oraz migrację komórek promujących proces zapalny do tkanek. Stwierdzono także, że limfocyty regulatorowe
mogą hamować proces zapalny w chorobach alergicznych
poprzez bezpośredni wpływ na eozynofilie, komórki tuczne
i bazofile, odgrywają ważną rolę w remodelingu dróg oddechowych [30].
Dane wskazujące na deficyt ilościowy limfocytów regulatorowych w chorobach alergicznych i astmie są niejednoznaczne. Shi i wsp. wykazali, brak różnicy w liczbie limfocytów
nTreg pomiędzy osobami zdrowymi a pacjentami z samą
atopią lub astmą [34]. Zaobserwowano natomiast wzrost
liczby limfocytów CD4+CD25+ podczas zaostrzeń astmy [34].
Zmiany takiej nie zaobserwowano u pacjentów ze stabilną
postacią astmy. W badaniach przeprowadzonych na mieszanych hodowlach limfocytów CD4+CD25- z CD4+CD25+,
które uzyskano od pacjentów z astmą jak i zdrowych ludzi
wykazano, że u pacjentów z astmą alergiczną subpopulacja
limfocytów CD4+CD25+ nie miała osłabionych właściwości
supresyjnych. Na uwagę zwraca fakt, że u chorych z astmą
322
alergiczną funkcja limfocytów nTreg nie była zaburzona, to
jednak zdolność do supresji była niewystarczająca, aby zahamować rozwój astmy [34].
Na podstawie badań przeprowadzonych na wyizolowanych
komórkach monojądrzastych stwierdzono, że u pacjentów
z astmą limfocyty nTreg charakteryzują się preferencyjną
ekspresją CD152, GITR, Toll-like receptor 4 (TLR4), Latency
– Associated Peptide (LAP/TGF-�����������������������������
���������������������������
1) i FoxP3 [40]. Nie stwierdzono jednak znamiennych różnic w odsetku limfocytów
nTreg FoxP3+ i ekspresji CD152+ i GITR+ pomiędzy pacjentami z ostrą i stabilną postacią astmy, a grupą kontrolną [40].
Z badań przeprowadzonych na myszach wynika, że obniżenie liczby limfocytów CD4+CD25+ skutkuje zwiększoną,
nadreaktywnością dróg oddechowych (AHR) [1]. Potwierdza
to udział tej subpopulacji w utrzymaniu równowagi immunologicznej w drogach oddechowych. Wyniki badań wskazują
także, że IL-6 może być odpowiedzialna za hamownie migracji limfocytów Treg do dróg oddechowych. Zablokowanie
IL-6 w drogach oddechowych skutkowało, zwiększeniem ilości w płucach limfocytów CD4+CD25+FoxP3+, wykazujących
właściwości supresyjne [12].
Leczenie astmy oskrzelowej polega głównie na działaniach
zmierzających do zmniejszenia stanu zapalnego w drogach
oddechowych. Podstawowymi lekami stosowanymi w tym
celu są glikokortykosteroidy. Wykazano, że glikokortykosteroidy zwiększają ekspresję mRNA dla genu FOXP3 [21].
Może to sugerować jeden z potencjalnych mechanizmów
działania glikokortykosteroidów poprzez przesunięcie reakcji
immunologicznej w kierunku immunosupresji, i przywrócenie
równowagi immunologicznej pomiędzy subpopulacjami limfocytów w chorobach alergicznych i astmie [33].
Wykazano, że inkubacja subpopulacji CD4+CD25+ z glikokortykosteroidami powodowała nasilenie antyproliferacyjnego działania tej subpopulacji, w stosunku do limfocytów
CD4+CD25- stymulowanych alergenami, u pacjentów atopowych, i nie atopowych. Interesującym wydaje się być fakt,
iż wzmocniona odpowiedź antyproliferacyjna subpopulacji
CD4+CD25+ dodatnio korelowała ze wzmożoną produkcją
IL-10 przez te komórki a dodanie przeciwciał blokujących
przeciwko IL-10 prowadziło do osłabienia ich właściwości
supresyjnych [10].
Liczne badania dowodzą, że subpopulacja indukowanych
limfocytów regulatorowych Tr1 bierze udział w regulacji nabytej odpowiedzi immunologicznej. Limfocyty Tr1 hamują
proliferację limfocytów T in vivo głównie poprzez uwalnianie
IL-10 [17]. Dowodem potwierdzającym ten fakt są badania,
w których po dodaniu do hodowli limfocytów Tr1 przeciwciał
blokujących przeciwko IL-10 zaobserwowano ograniczenie
ich zdolności supresyjnej [9].
Funkcja IL-10 jest dobrze udokumentowana w astmie
oskrzelowej. IL-10 jest cytokiną o działaniu plejotropowym
ponieważ hamuje aktywację i produkcję cytokin przez subpopulację limfocytów o profilu cytokinowym Th2, a także
przez komórki tuczne i eozynofile. IL-10 ponadto działa
supresyjnie na funkcję komórek prezentujących antygen
Ł. Kraszula i M. Pietruczuk
(APC), poprzez hamowanie dojrzewania komórek dendrytycznych, ekspresję molekuł kostymulujących MHC klasy II.
Dodatkowo o funkcji IL-10 świadczy fakt, że wykazano ujemną korelację pomiędzy jej stężeniem, a ciężkością chorób
alergicznych i astmy [17].
Udowodniono także, że subpopulacja Tr1 może być indukowana wzrastającymi dawkami alergenu podczas swoistej
immunoterapii alergenem (SIT), i działać hamująco na alergenowo swoiste subpopulacje limfocytów Th1 i Th2 [1].
Matsumoto i wsp. badali rolę subpopulacji Tr1 u dorosłych
osób z astmą przez porównanie tej subpopulacji u chorych z
astmą łagodną, ciężką o stabilnym i niestabilnym przebiegu
[25]. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono,
że liczba limfocytów CD4+ produkujących IL-10 była niższa
u pacjentów z niestabilną postacią astmy ciężkiej niż u pacjentów z astmą łagodną i ciężką o stabilnym przebiegu.
Wskazuje to na potencjalne możliwości wykorzystania subpopulacji limfocytów regulatorowych Tr1 w zapobieganiu zaostrzeniom astmy.
Według danych Światowej Organizacji Zdrowia (World Health Organization, WHO) na astmę oskrzelową choruje 300
mln osób. Prognozuje się, że za 15 lat liczba chorych wzrośnie do 400 mln [5]. Astma stanowi poważny problem zdrowotny, społeczny i ekonomiczny. Pomimo lepszego poznania patomechanizmu tej choroby oraz ciągłego postępu w
diagnostyce i leczeniu astma nadal pozostaje chorobą nieuleczalną. Zainteresowanie badaniami nad subpopulacjami
limfocytów regulatorowych wynika z możliwości wykorzystania tych komórek, jako czynnika modyfikującego odpowiedź
immunologiczną w różnych jednostkach chorobowych. Intrygujące, zatem wydaję się być użycie, subpopulacji zarówno
naturalnych jak i indukowanych limfocytów regulatorowych,
jako potencjalnej strategii leczenia astmy oskrzelowej. Kluczowym w tym aspekcie wydaje się być czynnik transkrypcyjny FoxP3, który odpowiada za rozwój i funkcję komórek
Treg. Trwała indukcja FoxP3 i przekształcenie limfocytów
CD4+CD25- w limfocyty nTreg mogłaby m.in. przyczynić się
do supresji nadmiernej reakcji immunologicznej na alergeny,
co ograniczy rozwój alergicznej astmy oskrzelowej. Największe nadzieje związane z użyciem nowej terapii modulującej
aktywność komórek Treg odnoszą się do pacjentów cierpiących na ciężką postać astmy oskrzelowej, a w szczególności na astmę oporną na leczenie glikokortykosteroidami.
Wydaje się, że immunoterapia alergenami może wzmocnić
rozwój alergenowo swoistych limfocytów Treg i pomóc w
bezpiecznej, długo-terminowej kontroli przebiegu chorób
alergicznych i astmy. Dodatkowym wzmocnieniem terapii
polegającej na modulacji aktywności limfocytów nTreg może
okazać się stosowanie glikokortykosteroidów, witaminy D3,
czy IL-10, które są potencjalnymi stymulatorami populacji
limfocytów regulatorowych. Dotychczasowe wyniki badań
sugerują, że manipulacja aktywnością komórek Treg i ich
kaskadą sygnałową, jest potencjalną strategią leczenia na
przyszłość, w alergiach i astmie oskrzelowej.
Piśmiennictwo
1. Akdis M, Verhagen J, Taylor A i wsp. Immune responses in healthy and allergic individuals are characterized by a fine balance
between allergen-specific T regulatory 1 and T helper 2 cells. J
Exp Med 2004; 199: 1567-1575.
2. Baecher-Allan C, Viglietta V, Hafler DA. Human CD4+CD25+
regulatory T cells. Semin Immunol 2004; 16: 89-98.
3. Barnes PJ. Intrinsic asthma: not so different from allergic asthma but driven by superantigens? Clin Exp Allergy 2009; 39:
1145-1151.
4. Barrat FJ, Cua DJ, Boonstra A i wsp. In vitro generation of interleukin 10-producing regulatory CD4(+) T cells is induced by immunosuppressive drugs and inhibited by T helper type 1 (Th1)and Th2-inducing cytokines. J Exp Med 2002; 195: 603-616.
5. Bateman ED, Hurd SS, Barnes PJ i wsp. Global strategy for
asthma management and prevention: GINA executive summary. Eur Respir J 2008; 31: 143-178.
6. Bloemen K, Verstraelen S, Van Den Heuvel R i wsp. The allergic
cascade: review of the most important molecules in the asthmatic lung. Immunol Lett 2007; 113: 6-18.
7. Caudy AA, Reddy ST, Chatila T i wsp. CD25 deficiency causes
an immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, Xlinked-like syndrome, and defective IL-10 expression from CD4
lymphocytes. J Allergy Clin Immunol 2007; 119: 482-487.
8. Cohn L, Elias JA, Chupp GL. Asthma: mechanisms of disease
persistence and progression. Annu Rev Immunol 2004; 22: 789815.
9. Cottrez F, Hurst SD, Coffman RL i wsp. T regulatory cells 1 inhibit a Th2-specific response in vivo. J Immunol 2000; 165: 48484853.
10. Dao N, X,Robinson DS. Fluticasone propionate increases
CD4CD25 T regulatory cell suppression of allergen-stimulated
CD4CD25 T cells by an IL-10-dependent mechanism. J Allergy
Clin Immunol 2004; 114: 296-301.
11. Dieckmann D, Plottner H, Berchtold S i wsp. Ex vivo isolation
and characterization of CD4(+)CD25(+) T cells with regulatory properties from human blood. J Exp Med 2001; 193: 13031310.
12. Doganci A, Eigenbrod T, Krug N i wsp. The IL-6R alpha chain
controls lung CD4+CD25+ Treg development and function during allergic airway inflammation in vivo. J Clin Invest 2005; 115:
313-325.
13. Fontenot JD, Gavin MA, Rudensky AY. Foxp3 programs the development and function of CD4+CD25+ regulatory T cells. Nat
Immunol 2003; 4: 330-336.
14. Gershon RK,Kondo K. Cell interactions in the induction of tolerance: the role of thymic lymphocytes. Immunology 1970; 18:
723-737.
15. Goleva E, Cardona ID, Ou LS i wsp. Factors that regulate naturally occurring T regulatory cell-mediated suppression. J Allergy
Clin Immunol 2005; 116: 1094-1100.
16. Groux H, O’Garra A, Bigler M i wsp. A CD4+ T-cell subset inhibits antigen-specific T-cell responses and prevents colitis. Nature 1997; 389: 737-742.
17. Hawrylowicz CM,O’Garra A. Potential role of interleukin-10secreting regulatory T cells in allergy and asthma. Nat Rev Immunol 2005; 5: 271-283.
18. Holm TL, Nielsen J, Claesson MH. CD4+CD25+ regulatory T
cells: I. Phenotype and physiology. APMIS 2004; 112: 629-641.
19. Howard TD, Postma DS, Hawkins GA i wsp. Fine mapping of an
IgE-controlling gene on chromosome 2q: Analysis of CTLA4 and
CD28. J Allergy Clin Immunol 2002; 110: 743-751.
20. Jonuleit H, Schmitt E, Stassen M i wsp. Identification and functional characterization of human CD4(+)CD25(+) T cells with
regulatory properties isolated from peripheral blood. J Exp Med
2001; 193: 1285-1294.
323
Limfocyty regulatorowe CD4+ w alergicznej astmie oskrzelowej
21. Karagiannidis C, Akdis M, Holopainen P i wsp. Glucocorticoids
upregulate FOXP3 expression and regulatory T cells in asthma.
J Allergy Clin Immunol 2004; 114: 1425-1433.
22. Ling EM, Smith T, Nguyen XD i wsp. Relation of CD4+CD25+
regulatory T-cell suppression of allergen-driven T-cell activation
to atopic status and expression of allergic disease. Lancet 2004;
363: 608-615.
23. Littman DR,Rudensky AY. Th17 and regulatory T cells in mediating and restraining inflammation. Cell 2010; 140: 845-858.
24. Liu W, Putnam AL, Xu-Yu Z i wsp. CD127 expression inversely
correlates with FoxP3 and suppressive function of human CD4+
T reg cells. J Exp Med 2006; 203: 1701-1711.
25. Matsumoto K, Inoue H, Fukuyama S i wsp. Decrease of interleukin-10-producing T cells in the peripheral blood of severe
unstable atopic asthmatics. Int Arch Allergy Immunol 2004; 134:
295-302.
26. Motta AC, Vissers JL, Gras R i wsp. GITR signaling potentiates
airway hyperresponsiveness by enhancing Th2 cell activity in a
mouse model of asthma. Respir Res 2009; 10: 93.
27. Nakamura K, Kitani A, Fuss I i wsp. TGF-beta 1 plays an important role in the mechanism of CD4+CD25+ regulatory T cell activity in both humans and mice. J Immunol 2004; 172: 834-842.
28. Nouri-Aria KT,Durham SR. Regulatory T cells and allergic disease. Inflamm Allergy Drug Targets 2008; 7: 237-252.
29. Novak N,Bieber T. Allergic and nonallergic forms of atopic diseases. J Allergy Clin Immunol 2003; 112: 252-262.
30. Ryanna K, Stratigou V, Safinia N i wsp. Regulatory T cells in
bronchial asthma. Allergy 2009; 64: 335-347.
31. Sakaguchi S, Sakaguchi N, Asano M i wsp. Immunologic selftolerance maintained by activated T cells expressing IL-2 receptor alpha-chains (CD25). Breakdown of a single mechanism of
self-tolerance causes various autoimmune diseases. J Immunol
1995; 155: 1151-1164.
32. Sakaguchi S, Yamaguchi T, Nomura T i wsp. Regulatory T cells
and immune tolerance. Cell 2008; 133: 775-787.
324
33. Seroogy CM,Gern JE. The role of T regulatory cells in asthma. J
Allergy Clin Immunol 2005; 116: 996-999.
34. Shi HZ,Qin XJ. CD4CD25 regulatory T lymphocytes in allergy
and asthma. Allergy 2005; 60: 986-995.
35. Takahata Y, Nomura A, Takada H i wsp. CD25+CD4+ T cells
in human cord blood: an immunoregulatory subset with naive
phenotype and specific expression of forkhead box p3 (Foxp3)
gene. Exp Hematol 2004; 32: 622-629.
36. Thornton CA, Upham JW, Wikstrom ME i wsp. Functional maturation of CD4+CD25+CTLA4+CD45RA+ T regulatory cells in
human neonatal T cell responses to environmental antigens/
allergens. J Immunol 2004; 173: 3084-3092.
37. van Oosterhout AJ,Bloksma N. Regulatory T-lymphocytes in
asthma. Eur Respir J 2005; 26: 918-932.
38. Weiner HL. Induction and mechanism of action of transforming
growth factor-beta-secreting Th3 regulatory cells. Immunol Rev
2001; 182: 207-214.
39. Yagi H, Nomura T, Nakamura K i wsp. Crucial role of FOXP3 in
the development and function of human CD25+CD4+ regulatory
T cells. Int Immunol 2004; 16: 1643-1656.
40. Zhang Q, Qian FH, Liu H i wsp. Expression of surface markers
on peripheral CD4+CD25high T cells in patients with atopic
asthma: role of inhaled corticosteroid. Chin Med J (Engl ) 2008;
121: 205-212.
Adres do korespondencji:
Zakład Diagnostyki Laboratoryjnej,
II Katedra Chorób Wewnętrznych,
Uniwersytet Medyczny w Łodzi.
ul. Kopcińskiego 22,
90-153 Łódź.
e-mail: [email protected]
(Praca wpłynęła do Redakcji: 2010-06-18)
(Praca przekazana do opublikowania: 2010-10-11)