stringtranslate.com

Костимуляция

Костимуляция представляет собой вторичный сигнал, на который полагаются иммунные клетки для активации иммунного ответа в присутствии антигенпрезентирующей клетки. [1] В случае Т-клеток для полной активации их иммунного ответа необходимы два стимула. Во время активации лимфоцитов костимуляция часто имеет решающее значение для развития эффективного иммунного ответа . Костимуляция необходима в дополнение к антигенспецифическому сигналу от их антигенных рецепторов.

Совместная стимуляция Т-клеток

Т-клеткам для полной активации требуются два сигнала. Первый сигнал, который является антигенспецифичным , обеспечивается через рецептор Т-клеток (TCR), который взаимодействует с молекулами пептида- MHC на мембране антигенпрезентирующей клетки (APC) . Второй сигнал, костимулирующий сигнал, неспецифичен для антигена и обеспечивается взаимодействием между костимулирующими молекулами, экспрессируемыми на мембране АПК и Т-клетки. Это взаимодействие способствует и усиливает передачу сигналов TCR, но также может быть двунаправленным. [2] Костимулирующий сигнал необходим для пролиферации, дифференцировки и выживания Т-клеток. Активация Т-клеток без совместной стимуляции может привести к невосприимчивости Т-клеток (также называемой анергией ), апоптозу или приобретению иммунной толерантности . [ нужна цитата ]

Аналогом костимулирующего сигнала является (ко-)ингибирующий сигнал, при котором ингибирующие молекулы взаимодействуют с различными сигнальными путями, чтобы остановить активацию Т-клеток. [2] Наиболее известными ингибирующими молекулами являются CTLA4 и PD1 , используемые в иммунотерапии рака. [2]

В биологии Т-клеток существует несколько костимулирующих молекул из разных семейств белков. В основном изучены те, которые принадлежат к суперсемейству иммуноглобулинов (IgSF) (таким как CD28 , B7, ICOS , CD226 или CRTAM) и суперсемейству рецепторов TNF (TNFRSF) (таким как 41-BB , OX40 , CD27 , GITR , HVEM , CD40 , БАФФР , БАФФ и другие). Кроме того, некоторые костимулирующие молекулы принадлежат к семейству TIM, семейству CD2/SLAM или семейству BTN/BTN-подобных. [2]

Поверхностная экспрессия различных костимулирующих молекул регулируется на транскрипционном и посттранскрипционном уровне, а также посредством эндоцитоза. [2] Динамика экспрессии рецептора обычно зависит от состояния клетки. Некоторые молекулы постоянно экспрессируются на нестимулированных клетках, например CD28, [3] другие только после запуска TCR, например 41-BB или CD27. [2] [4]

Механизм действия

В целом механизм функционирования костимулирующих молекул основан на перекрытии их сигнального пути с первичным сигналом (TCR) и индукции других, дистальных путей, часто использующих другие пути, что приводит к усилению сигнала TCR и экспрессии эффекторные гены. [2] Кроме того, костимулирующая передача сигналов также может иметь уникальный результат. [3]

Примером молекулы IgSF является одна из наиболее важных костимулирующих молекул, экспрессируемых на Т-клетках, CD28 , которая взаимодействует преимущественно с CD80 (B7.1) и CD86 (B7.2), а также с B7-H2 ( ICOS-L). ) у человека присутствует на мембране активированных АПК. Он конститутивно локализован, среди других важных сигнальных молекул Т-клеток, в центральном SMAC (супрамолекулярном комплексе активации) иммунологического синапса . [3] Его передача сигналов участвует в привлечении протеинкиназы C θ (PKCθ), Ras GEF и Ras GRP в синапс. [3] [2] Кроме того, он индуцирует активность транскрипционных факторов NFAT и NFκB посредством взаимодействия со специфичной для лимфоцитов протеинтирозинкиназой (LCK) и GRB2 и/или активации фосшоинозитол-3-киназы ( PI3K ), что приводит к Akt активация киназы, способствующая пролиферации Т-клеток и продукции IL-2. [2] [3] Кроме того, он участвует в других биохимических функциях клетки, включая метаболизм Т-клеток, посттрансляционные модификации белков или ремоделирование цитоскелета. [3]

Другим костимулирующим рецептором, экспрессируемым на Т-клетках, является ICOS ( индуцибельный стимулятор Cos ), который взаимодействует с ICOS-L , экспрессируемым преимущественно на APC. Этот рецептор генетически тесно связан с CD28, но не может заменить его функцию. [2] [5] Среди многих сходств с CD28 он также индуцирует активность Akt посредством активации PI3K и способствует пролиферации. [2] [5] Однако существуют различия в этих путях, которые способствуют несоответствию между передачей сигналов CD28 и ICOS. [2] [5]

Передача сигналов через костимулирующие молекулы от TNFRSF часто включает взаимодействие с адаптерными белками TRAF для усиления стимуляции Т-клеток. [6] Например, 41-BB (CD137; TNFRSF9) представляет собой сигнальную молекулу, экспрессирующуюся в основном на Т-клетках, но также и на NK-клетках . Благодаря внеклеточному связыванию галектина 9 комплексы 41-BB сохраняются на мембране в предварительно собранном виде. [4] Он взаимодействует с адаптерными белками TRAF1 и TRAF2, которые участвуют в пути, в конечном итоге приводящем к транслокации NFκB в ядро, а также в пути MAPK/ERK . [4]

OX40 (CD134; TNFRSF4) — еще одна костимулирующая молекула, экспрессируемая после активации Т-клеток, но в более поздние моменты времени, поскольку она ингибирует апоптоз и увеличивает выживаемость через несколько дней после стимуляции. [7]

Совместная стимуляция различных типов Т-клеток

CD28 важен практически для всех типов Т-клеток, но некоторые другие костимулирующие молекулы экспрессируются в некоторых типах клеток больше, чем в других.

Было показано, что CD2 праймирует наивные Т-клетки (T N ) даже без CD28 или TCR. [2] Кроме того, CD27 представляет собой рецептор, конститутивно экспрессирующийся на T N (его экспрессия снижается при стимуляции TCR) и усиливает пролиферацию Т-клеток. [8]

Дифференцировка Т-хелперных клеток (TH ) на различные субпопуляции также частично зависит от их костимулирующих молекул. Было показано, что TIM1, TIM4, ICOS, CD3 или DR3 и несколько молекул из семейства SLAM индуцируют поляризацию в направлении T H 2. [2] [5] Напротив, CD27 и HVEM способствуют поляризации T H 1. [2] Экспрессия OX40 и ICOS была связана с дифференцировкой и поддержанием Т-фоликулярных хелперов (T FH ). [7] Регуляторным Т-клеткам (T REG ) необходим сигнал CD28 для их генерации и сигнал ICOS для их периферического поддержания и выживания. Напротив, HVEM, GITR и CD30 подавляют их активность. [2] [3] [5]

Эффекторные Т-клетки в основном регулируются молекулами TNFRSF, такими как 41-BB, CD27, OX40, DR3 или GITR, которые усиливают их пролиферацию и выживаемость. [2]

Также было показано, что Т-клетки памяти ТМ требуют костимулирующих сигналов. Помимо CD28; Также было показано, что ICOS, 41-BB, OX40, TIM3, CD30, BTLA или CD27 играют роль в правильном формировании и последующей передаче сигналов TM . [2] [9]

Совместная стимуляция B-клеток

В-клетка связывает антигены с помощью своего BCR (мембраносвязанного антитела ), которое передает внутриклеточные сигналы В-клетке, а также побуждает В-клетку поглощать антиген, обрабатывать его и представлять на молекулах MHC II. Последний случай вызывает распознавание антигенспецифическими клетками Th2 или клетками Tfh, что приводит к активации B-клетки посредством связывания TCR с комплексом MHC-антиген. За этим следует синтез и презентация CD40L (CD154) на клетке Th2, который связывается с CD40 на В-клетке, таким образом, клетка Th2 может ко-стимулировать В-клетку. [10] Без этой совместной стимуляции В-клетка не может дальше пролиферировать. [11]

Костимуляция В-клеток альтернативно обеспечивается рецепторами комплемента . Микробы могут напрямую активировать систему комплемента, и компонент комплемента C3b связывается с микробами. После того, как C3b расщепляется на фрагмент iC3b (неактивное производное C3b), затем расщепляется до C3dg и, наконец, до C3d, которые продолжают связываться с микробной поверхностью, В-клетки экспрессируют рецептор комплемента CR2 (CD21), который связывается с iC3b, C3dg или С3д. [12] Это дополнительное связывание делает В-клетки в 100–10 000 раз более чувствительными к антигену. [13] CR2 на зрелых В-клетках образует комплекс с CD19 и CD81 . Этот комплекс называется корецепторным комплексом В-клеток из-за такого повышения чувствительности к антигену. [14]

Приложения

Абатацепт (Оренсия) — модулятор костимуляции Т-клеток, одобренный для лечения ревматоидного артрита . Считается, что цитокины, секретируемые активированными Т-клетками, инициируют и распространяют иммунологически обусловленное воспаление, связанное с ревматоидным артритом . Оренсия, растворимый гибридный белок , действует путем изменения костимулирующего сигнала, необходимого для полной активации Т-клеток. Белатацепт — еще одна новая молекула, которая проходит испытания в качестве лекарства против отторжения для использования при трансплантации почки.

Новый ко-стимулирующий суперагонистический препарат , TGN1412 , стал предметом клинических испытаний в больнице Нортвик-Парк в Лондоне . Испытание вызвало споры, поскольку шестеро добровольцев серьезно заболели через несколько минут после приема препарата.

По сути, костимулирующие молекулы действуют как «мигающие красные огни», которые взаимодействуют с Т-клеткой, сообщая, что материал, представленный материалом дендритной клетки, указывает на опасность. Дендритные клетки, демонстрирующие костимулирующие молекулы при представлении антигена, способны активировать Т-клетки. Напротив, Т-клетки, которые распознают антиген, представленный дендритной клеткой, не содержащей костимулирующие молекулы, обычно подвергаются апоптозу или могут перестать реагировать на будущие встречи с антигеном.

Рекомендации

  1. ^ «Костимуляция», The Free Dictionary , получено 5 июля 2019 г.
  2. ^ abcdefghijklmnopqr Чен, Липин ; Флис, Даллас Б. (апрель 2013 г.). «Молекулярные механизмы костимуляции и коингибирования Т-клеток». Обзоры природы Иммунология . 13 (4): 227–242. дои : 10.1038/nri3405. ISSN  1474-1741. ПМЦ 3786574 . ПМИД  23470321. 
  3. ^ abcdefg Эсенстен, Джонатан Х.; Хелу, Инес А.; Чопра, Гаурав; Вайс, Артур; Блюстоун, Джеффри А. (май 2016 г.). «Костимуляция CD28: от механизма к терапии». Иммунитет . 44 (5): 973–988. doi :10.1016/j.immuni.2016.04.020. ПМЦ 4932896 . ПМИД  27192564. 
  4. ^ abc Санчес-Полете, Альфонсо Р.; Лабиано, Сара; Родригес-Руис, Мария Э.; Аспиликуэта, Арантса; Эчеберрия, Иньяки; Боланьос, Эликсабет; Ланг, Валери; Родригес, Мануэль; Аснар, М. Анжела; Юре-Кункель, Мария; Мелеро, Игнасио (март 2016 г.). «Расшифровка передачи сигналов CD137 (4-1BB) при костимуляции Т-клеток для трансляции в успешную иммунотерапию рака». Европейский журнал иммунологии . 46 (3): 513–522. дои : 10.1002/eji.201445388 . PMID  26773716. S2CID  2200367.
  5. ^ abcde Wikenheiser, Дэниел Дж.; Штумхофер, Джейсон С. (2016). «Костимуляция ICOS: друг или враг?». Границы в иммунологии . 7 : 304. дои : 10.3389/fimmu.2016.00304 . ISSN  1664-3224. ПМЦ 4979228 . ПМИД  27559335. 
  6. ^ Уорд-Кавана, Линдси К.; Лин, Вай Вай; Шеди, Джон Р.; Уэр, Карл Ф. (17 мая 2016 г.). «Суперсемейство рецепторов TNF в ко-стимулирующих и коингибирующих реакциях». Иммунитет . 44 (5): 1005–1019. doi :10.1016/j.immuni.2016.04.019. ISSN  1074-7613. ПМЦ 4882112 . ПМИД  27192566. 
  7. ^ Аб Фу, Наньнан; Се, Фан; Сунь, ЧжунВэнь; Ван, Цинь (2021). «Ось OX40/OX40L регулирует дифференцировку Т-фолликулярных хелперных клеток: последствия для аутоиммунных заболеваний». Границы в иммунологии . 12 : 670637. дои : 10.3389/fimmu.2021.670637 . ISSN  1664-3224. ПМЦ 8256170 . ПМИД  34234777. 
  8. ^ Лютфи, Форат; Ву, Лонг; Саншайн, Сара; Цао, Сюэфан (22 сентября 2021 г.). «Нацеливание на путь CD27-CD70 для улучшения результатов как иммунотерапии контрольных точек, так и аллогенной трансплантации гемопоэтических клеток». Границы в иммунологии . 12 : 715909. дои : 10.3389/fimmu.2021.715909 . ISSN  1664-3224. ПМЦ 8493876 . ПМИД  34630390. 
  9. ^ Лю, Цинцзюнь; Сунь, Чжунцзе; Чен, Лигун (01 августа 2020 г.). «Т-клетки памяти: стратегии оптимизации иммунотерапии опухолей». Белок и клетка . 11 (8): 549–564. дои : 10.1007/s13238-020-00707-9. ISSN  1674-8018. ПМЦ 7381543 . ПМИД  32221812. 
  10. ^ Джейнвей Калифорния, Трэверс П., Уолпорт М., Шломчик М. (2001). Иммунобиология 5: Иммунная система в здоровье и болезни, 5-е изд. Нью-Йорк: паб Garland, ISBN 0-8153-3642-X. 
  11. ^ Ноэль, Р.Дж.; Рой, М.; Шепард, DM; Стаменкович И.; Ледбеттер, Дж.А.; Аруффо, А. (1992). «Белок массой 39 кДа на активированных Т-хелперных Т-клетках связывает CD40 и передает сигнал родственной активации В-клеток». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 89 (14): 6550–6554. Бибкод : 1992PNAS...89.6550N. дои : 10.1073/pnas.89.14.6550 . ПМЦ 49539 . ПМИД  1378631. 
  12. ^ Фрэнк К., Аткинсон Дж. П. (2001). "Система комплемента." В Остин К.Ф., Фрэнк К., Аткинсон Дж.П., Кантор Х. ред. Иммунологические заболевания Самтера, 6-е изд. Том. 1, с. 281–298, Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс, ISBN 0-7817-2120-2 
  13. ^ Демпси, PW; Эллисон, Мэн; Аккараджу, С.; Гуднау, CC; Фирон, DT (1996). «C3d комплемента как молекулярный адъювант: соединение врожденного и приобретенного иммунитета». Наука . 271 (5247): 348–350. Бибкод : 1996Sci...271..348D. дои : 10.1126/science.271.5247.348. PMID  8553069. S2CID  43201833.
  14. ^ Аббас АК, Лихтман АХ (2003). Клеточная и молекулярная иммунология, 5-е изд. Филадельфия: Сондерс, ISBN 0-7216-0008-5