Регуляторные Т -клетки ( Treg / ˈt iːrɛɡ / или T reg- клетки ), ранее известные как супрессорные Т-клетки , представляют собой субпопуляцию Т-клеток , которые модулируют иммунную систему , поддерживают толерантность к собственным антигенам и предотвращают аутоиммунные заболевания . T reg- клетки являются иммунодепрессантами и, как правило, подавляют или подавляют индукцию и пролиферацию эффекторных Т-клеток . [1] T reg -клетки экспрессируют биомаркеры CD4 , FOXP3 и CD25 и, как полагают, происходят от той же линии, что и наивные CD4 + клетки . [2] Поскольку эффекторные Т-клетки также экспрессируют CD4 и CD25, T reg- клетки очень трудно эффективно отличить от эффекторных CD4 + , что затрудняет их изучение. Исследования показали, что цитокин- трансформирующий фактор роста бета (TGF-β) необходим для дифференциации T- регуляторных клеток от наивных клеток CD4 + и важен для поддержания гомеостаза T- регуляторных клеток . [3]
Мышиные модели предположили, что модуляция T reg -клеток может лечить аутоиммунные заболевания и рак, а также может способствовать трансплантации органов [4] и заживлению ран . [5] Их значение для рака сложное. T reg -клетки, как правило, активируются у людей с раком, и они, по-видимому, привлекаются к месту расположения многих опухолей . Исследования как на людях, так и на животных моделях подразумевают, что большое количество T reg- клеток в микросреде опухоли является показателем плохого прогноза , и T reg -клетки, как полагают, подавляют иммунитет опухоли, тем самым препятствуя врожденной способности организма контролировать рост раковых клеток. [6] Исследования иммунотерапии изучают, как регуляция T-клеток может быть потенциально использована при лечении рака. [7]
Регуляторные Т-клетки являются компонентом иммунной системы, который подавляет иммунные реакции других клеток. Это важная «самопроверка», встроенная в иммунную систему для предотвращения чрезмерных реакций. Регуляторные Т-клетки бывают разных форм, наиболее изученными из которых являются те, которые экспрессируют CD4, CD25 и FOXP3 (CD4 + CD25 + регуляторные Т-клетки). Эти регуляторные Т - клетки отличаются от вспомогательных Т-клеток . [8] Другим подвидом регуляторных Т-клеток являются клетки T reg 17. [9] Регуляторные Т-клетки участвуют в отключении иммунных реакций после того, как они успешно устранили вторгшиеся организмы, а также в предотвращении аутоиммунитета. [10]
Регуляторные Т-клетки CD4 + FOXP3 + CD25(high) были названы «естественно встречающимися» регуляторными Т-клетками [11], чтобы отличить их от популяций Т-клеток «супрессоров», которые генерируются in vitro . Дополнительные регуляторные Т-клеточные популяции включают Tr1 , T h 3, CD8 + CD28 − и Qa-1 ограниченные Т-клетки. Вклад этих популяций в аутотолерантность и иммунный гомеостаз определен меньше. FOXP3 можно использовать в качестве хорошего маркера для мышиных CD4 + CD25 + Т-клеток, хотя недавние исследования также показали доказательства экспрессии FOXP3 в CD4 + CD25 − Т-клетках. У людей FOXP3 также экспрессируется недавно активированными обычными Т-клетками и, таким образом, не идентифицирует специфически человеческие Т- регуляторы . [12]
Все Т-клетки происходят из клеток-предшественников в костном мозге , которые становятся приверженными своей линии в тимусе . Все Т-клетки начинаются как клетки CD4 - CD8 - TCR - на стадии DN (двойной негатив), где отдельная клетка перестраивает свои гены рецепторов Т-клеток, чтобы сформировать уникальную функциональную молекулу, которую они, в свою очередь, тестируют против клеток в корковом веществе тимуса на минимальный уровень взаимодействия с собственным MHC . Если они получают эти сигналы, они пролиферируют и экспрессируют как CD4, так и CD8, становясь двойными положительными клетками. Отбор T- регуляторов происходит на радиорезистентных гемопоэтически полученных клетках, экспрессирующих MHC класса II, в мозговом веществе или тельцах Гассаля в тимусе. На стадии DP (двойной позитив) они отбираются по их взаимодействию с клетками в тимусе, начинают транскрипцию Foxp3 и становятся T- регуляторными клетками, хотя они могут не начать экспрессировать Foxp3 до стадии одиночного позитива, на которой они становятся функциональными T- регуляторами . T -регуляторы не имеют ограниченной экспрессии TCR NKT или γδ T-клеток; T- регуляторы имеют большее разнообразие TCR, чем эффекторные T-клетки, смещенные в сторону собственных пептидов.
Процесс отбора T reg определяется сродством взаимодействия с комплексом собственного пептида MHC. Отбор для превращения в T reg — это процесс « Златовласки » — то есть не слишком высокий, не слишком низкий, а именно правильный; [13] T-клетка, которая получает очень сильные сигналы, подвергнется апоптотической смерти; клетка, которая получает слабый сигнал, выживет и будет отобрана, чтобы стать эффекторной клеткой. Если T-клетка получает промежуточный сигнал, то она станет регуляторной клеткой. Из-за стохастической природы процесса активации T-клеток все популяции T-клеток с данным TCR в конечном итоге получат смесь T eff и T reg — относительные пропорции, определяемые сродством T-клетки к собственному пептиду-MHC. Даже в мышиных моделях с TCR-трансгенными клетками, отобранными на строме, секретирующей специфический антиген, делеция или конверсия не являются полными.
После взаимодействия с комплексом аутопептидного MHC Т-клетка должна активировать IL-2R , CD25 и членов суперсемейства TNFR GITR , OX40 и TNFR2, чтобы стать предшественником CD25 + FOXP3 - T reg -клеток. Затем для того, чтобы эта клетка стала зрелой T reg , требуется экспрессия фактора транскрипции FOXP3 . Экспрессия Foxp3 управляется цитокинами, зависимыми от γ-цепи (CD132), в частности IL-2 и/или IL-15. [14] [15] Одного IL-2 недостаточно для стимуляции экспрессии Foxp3. В то время как IL-2 вырабатывается аутореактивными тимоцитами, IL-15 вырабатывается стромальными клетками тимуса, в основном mTEC и cTEC . [14]
Недавно была идентифицирована еще одна подгруппа предшественников T reg . Эта подгруппа лишена CD25 и имеет низкую экспрессию Foxp3. Ее развитие в основном зависит от IL-15. Эта подгруппа имеет более низкое сродство к собственным антигенам, чем подгруппа CD25 + Foxp3 high . Обе подгруппы генерируют зрелые клетки T reg после стимуляции IL-2 с сопоставимой эффективностью как in vitro , так и in vivo . Предшественники CD25 + Foxp3 high демонстрируют повышенный апоптоз и развиваются в зрелые клетки T reg с более быстрой кинетикой, чем предшественники Foxp3 low . [16] T reg, полученные из предшественников CD25 + Foxp3 high , защищают от экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита, тогда как те, которые получены из предшественников CD25 + Foxp3 low , защищают от колита, вызванного Т-клетками . [14]
Зрелые CD25+Foxp3+ Tregs также можно разделить на два различных подтипа на основе уровня экспрессии CD25, GITR и PD-1 . Tregs, экспрессирующие низкие количества CD25, GITR и PD-1, ограничивают развитие колита, способствуя превращению обычных CD4 + T-клеток в pTreg. Tregs, экспрессирующие высокие уровни CD25, GITR и PD-1, более самореактивны и контролируют лимфопролиферацию в периферических лимфатических узлах — они могут обладать способностью защищать от аутоиммунных расстройств. [14]
Генерация Foxp3 + T reg в тимусе задерживается на несколько дней по сравнению с клетками T eff и не достигает взрослого уровня ни в тимусе, ни на периферии примерно до трех недель после родов. Клетки T reg требуют костимуляции CD28 , а экспрессия B7.2 в значительной степени ограничена мозговым веществом, развитие которого, по-видимому, идет параллельно развитию клеток Foxp3 + . Было высказано предположение, что эти два процесса связаны, но окончательной связи между ними пока не показано. TGF-β не требуется для функциональности T reg в тимусе, поскольку тимические T reg от нечувствительных к TGF-β мышей TGFβRII-DN функциональны.
Было замечено, что некоторые клетки T reg FOXP3 + рециркулируют в тимус. Эти клетки T reg в основном присутствовали в мозговом веществе тимуса, которое является основным местом дифференцировки клеток T reg . [17] Присутствие этих клеток в тимусе или их добавление к культуре фетальной тимусной ткани подавляет развитие новых клеток T reg на 34–60% [17], не влияя на обычные Т-клетки. Это говорит о том, что эти клетки T reg только ингибируют развитие клеток T reg de novo . Молекулярный механизм этого процесса зависит от способности клеток T reg адсорбировать IL-2 из своего микроокружения, что позволяет им вызывать апоптоз Т-клеток, которым необходим IL-2 в качестве основного фактора роста. [18] Рециркулирующие T- регуляторы в тимусе экспрессируют высокие уровни высокоаффинной цепи α-рецептора IL-2 ( CD25 ), кодируемой геном Il2ra , который собирает IL-2 из мозгового вещества тимуса и снижает его концентрацию. Напротив, вновь образованные FOXP3 + T -регуляторные клетки в тимусе не имеют высокого уровня экспрессии Il2ra . [17] IL-2 является цитокином, необходимым для развития T- регуляторных клеток в тимусе. Он участвует в пролиферации и выживании всех T-клеток, но IL-15 может заменять его активность во многих контекстах. Однако развитие T- регуляторных клеток зависит от IL-2. [19] В человеческом тимусе была обнаружена популяция CD31- негативных T- регуляторных клеток, [17] что позволяет предположить, что CD31 может использоваться в качестве маркера для вновь образованных T- регуляторных клеток и других T-лимфоцитов. Зрелые и периферические T- регуляторные клетки подавляют экспрессию CD31 [20] , что позволяет предположить, что этот механизм развития тимусных T- регуляторных клеток может быть функциональным и у людей.
Вероятно, также существует положительная регуляция развития тимических T reg -клеток, вызванная рециркуляцией T reg- клеток в тимус. Была обнаружена тимическая популяция CD24 low FOXP3 + с повышенной экспрессией IL-1R2 ( Il1r2 ) по сравнению с периферическими T reg- клетками. [21] [22] Высокие концентрации IL-1β , вызванные воспалением, снижают развитие de novo T reg- клеток в тимусе. [22] Наличие рециркулирующих T reg- клеток в тимусе с высокой экспрессией IL1R2 во время воспалительных состояний помогает поглощать IL-1β и снижать его концентрацию в микросреде мозгового вещества, тем самым способствуя развитию de novo T reg- клеток. [22] Связывание IL-1β с IL1R2 на поверхности T -регуляторных клеток не вызывает передачу сигнала, поскольку внутриклеточный ( TIR ) домен рецептора Toll интерлейкина-1, который обычно присутствует в клетках врожденного иммунитета, отсутствует в T -регуляторных клетках . [23]
Иммунная система должна уметь различать свое и чужое. Когда дискриминация свое/чужое не работает, иммунная система разрушает клетки и ткани организма и в результате вызывает аутоиммунные заболевания . Регуляторные Т-клетки активно подавляют активацию иммунной системы и предотвращают патологическую самореактивность, т. е. аутоиммунное заболевание. Критическая роль, которую регуляторные Т-клетки играют в иммунной системе, подтверждается тяжелым аутоиммунным синдромом, который является результатом генетического дефицита регуляторных Т-клеток ( синдром IPEX – см. также ниже).
Молекулярный механизм, посредством которого регуляторные Т-клетки проявляют свою супрессорную/регуляторную активность, окончательно не охарактеризован и является предметом интенсивных исследований. Эксперименты in vitro дали неоднозначные результаты относительно необходимости межклеточного контакта с подавляемой клеткой. Ниже представлены некоторые из предлагаемых механизмов подавления иммунитета:
Т-регуляторные лимфоциты развиваются в онтогенезе либо в тимусе , либо на периферии. Соответственно, их подразделяют на естественные и индуцированные Т-регуляторные клетки. [37]
Естественные регуляторные Т-лимфоциты (tTregs, nTregs) характеризуются непрерывной экспрессией FoxP3 и Т-клеточного рецептора (TCR) с относительно высокой аутоаффинностью. Эти клетки в основном находятся в организме в кровотоке или лимфатических узлах и служат в основном для придания толерантности к аутоантигенам. [37]
Индуцированные (периферические) регуляторные Т-клетки (iTregs, pTregs) возникают в определенных ситуациях при наличии IL-2 и TGF-b на периферии и начинают индуцируемо экспрессировать FoxP3, становясь, таким образом, функциональным эквивалентом клеток tTreg. Однако iTregs обнаруживаются в основном в периферических барьерных тканях, где они в первую очередь участвуют в предотвращении воспаления в присутствии внешних антигенов. [37]
Основные черты, которые отличают клетки tTreg и iTreg, включают Helios и Neuropilin-1 , присутствие которых предполагает происхождение из тимуса. Другая черта, отличающая эти две популяции клеток Treg, — это стабильность экспрессии FoxP3 в различных условиях. [37]
Индуцированные регуляторные T (iT reg ) клетки (CD4 + CD25 + FOXP3 + ) являются подавляющими клетками, участвующими в толерантности. Было показано, что iT reg клетки подавляют пролиферацию T-клеток и экспериментальные аутоиммунные заболевания. Эти клетки включают T reg клетки 17 . iT reg клетки развиваются из зрелых CD4 + обычных T-клеток вне тимуса: определяющее различие между естественными регуляторными T (nT reg ) клетками и iT reg клетками. Хотя iT reg и nT reg клетки имеют схожую функцию, недавно было показано, что iT reg клетки являются «существенным не избыточным регуляторным подмножеством, которое дополняет nT reg клетки, отчасти за счет расширения разнообразия TCR в регуляторных ответах». [38] Острое истощение пула iT reg клеток в мышиных моделях привело к воспалению и потере веса. Вклад nT reg клеток по сравнению с iT reg клетками в поддержании толерантности неизвестен, но оба важны. Между клетками nT reg и iT reg наблюдаются эпигенетические различия , при этом первые имеют более стабильную экспрессию FOXP3 и более широкое деметилирование .
Среда тонкого кишечника богата витамином А и является местом, где вырабатывается ретиноевая кислота. [39] Ретиноевая кислота и TGF-бета, вырабатываемые дендритными клетками в этой области, подают сигнал для выработки регуляторных Т-клеток. [39] Витамин А и TGF-бета способствуют дифференциации Т-клеток в регуляторные Т-клетки, противостоящие клеткам Th17 , даже в присутствии IL-6 . [40] [41] Среда кишечника может приводить к индуцированию регуляторных Т-клеток с TGF-бета и ретиноевой кислотой, [ 42] некоторые из которых экспрессируют лектин-подобный рецептор CD161 и специализируются на поддержании целостности барьера путем ускорения заживления ран. [43] Регуляторные T- клетки в кишечнике дифференцируются от наивных Т-клеток после введения антигена. [44] Недавно было показано, что регуляторные Т-клетки человека могут быть индуцированы как из наивных, так и из предварительно коммитированных клеток Th1 и клеток Th17 [45] с использованием паразитарного имитатора TGF-β , секретируемого Heligmosomoides polygyrus и называемого Hp -TGM ( миметик H. polygyrus TGF-β). [46] [47] Hp -TGM может индуцировать мышиные FOXP3- экспрессирующие регуляторные Т-клетки, которые были стабильны при наличии воспаления in vivo . [48] Индуцированные Hp -TGM регуляторные Т-клетки человека FOXP3+ были стабильны при наличии воспаления и имели повышенные уровни CD25 , CTLA4 и сниженное метилирование в FOXP3 T reg -специфической деметилированной области по сравнению с T reg , индуцированными TGF-β . [45]
Приблизительно 30%–40% клеток FoxP3+ Treg толстой кишки экспрессируют фактор транскрипции RORγt. [49] iTreg способны дифференцироваться в клетки, экспрессирующие RORγt , и, таким образом, приобретать фенотип клеток Th17 . Эти клетки связаны с функциями лимфоидных тканей слизистой оболочки , такими как кишечный барьер. В собственной пластинке кишечника обнаружено 20–30% регуляторных клеток Foxp3+ T, экспрессирующих RORyt, и эта высокая доля сильно зависит от наличия сложного микробиома кишечника. У мышей без микробов (GF) популяция регуляторных клеток RORγt+ T сильно снижена, тогда как реколонизация специфической микробиотой без патогенов (SPF) восстанавливает нормальное количество этих лимфоцитов в кишечнике. Механизм, посредством которого микробиота кишечника индуцирует образование клеток RORγt+ Treg, включает выработку короткоцепочечных жирных кислот (SCFA), от которых зависит эта индукция. SCFA являются побочным продуктом ферментации и переваривания пищевых волокон, поэтому у мышей без микробов очень низкие концентрации как SCFA, так и клеток RORγt Treg. Индукция клеток RORγt Treg также зависит от наличия дендритных клеток у взрослых, клеток Thetis у новорожденных и презентации антигена MHC II . [50] [51]
Клетки RORγt+ Treg отсутствуют в тимусе и не экспрессируют Helios или Neuropilin-1 , но имеют высокую экспрессию CD44 , IL-10 , ICOS, CTLA-4 и нуклеотидаз CD39 и CD73, что предполагает сильную регуляторную функцию. [50]
Индукция клеток RORγt+ Treg в лимфатических узлах тонкого кишечника имеет решающее значение для установления кишечной люминальной толерантности к антигену. Эти клетки особенно важны для профилактики пищевых аллергий. Одним из механизмов является продукция подавляющих молекул, таких как цитокин IL-10 . Эти клетки также подавляют популяцию клеток Th17 и ингибируют продукцию IL-17 , тем самым подавляя провоспалительную реакцию. [50]
У мышей RORγt+ Treg толстой кишки отсутствуют в течение первых двух недель после рождения. Генерация RORγt+ Treg рано после рождения имеет важное значение для предотвращения развития различных кишечных иммунопатологий в более позднем возрасте. Особенно важным является период постепенного перехода от опоры исключительно на материнское молоко к включению твердой пищи, между 15 и 20 днями жизни, когда вводится большое количество микробных антигенов и комменсальная микробиота обосновывается в кишечнике. В это время защитные клетки RORγt+ Treg индуцируются микробными антигенами, а нормальный кишечный гомеостаз поддерживается индукцией толерантности к комменсальной микробиоте. Отсутствие индукции клеток RORγt+ Treg привело у мышей к развитию тяжелого колита . [52] Количество RORγt+ Treg, индуцированных в раннем возрасте, зависит от материнского молока, в частности от количества антител IgA , присутствующих в материнском молоке. У взрослых мышей RORγt+ Tregs и IgA проявляют взаимное ингибирование. Аналогично, мыши, вскормленные приемными матерями с более высокими титрами IgA в молоке, будут развивать меньше RORγt+ Tregs по сравнению с мышами, вскармливаемыми молоком с более низкими титрами IgA. [53]
RORγt+ Treg также продемонстрировали свою важность для оральной толерантности и профилактики пищевой аллергии. Младенцы с развившейся пищевой аллергией имеют другой состав фекальной микробиоты по сравнению со здоровыми младенцами и имеют повышенный IgE, связанный с фекальной микробиотой, и пониженный секреторный IgA. У мышей защита от пищевой аллергии была вызвана введением видов Clostridiales и Bacteroidales . После их введения происходит расширение кишечных клеток RORγt+ Treg в пользу GATA3+ Treg, опосредующее защиту от аллергии. [54]
Дефицит триптофана , незаменимой аминокислоты, изменяет метаболизм комменсальной микробиоты, что приводит к расширению клеток RORγt+ Treg и уменьшению клеток Gata3+ Treg. Эта индукция, возможно, регулируется стимуляцией рецептора арилуглеводорода метаболитами, продуцируемыми комменсальными бактериями, использующими триптофан в качестве источника энергии. [55]
Меньшее количество клеток RORγt+ Treg присутствует у мышей без микробов, колонизированных микробиотой, связанной с воспалительным заболеванием кишечника, по сравнению с мышами без микробов, колонизированными здоровой микробиотой. Нарушение регуляции клеток RORγt+ Treg способствует расширению клеток Th2 , а меньшее количество клеток RORγt+ Treg компенсируется увеличением клеток Helios+ Treg. Как именно клетки RORγt+ Treg могут защищать от колита, пока неизвестно. [56]
Патологическим может быть участие регуляторных Т-клеток RORγt+ в колоректальном раке. Было обнаружено, что RORγt+ Tregs, которые способны экспрессировать IL-17, увеличиваются при колоректальном раке и по мере развития рака теряют способность экспрессировать противовоспалительный IL-10. Аналогично такие RORγt+ Tregs, экспрессирующие IL-17, увеличиваются в слизистой оболочке пациентов с болезнью Крона. [57] [58] Истощение RORγt+ Tregs у мышей с колоректальным раком вызвало усиление реактивности опухолеспецифических Т-клеток и улучшение иммунного надзора за раком. Это улучшение не вызвано потерей IL-17, поскольку было доказано, что это способствует прогрессированию рака. [58] В опухолях мышей с условным нокаутом RORγt+ Tregs была подтверждена пониженная регуляция IL-6 , снижение экспрессии IL-6 дендритными клетками CD11c+ и повышенная экспрессия CTLA-4 . ИЛ-6 опосредует активацию фактора транскрипции STAT3 , который имеет решающее значение для пролиферации раковых клеток. [59]
Другим важным подвидом Treg-клеток являются Gata3+ Treg-клетки, которые реагируют на IL-33 в кишечнике и влияют на регуляцию эффекторных T-клеток во время воспаления. В отличие от RORγt+ Treg-клеток, эти клетки экспрессируют Helios и не зависят от микробиома. [51] [60]
Gata3+ T regs являются основными иммунодепрессантами во время воспаления кишечника, и T regs используют Gata3 для ограничения воспаления тканей. Эта популяция клеток также ограничивает иммунитет Th17 T-клеток в кишечнике, поскольку Gata3-дефицитные T regs экспрессируют более высокие транскрипты Rorc и IL-17a . [61]
Важным вопросом является то, как иммуносупрессивная активность регуляторных Т-клеток модулируется в ходе текущего иммунного ответа. Хотя иммуносупрессивная функция регуляторных Т-клеток предотвращает развитие аутоиммунных заболеваний, она нежелательна во время иммунных ответов на инфекционные микроорганизмы.
При столкновении с инфекционными микроорганизмами активность регуляторных Т-клеток может быть подавлена, как напрямую, так и косвенно, другими клетками для облегчения устранения инфекции. Экспериментальные данные, полученные на моделях мышей, свидетельствуют о том, что некоторые патогены могли эволюционировать, чтобы манипулировать регуляторными Т-клетками для подавления иммунитета хозяина и, таким образом, потенцировать собственное выживание. Например, сообщалось, что активность регуляторных Т-клеток увеличивается в нескольких инфекционных контекстах, таких как ретровирусные инфекции (наиболее известная из которых — ВИЧ), микобактериальные инфекции (например, туберкулез [62] ) и различные паразитарные инфекции, включая лейшманию и малярию .
Регуляторные клетки T играют важную роль во время ВИЧ- инфекции. Они подавляют иммунную систему, тем самым ограничивая клетки-мишени и уменьшая воспаление, но это одновременно нарушает очистку вируса клеточно-опосредованным иммунным ответом и усиливает резервуар, переводя Т-клетки CD4 + в состояние покоя, включая инфицированные клетки. Кроме того, регуляторные клетки T могут быть инфицированы ВИЧ, что напрямую увеличивает размер резервуара ВИЧ. Таким образом, регуляторные клетки T изучаются в качестве мишеней для исследований по лечению ВИЧ. [63] Некоторые стратегии истощения регуляторных клеток T были протестированы на инфицированных вирусом иммунодефицита человека приматах и показали, что они вызывают вирусную реактивацию и усиливают специфичные для вируса иммунодефицита человека реакции Т-клеток CD8 + . [64]
Регуляторные Т-клетки играют большую роль в патологии висцерального лейшманиоза и в предотвращении избыточного воспаления у пациентов, излечившихся от висцерального лейшманиоза.
Существуют некоторые доказательства того, что T- регуляторные клетки могут быть дисфункциональными и вызывать нейровоспаление при боковом амиотрофическом склерозе из-за более низкой экспрессии FOXP3. [65] В настоящее время изучается возможность ex vivo расширения T- регуляторных клеток для последующей аутологичной трансплантации после получения многообещающих результатов в клиническом исследовании фазы I. [66]
В то время как регуляторные Т-клетки увеличиваются посредством поликлональной экспансии как системно, так и локально во время здоровой беременности для защиты плода от иммунного ответа матери (процесс, называемый материнской иммунной толерантностью), данные свидетельствуют о том, что эта поликлональная экспансия нарушена у матерей с преэклампсией и их потомства. [67] Исследования показывают, что снижение продукции и развития регуляторных Т-клеток во время преэклампсии может ухудшить материнскую иммунную толерантность, что приводит к гиперактивному иммунному ответу, характерному для преэклампсии. [68]
Регуляторные Т-клетки CD4 + часто связаны с солидными опухолями как у людей, так и у мышей. Увеличение числа регуляторных Т-клеток при раке груди, колоректальном раке и раке яичников связано с худшим прогнозом. [69]
Клетки CD70 + неходжкинской лимфомы B индуцируют экспрессию FOXP3 и регуляторную функцию в интратуморальных CD4 + CD25 − T-клетках. [70]
Большинство опухолей вызывают иммунный ответ у хозяина, опосредованный опухолевыми антигенами, тем самым отличая опухоль от других нераковых клеток. Это приводит к появлению большого количества лимфоцитов, инфильтрирующих опухоль (TIL), в TME. [71] Эти лимфоциты могут нацеливаться на раковые клетки и, следовательно, замедлять или прекращать развитие опухоли. Однако этот процесс сложен, поскольку T- регуляторные клетки, по-видимому, преимущественно перемещаются в TME. Хотя T- регуляторные клетки обычно составляют всего около 4% CD4 + T-клеток, они могут составлять до 20–30% популяции CD4 + вокруг TME. [72]
Соотношение T reg и эффекторных T-клеток в TME является определяющим фактором в успешности иммунного ответа рака. Высокие уровни T reg -клеток в TME связаны с плохим прогнозом при многих видах рака, [73] таких как рак яичников, молочной железы, почек и поджелудочной железы. [72] Это указывает на то, что T reg -клетки подавляют эффекторные T-клетки и препятствуют иммунному ответу организма против рака. Однако при некоторых типах рака верно обратное, и высокие уровни T reg- клеток связаны с положительным прогнозом. Эта тенденция наблюдается при таких видах рака, как колоректальная карцинома и фолликулярная лимфома . Это может быть связано со способностью T reg -клеток подавлять общее воспаление, которое, как известно, запускает пролиферацию клеток и метастазы. [72] Эти противоположные эффекты указывают на то, что роль T r -клеток в развитии рака в значительной степени зависит как от типа, так и от местоположения опухоли.
Хотя до сих пор не до конца понятно, как именно T- reg -клетки преимущественно транспортируются в TME, хемотаксис, вероятно, обусловлен продукцией хемокинов опухолью. Инфильтрация T- reg в TME облегчается связыванием хемокинового рецептора CCR4, который экспрессируется на T- reg -клетках, с его лигандом CCL22, который секретируется многими типами опухолевых клеток. [74] Расширение T- reg -клеток в месте опухоли также может объяснить повышенные уровни T- reg -клеток. Известно, что цитокин TGF-β, который обычно продуцируется опухолевыми клетками, вызывает дифференциацию и расширение T- reg -клеток. [74]
Белок Forkhead box 3 ( FOXP3 ) как фактор транскрипции является важным молекулярным маркером T reg- клеток. Полиморфизм FOXP3 (rs3761548) может быть вовлечен в прогрессирование рака желудка посредством влияния на функцию T reg и секрецию иммуномодулирующих цитокинов, таких как IL-10 , IL-35 и TGF-β . [75]
Клетки T reg, присутствующие в TME, могут быть как индуцированными T reg s, так и естественными (тимическими) T reg s, которые развиваются из наивных предшественников. Однако, ассоциированные с опухолью T reg s могут также происходить из IL-17A + Foxp3 + T reg s, которые развиваются из клеток Th17. [76] [77]
В целом, иммуносупрессия TME в значительной степени способствовала неудачным результатам многих видов иммунотерапии рака. Истощение T- регуляторных клеток в животных моделях показало повышенную эффективность иммунотерапевтических методов лечения, и поэтому многие методы иммунотерапии теперь включают истощение T -регуляторных клеток . [2]
T reg в TME в изобилии являются эффекторными T reg , которые сверхэкспрессируют иммуносупрессивные молекулы, такие как CTLA-4. Антитела против CTLA-4 вызывают истощение T reg , и таким образом увеличивают эффективность Т-клеток CD8 + против опухоли. Антитело против CTLA-4 ипилимумаб было одобрено для пациентов с запущенной меланомой. Молекула иммунной контрольной точки PD-1 ингибирует активацию как обычных Т-клеток, так и T reg , и использование антител против PD-1 может привести к активации и иммуносупрессивной функции T reg . Устойчивость к лечению анти-PD-1-mAb, вероятно, вызвана повышенной активностью клеток T reg . Быстрое прогрессирование рака при блокаде PD-1 называется гиперпрогрессирующим заболеванием. Терапия, направленная на подавление T reg , включает анти-CD25 mAb и анти-CCR4 mAb. В настоящее время изучаются агонисты OX40 и агонисты GITR. [76] [78] Терапия, направленная на сигнализацию TCR, также возможна путем блокирования тирозинкиназ. Например, ингибитор тирозинкиназы дазатиниб используется для лечения хронического миелоидного лейкоза и связан с ингибированием T- reg . [79]
Подобно другим Т-клеткам, регуляторные Т-клетки развиваются в тимусе . Последние исследования показывают, что регуляторные Т-клетки определяются экспрессией фактора транскрипции семейства forkhead FOXP3 (forkhead box p3). Экспрессия FOXP3 необходима для развития регуляторных Т-клеток и, по-видимому, контролирует генетическую программу, определяющую судьбу этой клетки. [80] Подавляющее большинство регуляторных Т-клеток, экспрессирующих Foxp3, находятся в популяции CD 4 (CD4 + ), экспрессирующей главный комплекс гистосовместимости (MHC) класса II, ограниченной популяцией, и экспрессируют высокие уровни альфа-цепи рецептора интерлейкина-2 (CD25). В дополнение к CD4 + CD25 + , экспрессирующим FOXP3 , также, по-видимому, существует небольшая популяция регуляторных Т-клеток, экспрессирующих FOXP3, ограниченных популяцией MHC класса I, CD8 + . Эти экспрессирующие FOXP3 CD8 + T-клетки, по-видимому, не функциональны у здоровых людей, но индуцируются при аутоиммунных заболеваниях путем стимуляции рецепторов T-клеток для подавления иммунных реакций, опосредованных IL-17. [81] В отличие от обычных T-клеток, регуляторные T-клетки не вырабатывают IL-2 и, следовательно, являются анергичными на исходном уровне.
В исследованиях используется ряд различных методов для идентификации и мониторинга T reg- клеток. Первоначально использовалась высокая экспрессия поверхностных маркеров CD25 и CD4 (клетки CD4 + CD25 + ). Это проблематично, поскольку CD25 также экспрессируется на нерегуляторных T-клетках в условиях иммунной активации, например, во время иммунного ответа на патоген. Согласно определению экспрессии CD4 и CD25, регуляторные T-клетки составляют около 5–10% зрелой субпопуляции CD4 + T-клеток у мышей и людей, в то время как около 1–2% T reg можно измерить в цельной крови. Дополнительное измерение клеточной экспрессии белка FOXP3 позволило провести более специфичный анализ T reg -клеток (клетки CD4 + CD25 + FOXP3 + ). Однако FOXP3 также временно экспрессируется в активированных эффекторных T-клетках человека, что усложняет правильный анализ T reg с использованием CD4, CD25 и FOXP3 в качестве маркеров у людей. Таким образом, золотым стандартом комбинации поверхностных маркеров для определения T reg в неактивированных CD3 + CD4 + T-клетках является высокая экспрессия CD25 в сочетании с отсутствующей или низкой экспрессией поверхностного белка CD127 (IL-7RA). Если жизнеспособные клетки не требуются, то добавление FOXP3 к комбинации CD25 и CD127 обеспечит дополнительную строгость. Было описано несколько дополнительных маркеров, например, высокие уровни CTLA-4 (цитотоксическая молекула-4, ассоциированная с Т-лимфоцитами) и GITR (глюкокортикоид-индуцированный рецептор TNF) также экспрессируются на регуляторных Т-клетках, однако функциональное значение этой экспрессии еще предстоит определить. Существует большой интерес к идентификации маркеров клеточной поверхности, которые уникально и специфически экспрессируются на всех регуляторных Т-клетках, экспрессирующих FOXP3. Однако на сегодняшний день такая молекула не была идентифицирована.
Идентификация T reg после активации клеток является сложной задачей, поскольку обычные T-клетки будут экспрессировать CD25, временно экспрессировать FOXP3 и терять экспрессию CD127 при активации. Было показано, что T reg можно обнаружить с помощью анализа маркеров, индуцированных активацией, по экспрессии CD39 [82] в сочетании с коэкспрессией CD25 и OX40 (CD134), которые определяют антиген-специфические клетки после 24-48-часовой стимуляции антигеном. [83] [84]
В дополнение к поиску новых белковых маркеров, в литературе описан другой метод более точного анализа и мониторинга T reg- клеток. Этот метод основан на анализе метилирования ДНК . Только в T reg- клетках, но не в других типах клеток, включая активированные эффекторные T-клетки, определенная область в гене FOXP3 (TSDR, T reg -specific-demethylated region) обнаруживается деметилированной, что позволяет контролировать T reg- клетки с помощью реакции ПЦР или других методов анализа на основе ДНК. [85] Взаимодействие между клетками Th17 и регуляторными T-клетками важно при многих заболеваниях, таких как респираторные заболевания. [86]
Последние данные свидетельствуют о том, что тучные клетки могут быть важными медиаторами периферической толерантности, зависящей от Т- регуляторных клеток . [87]
Регуляторные эпитопы Т-клеток («Трегитопы») были обнаружены в 2008 году и состоят из линейных последовательностей аминокислот, содержащихся в моноклональных антителах и иммуноглобулине G (IgG). С момента их открытия появились доказательства того, что Трегитопы могут иметь решающее значение для активации естественных регуляторных Т-клеток. [88] [89] [90]
Были выдвинуты гипотезы о потенциальных применениях регуляторных эпитопов Т-клеток: толерантность к трансплантатам, белковым препаратам, терапии переливания крови и диабету I типа , а также снижение иммунного ответа при лечении аллергии . [91] [92] [93] [94] [95] [96] [90]
Генетические мутации в гене, кодирующем FOXP3, были выявлены как у людей, так и у мышей на основе наследственного заболевания, вызванного этими мутациями. Это заболевание дает наиболее яркое доказательство того, что регуляторные Т-клетки играют решающую роль в поддержании нормальной функции иммунной системы. У людей с мутациями в FOXP3 развивается тяжелое и быстро летальное аутоиммунное расстройство, известное как синдром иммунодефицита, полиэндокринопатия, энтеропатия Х - сцепленная ( IPEX ) . [ 97 ] [98]
Синдром IPEX характеризуется развитием подавляющего системного аутоиммунитета в первый год жизни, что приводит к часто наблюдаемой триаде водянистой диареи, экзематозного дерматита и эндокринопатии, которая чаще всего наблюдается как инсулинозависимый сахарный диабет . У большинства людей наблюдаются другие аутоиммунные явления, включая положительную гемолитическую анемию Кумбса, аутоиммунную тромбоцитопению, аутоиммунную нейтропению и канальцевую нефропатию. Большинство пораженных самцов умирают в течение первого года жизни либо от метаболических расстройств, либо от сепсиса. Аналогичное заболевание также наблюдается у спонтанно мутировавшей мыши FOXP3, известной как «scurfy».