Регуляторные Т-клетки ( Treg / ˈ t iː r ɛ ɡ / или T reg- клетки), ранее известные как Т-супрессоры , представляют собой субпопуляцию Т-клеток , которые модулируют иммунную систему , поддерживают толерантность к аутоантигенам и предотвращают аутоиммунные заболевания. . T- reg- клетки обладают иммуносупрессивным действием и обычно подавляют или подавляют индукцию и пролиферацию эффекторных T-клеток . [1] T- reg- клетки экспрессируют биомаркеры CD4 , FOXP3 и CD25 и, как полагают, происходят из 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 дифференцировки Т -рег- клеток от наивных клеток CD4 + и важен для поддержания гомеостаза Т- рег- клеток . [3]
Модели на мышах показали, что модуляция T- reg -клеток может лечить аутоиммунные заболевания и рак, а также способствовать трансплантации органов [4] и заживлению ран . [5] Их последствия для рака сложны. У больных раком T- reg -клетки, как правило, активируются, и, по-видимому, они рекрутируются в места возникновения многих опухолей . Исследования на людях и животных показали, что большое количество Т- рег- клеток в микроокружении опухоли указывает на плохой прогноз , а Т -рег- клетки, как полагают, подавляют опухолевый иммунитет, тем самым препятствуя врожденной способности организма контролировать рост раковых клеток. клетки. [6] Исследования в области иммунотерапии изучают, как регуляция Т-клеток может быть использована при лечении рака. [7]
Т-регуляторные клетки являются компонентом иммунной системы, подавляющим иммунные реакции других клеток. Это важная «самопроверка», встроенная в иммунную систему для предотвращения чрезмерных реакций. Регуляторные Т-клетки существуют во многих формах, наиболее изученными из которых являются те, которые экспрессируют CD4, CD25 и FOXP3 (CD4 + CD25 + регуляторные Т-клетки). Эти Т- рег -клетки отличаются от Т-хелперов . [8] Другая подгруппа регуляторных Т-клеток — это клетки T reg 17. [9] Регуляторные Т-клетки участвуют в подавлении иммунных реакций после успешной ликвидации вторгшихся организмов, а также в предотвращении аутоиммунитета. [10]
Регуляторные Т-клетки CD4 + FOXP3 + CD25(high) были названы «естественными» регуляторными Т-клетками [11] , чтобы отличить их от популяций «супрессорных» Т-клеток, которые генерируются in vitro . Дополнительные популяции регуляторных Т-клеток включают Tr1 , Th3 , CD8 + CD28- и Т-клетки, ограниченные Qa-1 . Вклад этих популяций в аутотолерантность и иммунный гомеостаз менее определен. FOXP3 можно использовать в качестве хорошего маркера 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 T- reg . [12]
Все Т-клетки происходят из клеток-предшественников в костном мозге , которые становятся приверженными своей линии в тимусе . Все Т-клетки начинаются с CD4 - CD8 - TCR -клеток на стадии DN (двойной отрицательный результат), когда отдельная клетка перестраивает свои гены рецепторов Т-клеток, чтобы сформировать уникальную функциональную молекулу, которую они, в свою очередь, тестируют на клетках. в коре тимуса для минимального уровня взаимодействия с собственным MHC . Если они получают эти сигналы, они пролиферируют и экспрессируют как CD4, так и CD8, становясь дважды положительными клетками. Селекция T reg происходит на радиорезистентных гематопоэтических клетках, экспрессирующих MHC класса II, в мозговом веществе или на тельцах Гассаля в тимусе. На стадии DP (двойной положительный результат) они отбираются путем взаимодействия с клетками тимуса, начинают транскрипцию Foxp3 и становятся T- reg- клетками, хотя они могут начать экспрессировать Foxp3 только на стадии одиночного положительного результата. в этот момент они являются функциональными T reg s. T reg не имеют ограниченной экспрессии TCR NKT или γδ Т-клеток; T- рег имеют большее разнообразие TCR, чем эффекторные Т-клетки, склонные к собственным пептидам.
Процесс выбора T- reg определяется аффинностью взаимодействия с аутопептидным комплексом MHC. Отбор на получение статуса T- reg - это процесс " Златовласки " - т.е. не слишком высокий, не слишком низкий, но в самый раз; [13] Т-клетка, получающая очень сильные сигналы, подвергается апоптотической гибели; клетка, получившая слабый сигнал, выживет и станет эффекторной клеткой. Если Т-клетка получит промежуточный сигнал, она станет регуляторной клеткой. Из-за стохастического характера процесса активации Т-клеток все популяции Т-клеток с данным TCR в конечном итоге будут иметь смесь T eff и T reg – относительных пропорций, определяемых сродством Т-клеток к собственному пептиду. -МХК. Даже в мышиных моделях с TCR-трансгенными клетками, отобранными на строме, секретирующей специфический антиген, делеция или конверсия не являются полными.
После взаимодействия с собственным пептидным комплексом MHC Т-клетка должна активировать IL-2R , CD25 и членов суперсемейства TNFR GITR , OX40 и TNFR2 , чтобы стать CD25 + FOXP3 - предшественником T- рег -клетки. Чтобы стать зрелым T reg , необходимо активировать транскрипционный фактор FOXP3, что приводится в действие зависимыми от γ-цепи (CD132) цитокинами, в частности IL-2 и/или IL-15. [14] [15] Только IL-2 недостаточно для стимуляции экспрессии Foxp3, необходимы другие цитокины. В то время как IL-2 продуцируется аутореактивными тимоцитами, IL-15 продуцируется стромальными клетками тимуса, главным образом mTEC и cTEC . [14]
Недавно было идентифицировано другое подмножество предшественников T reg . В этой подгруппе отсутствует CD25 и наблюдается низкая экспрессия Foxp3. Его развитие в основном зависит от IL-15. Эта подгруппа имеет более низкое сродство к аутоантигенам, чем подгруппа с высоким содержанием CD25 + Foxp3 . Обе подгруппы генерируют зрелые T- reg- клетки после стимуляции IL-2 с сопоставимой эффективностью как in vitro , так и in vivo . Предшественники с высоким содержанием CD25 + Foxp3 демонстрируют повышенный апоптоз и развиваются в зрелые клетки T reg с более быстрой кинетикой, чем предшественники с низким уровнем Foxp3 . [16] T -reg , полученные из предшественников CD25 + Foxp3 с высоким уровнем , защищают от экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита, тогда как те, которые происходят из предшественников CD25 + Foxp3 с низким уровнем , защищают от колита , индуцированного Т-клетками . [14]
Зрелые CD25+Foxp3+ Treg также можно разделить на два разных подмножества в зависимости от уровня экспрессии CD25, GITR и PD-1 . Treg, экспрессирующие низкие количества CD25, GITR и PD-1, ограничивают развитие колита, способствуя превращению обычных CD4 + Т-клеток в pTreg. Treg с высокой экспрессией CD25, GITR и PD-1 более самореактивны и контролируют лимфопролиферацию в периферических лимфатических узлах - они могут обладать способностью защищать от аутоиммунных заболеваний. [14]
Генерация Foxp3 + T reg в тимусе задерживается на несколько дней по сравнению с клетками T eff и не достигает уровня взрослых ни в тимусе, ни на периферии примерно в течение трех недель после родов. T- reg- клетки требуют совместной стимуляции CD28 , а экспрессия B7.2 в значительной степени ограничена мозговым веществом, развитие которого, по-видимому, параллельно развитию клеток Foxp3 + . Было высказано предположение, что эти два процесса связаны, но окончательная связь между этими процессами пока не доказана. TGF-β не требуется для функциональности T reg в тимусе, поскольку тимические T reg от TGF-β нечувствительных мышей TGFβRII-DN являются функциональными.
Было замечено, что некоторые FOXP3 + T reg- клетки рециркулируют обратно в тимус, где они и развились. Этот T- reg в основном присутствовал в мозговом веществе тимуса, который является основным местом дифференцировки T- reg -клеток. [17] Присутствие этих клеток в тимусе или добавление в культуру ткани тимуса плода подавляют развитие новых T- reg -клеток на 34–60%, [17] но клетки Tconv не затрагиваются. Это означает, что рециркуляция Т- рег в тимус ингибирует развитие Т- рег -клеток только de novo . Молекулярный механизм этого процесса работает благодаря способности T- reg адсорбировать IL-2 из микроокружения, тем самым способствуя индуцированию апоптоза других Т-клеток, которым необходим IL-2 в качестве основного фактора роста. [18] Рециркулирующие T-reg-клетки в тимусе экспрессируют большое количество α-цепи высокоаффинного рецептора IL-2 ( CD25 ), кодируемой геном Il2ra , которая собирает IL-2 из мозгового вещества тимуса и снижает его концентрацию. Новообразованные FOXP3 + T reg -клетки в тимусе имеют не столь высокую степень экспрессии Il2ra . [17] IL-2 представляет собой цитокин, необходимый для развития Т- рег -клеток в тимусе. Он важен для пролиферации и выживания Т-клеток, но в случае его дефицита IL-15 может быть заменен. Однако развитие Т- рег- клеток зависит от IL-2. [19] У людей в тимусе была обнаружена популяция CD31- отрицательных T- reg -клеток. [17] CD31 можно использовать в качестве маркера вновь созданных Т- рег- клеток, как и других Т-лимфоцитов. Зрелые и периферические Т- рег- клетки снизили его экспрессию. [20] Таким образом, вполне возможно, что этот регуляторный механизм развития T -reg -клеток тимуса также функционален и у людей.
Вероятно, существует также положительная регуляция развития Т- рег -клеток тимуса, вызванная рециркуляцией Т -рег -клеток в тимус. Обнаружена популяция CD24 с низким содержанием FOXP3 + в тимусе с повышенной экспрессией IL-1R2 ( Il1r2 ) по сравнению с периферическими Т- рег- клетками. [21] [22] Высокая концентрация IL-1β , вызванная воспалением, снижает развитие de novo T- reg -клеток в тимусе. [22] Присутствие рециркулирующих T- reg- клеток в тимусе с высокой экспрессией IL1R2 во время воспалительных состояний помогает поглощать IL-1β и снижать его концентрацию в микроокружении мозгового вещества, таким образом, они способствуют развитию T -reg- клеток de novo . [22] Высокая концентрация IL-1β , вызванная воспалением, снижает развитие de novo T -reg -клеток в тимусе. [22] Связывание IL-1β с IL1R2 на поверхности T- reg -клеток не вызывает какой-либо передачи сигнала, поскольку отсутствует внутриклеточный ( TIR ) домен рецептора Toll-интерлейкина-1, который обычно присутствует в клетках врожденного иммунитета. [23]
Иммунная система должна уметь различать свое и чужое. Когда распознавание себя и чужого не удается, 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. О критической роли регуляторных Т-клеток в иммунной системе свидетельствует тяжелый аутоиммунный синдром, возникающий в результате генетической недостаточности регуляторных Т-клеток ( синдром IPEX – см. также ниже).
Молекулярный механизм, с помощью 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 предполагаемых механизмов иммуносупрессии:
Т-регуляторные лимфоциты развиваются в процессе онтогенеза либо в тимусе , либо на периферии. Соответственно их разделяют на естественные и индуцированные Т-регуляторные клетки. [37]
Природные Т-регуляторные лимфоциты (tTregs, nTregs) характеризуются постоянной экспрессией FoxP3 и Т-клеточного рецептора (TCR) с относительно высоким аутоаффинностью. Эти клетки преимущественно обнаруживаются в организме в кровотоке или лимфатических узлах и служат главным образом для придания толерантности к аутоантигенам. [37]
Индуцированные (периферические) Т-регуляторные клетки (iTregs, pTregs) возникают в определенных ситуациях в присутствии IL-2 и TGF-b на периферии и начинают индуцируемо экспрессировать FoxP3, становясь таким образом функциональным эквивалентом клеток tTreg. Однако iTreg обнаруживаются преимущественно в периферических барьерных тканях, где они в первую очередь участвуют в предотвращении воспаления в присутствии внешних антигенов. [37]
К основным признакам, дифференцирующим клетки tTreg и iTreg, относятся Helios и Neuropilin-1 , наличие которых предполагает происхождение из тимуса. Еще одной особенностью, отличающей эти две популяции Treg-клеток, является стабильность экспрессии FoxP3 в разных условиях. [37]
Индуцированные регуляторные Т- клетки (iT reg ) (CD4 + CD25 + FOXP3 + ) представляют собой супрессивные клетки, участвующие в толерантности. Было показано, что клетки iT reg подавляют пролиферацию Т-клеток и экспериментальные аутоиммунные заболевания. Эти клетки включают клетки T reg 17 . Клетки iT reg развиваются из зрелых CD4 + обычных Т-клеток вне тимуса: определяющее различие между естественными регуляторными Т-клетками (nT reg ) и клетками iT reg . Хотя клетки iT reg и nT reg имеют схожую функцию, недавно было показано, что клетки iT reg представляют собой «важную неизбыточную регуляторную подгруппу, которая дополняет клетки nT reg , отчасти за счет расширения разнообразия TCR в рамках регуляторных ответов». [38] Острое истощение пула клеток iT reg в моделях на мышах привело к воспалению и потере веса. Вклад клеток nT reg по сравнению с клетками iT reg в поддержание толерантности неизвестен, но оба они важны. Эпигенетические различия наблюдались между клетками nT reg и iT reg , причем первые имели более стабильную экспрессию FOXP3 и более широкое деметилирование .
Среда тонкого кишечника богата витамином А и является местом производства ретиноевой кислоты. [39] Ретиноевая кислота и TGF-бета, продуцируемые дендритными клетками в этой области, сигнализируют о выработке регуляторных Т-клеток. [39] Витамин А и TGF-бета способствуют дифференцировке Т-клеток в регуляторные Т-клетки , противоположные клеткам Th17 , даже в присутствии IL-6 . [40] [41] Кишечная среда может привести к индуцированию регуляторных Т-клеток с помощью TGF-бета и ретиноевой кислоты, [42] некоторые из которых экспрессируют лектиноподобный рецептор CD161 и специализируются на поддержании целостности барьера путем ускорения заживления ран. [43] T- reg 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 Th17 [45] с использованием паразитарного миметика TGF-β , секретируемого Heligmosomoides polygyrus и называемого Hp -TGM. ( имитатор TGF-β H. Polygyrus ). [46] [47] Hp -TGM может индуцировать мышиный FOXP3, экспрессирующий регуляторные Т-клетки, которые были стабильны в присутствии воспаления in vivo . [48] Hp -TGM-индуцированные регуляторные Т-клетки FOXP3+ человека были стабильны в присутствии воспаления и имели повышенные уровни CD25 , CTLA4 и сниженное метилирование в FOXP3 T- reg -специфической деметилированной области по сравнению с TGF-β-индуцированными Treg . . [45]
Примерно 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 , таких 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 снижается, тогда как реколонизация специфической безпатогенной (SPF) микробиотой восстанавливает нормальное количество этих лимфоцитов в кишечнике. Механизм, с помощью которого микробиота кишечника индуцирует образование клеток RORγt+ Treg, включает выработку короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), от которых зависит эта индукция. SCFAs являются побочным продуктом ферментации и переваривания пищевых волокон, поэтому мыши, свободные от микробов, имеют очень низкие концентрации как SCFAs, так и RORγt Treg-клеток. Индукция клеток RORγt Treg также зависит от присутствия 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 указывает на сильную регуляторную функцию. [50]
Индукция RORγt+ Treg-клеток в лимфатических узлах тонкой кишки имеет решающее значение для установления толерантности к просветному антигену кишечника. Эти клетки особенно важны для предотвращения пищевой аллергии. Одним из механизмов является выработка подавляющих молекул, таких как цитокин IL-10 . Эти клетки также подавляют популяцию клеток Th17 и ингибируют выработку IL-17 , подавляя тем самым провоспалительную реакцию. [50]
У мышей RORγt+ Treg толстой кишки отсутствуют в течение первых двух недель после рождения. Генерация RORγt+ Treg на ранних этапах жизни необходима для предотвращения развития различных кишечных иммунопатологий в более позднем возрасте. Особенно важным является период постепенного перехода от использования исключительно материнского молока к введению твердой пищи, между 15 и 20 днями жизни, когда вводится большое количество микробных антигенов и комменсальная микробиота оседает в кишечнике. В течение этого времени защитные клетки RORγt+ Treg индуцируются микробными антигенами, и нормальный гомеостаз кишечника поддерживается за счет индукции толерантности к комменсальной микробиоте. Отсутствие индукции RORγt+ Treg-клеток привело у мышей к развитию тяжелого колита . [52] На количество RORγt+ Treg, индуцированных в раннем возрасте, влияет материнское молоко, особенно количество антител IgA , присутствующих в материнском молоке. У взрослых мышей RORγt+ Treg и IgA ингибируют друг друга. Аналогичным образом, у мышей, которых кормят приемные матери с более высокими титрами IgA в молоке, будет развиваться меньше RORγt+ Treg по сравнению с мышами, которых кормят молоком с более низкими титрами IgA. [53]
Также было показано, что RORγt+ Treg важны для пероральной толерантности и предотвращения пищевой аллергии. Младенцы с развитой пищевой аллергией имеют другой состав фекальной микробиоты по сравнению со здоровыми детьми, имеют повышенный уровень IgE , связанного с фекальной микробиотой, и пониженный уровень секреторного IgA. У мышей защита от пищевой аллергии вызывалась введением видов Clostridiales и Bacteroidales . При их введении происходит расширение кишечных клеток RORγt+ Treg в пользу GATA3+ Treg, что обеспечивает защиту от аллергии. [54]
Дефицит триптофана , незаменимой аминокислоты, изменяет метаболизм комменсальной микробиоты, что приводит к увеличению количества RORγt+ Treg-клеток и уменьшению количества Gata3+ Treg-клеток. Эта индукция, возможно, регулируется стимуляцией арильного углеводородного рецептора метаболитами, продуцируемыми комменсальными бактериями, использующими триптофан в качестве источника энергии. [55]
Меньшее количество RORγt+ Treg-клеток 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 увеличению количества клеток Th2 , а меньшее количество клеток RORγt+ Treg компенсируется увеличением количества клеток Helios+ Treg. Как именно RORγt+ Treg могут защитить от колита, пока неизвестно. [56]
Патологическим может быть вовлечение регуляторных Т-клеток RORγt+ при колоректальном раке. Было обнаружено, что RORγt+ Treg, которые способны экспрессировать IL-17, увеличиваются при колоректальном раке и по мере развития рака теряют способность экспрессировать противовоспалительный IL-10. Аналогичным образом такие RORγt+ Treg, экспрессирующие IL-17, размножаются в слизистой оболочке пациентов с болезнью Крона. [57] [58] Истощение RORγt+ Treg у мышей с колоректальным раком вызывало усиление реактивности опухолеспецифических Т-клеток и улучшало иммунный надзор за раком. Это улучшение не вызвано потерей IL-17, поскольку было доказано, что он способствует прогрессированию рака. [58] В опухолях мышей с условным нокаутом RORγt+ Treg было подтверждено подавление IL-6 , снижение экспрессии IL-6 дендритными клетками CD11c+ и сверхэкспрессия CTLA-4 . IL-6 опосредует активацию транскрипционного фактора STAT3 , который имеет решающее значение для пролиферации раковых клеток. [59]
Другой важной подгруппой Treg-клеток являются Gata3+ Treg-клетки, которые реагируют на IL-33 в кишечнике и влияют на регуляцию эффекторных Т-клеток во время воспаления. В отличие от клеток RORγt+ Treg, эти клетки экспрессируют Helios и не зависят от микробиома. [51] [60]
Gata3+ T-reg являются основными иммуносупрессорами при воспалении кишечника, а T-reg используют Gata3 для ограничения воспаления тканей. Эта популяция клеток также ограничивает иммунитет Т-клеток Th17 в кишечнике, поскольку T-reg с дефицитом Gata3 экспрессируют более высокие транскрипты Rorc и IL-17a . [61]
Важным вопросом в области иммунологии является то, как модулируется иммуносупрессивная активность регуляторных Т-клеток в ходе продолжающегося иммунного ответа. Хотя иммуносупрессивная функция регуляторных Т-клеток предотвращает развитие аутоиммунных заболеваний, она нежелательна при иммунных реакциях на инфекционные микроорганизмы. Современные гипотезы предполагают, что при встрече с инфекционными микроорганизмами активность регуляторных Т-клеток может прямо или косвенно подавляться другими клетками, чтобы облегчить устранение инфекции. Экспериментальные данные, полученные на моделях мышей, позволяют предположить, что некоторые патогены, возможно, эволюционировали, чтобы манипулировать регуляторными Т-клетками с целью подавления иммунитета хозяина и, таким образом, потенцировать собственное выживание. Например, сообщалось, что активность регуляторных Т-клеток увеличивается при некоторых инфекционных контекстах, таких как ретровирусные инфекции (наиболее известная из которых ВИЧ), микобактериальные инфекции (например, туберкулез [62] ) и различные паразитарные инфекции, включая Leishmania . и малярия .
T- reg- клетки играют важную роль во время ВИЧ- инфекции. Они подавляют иммунную систему, тем самым ограничивая клетки-мишени и уменьшая воспаление, но это одновременно нарушает клиренс вируса посредством клеточного иммунного ответа и увеличивает резервуар, переводя CD4 + Т-клетки в состояние покоя, включая инфицированные клетки. Кроме того, T- reg- клетки могут быть инфицированы ВИЧ, что напрямую увеличивает размер резервуара ВИЧ. Таким образом, T- reg -клетки исследуются в качестве мишени для исследований по лечению ВИЧ. [63] Некоторые стратегии истощения T- reg -клеток были протестированы на приматах , инфицированных SIV , и было показано, что они вызывают реактивацию вируса и усиление специфичных для SIV ответов CD8 + Т-клеток. [64]
Регуляторные Т-клетки играют большую роль в патологии висцерального лейшманиоза и в предотвращении избыточного воспаления у пациентов, излеченных от висцерального лейшманиоза.
Регуляторные Т-клетки CD4 + часто связаны с солидными опухолями как у людей, так и у мышей. Увеличение количества регуляторных Т-клеток при раке молочной железы, колоректального рака и рака яичников связано с худшим прогнозом. [65]
CD70 + В-клетки неходжкинской лимфомы индуцируют экспрессию FOXP3 и регуляторную функцию во внутриопухолевых CD4 + CD25- Т - клетках. [66]
Есть некоторые доказательства того, что T- reg- клетки могут быть дисфункциональными и вызывать нейровоспаление при боковом амиотрофическом склерозе из-за более низкой экспрессии FOXP3. [67] Экспансия T reg клеток ex vivo для последующей аутологичной трансплантации в настоящее время исследуется после того, как в I фазе клинических испытаний были получены многообещающие результаты. [68]
Кроме того, хотя было показано, что регуляторные Т-клетки увеличиваются за счет поликлональной экспансии как системно, так и локально во время здоровой беременности, чтобы защитить плод от материнского иммунного ответа (процесс, называемый материнской иммунной толерантностью), есть свидетельства того, что эта поликлональная экспансия нарушается при преэклампсии. матери и их потомство. [69] Исследования показывают, что снижение производства и развития регуляторных Т-клеток во время преэклампсии может ухудшить иммунную толерантность матери, что приводит к гиперактивному иммунному ответу, характерному для преэклампсии. [70]
Большинство опухолей вызывают у хозяина иммунный ответ, опосредованный опухолевыми антигенами, что отличает опухоль от других нераковых клеток. Это приводит к обнаружению большого количества инфильтрирующих опухоль лимфоцитов (TIL) в микроокружении опухоли. [71] Хотя это не совсем понятно, считается, что эти лимфоциты нацелены на раковые клетки и, следовательно, замедляют или прекращают развитие опухоли. Однако этот процесс сложен, поскольку T- reg -клетки, по-видимому, преимущественно транспортируются в микроокружение опухоли. Хотя Т- рег- клетки обычно составляют лишь около 4% CD4 + Т-клеток, они могут составлять до 20–30% от общей популяции CD4 + вокруг микроокружения опухоли. [72]
Хотя первоначально считалось, что высокие уровни TIL важны для определения иммунного ответа против рака, в настоящее время широко признано, что соотношение Т- рег и эффекторных Т-клеток в микроокружении опухоли является определяющим фактором успеха иммунного ответа против рака. рак. Высокие уровни T- reg- клеток в микроокружении опухоли 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 Т- рег- клетки подавляют эффекторные Т-клетки и препятствуют иммунному ответу организма против рака. Однако при некоторых типах рака верно обратное: высокие уровни Т- рег- 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 метастазирование. [72] Эти противоположные эффекты указывают на то, что роль T- reg- клеток в развитии рака сильно зависит как от типа, так и от местоположения опухоли.
Хотя до сих пор не совсем понятно, как Т- reg- клетки преимущественно доставляются в микроокружение опухоли, хемотаксис, вероятно, обусловлен продукцией хемокинов опухолью. Инфильтрация T reg в микроокружение опухоли облегчается связыванием хемокинового рецептора CCR4, который экспрессируется на клетках T reg , с его лигандом CCL22, секретируемым многими типами опухолевых клеток. [74] Экспансия T- reg- клеток в месте опухоли также может объяснить повышенный уровень T- reg- клеток. Известно, что цитокин TGF-β, который обычно продуцируется опухолевыми клетками, индуцирует дифференцировку и экспансию T- reg -клеток. [74]
Белок 3 Forkhead Box ( FOXP3 ) как фактор транскрипции является важным молекулярным маркером T- reg -клеток. Полиморфизм FOXP3 (rs3761548) может быть вовлечен в прогрессирование рака желудка , влияя на функцию T reg и секрецию иммуномодулирующих цитокинов, таких как IL-10 , IL-35 и TGF-β . [75]
T- reg- клетки, присутствующие в микроокружении опухоли (TME), могут быть либо индуцированными T- reg- клетками, либо естественными (тимическими) T- reg- клетками, которые развиваются из наивных предшественников. Однако ассоциированные с опухолью T- reg могут также происходить из IL-17A + Foxp3 + T -reg , которые развиваются из клеток Th17. [76] [77]
В целом, иммуносупрессия микроокружения опухоли во многом способствовала неудачным результатам многих методов иммунотерапии рака. Истощение Т -рег- клеток на животных моделях показало повышенную эффективность иммунотерапевтического лечения, и поэтому многие методы иммунотерапии в настоящее время включают истощение Т- рег . [2]
T- reg в TME в большом количестве являются эффекторными T- reg , которые сверхэкспрессируют иммуносупрессивные молекулы, такие как CTLA-4. Антитела против CTLA-4 вызывают истощение Т -рег и, таким образом, увеличивают количество CD8 + Т-клеток, эффективных против опухоли. Антитело против CTLA-4 ипилимумаб было одобрено для пациентов с поздней стадией меланомы. Молекула контрольной точки иммунитета PD-1 ингибирует активацию как обычных Т-клеток, так и T- reg , а 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 Т- reg -клеток. Быстрое прогрессирование рака при блокаде PD-1 называется гиперпрогрессирующим заболеванием. Терапия, направленная на подавление T- рег , включает моноклональные антитела против CD25 и моноклональные антитела против CCR4. Агонист OX40 и агонисты GITR в настоящее время исследуются. [76] [78] Терапия, направленная на передачу сигналов TCR, также возможна путем блокирования тирозинкиназ. Например, ингибитор тирозинкиназы дазатиниб используется для лечения хронического миелолейкоза и связан с ингибированием T- reg . [79]
Подобно другим Т-клеткам, в тимусе развиваются регуляторные Т-клетки . 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 экспрессирующих Foxp3 регуляторных Т-клеток обнаружено в популяции , ограниченной экспрессией CD4 (CD4 + ) класса II главного комплекса гистосовместимости (MHC) , и экспрессирует высокие уровни альфа-цепи рецептора интерлейкина-2 (CD25). . В дополнение к CD4 + CD25 + , экспрессирующим FOXP3 , по-видимому, существует также незначительная популяция регуляторных Т-клеток, экспрессирующих CD8 + FOXP3 класса I, ограниченных MHC. Эти CD8 + Т-клетки , экспрессирующие FOXP3, по-видимому, не функционируют у здоровых людей, но индуцируются при аутоиммунных заболеваниях путем стимуляции рецепторов Т-клеток для подавления иммунных ответов, опосредованных IL-17. [81] В отличие от обычных Т-клеток, регуляторные Т-клетки не производят IL-2 и поэтому являются анергическими на исходном уровне.
В исследованиях для идентификации и мониторинга Т- рег -клеток используется ряд различных методов . Первоначально использовали высокую экспрессию поверхностных маркеров CD25 и CD4 (CD4 + CD25 + клетки). Это проблематично, поскольку CD25 также экспрессируется на нерегуляторных Т-клетках в условиях иммунной активации, например, во время иммунного ответа на патоген. Согласно экспрессии CD4 и CD25, регуляторные Т-клетки составляют около 5–10% субпопуляции зрелых CD4 + Т-клеток у мышей и людей, тогда как в цельной крови можно измерить около 1–2% Т- рег . Дополнительное измерение клеточной экспрессии белка FOXP3 позволило более специфично проанализировать Т- reg- клетки (CD4 + CD25 + FOXP3 + клетки). Однако FOXP3 также временно экспрессируется в активированных эффекторных Т-клетках человека, что усложняет правильный анализ T reg с использованием CD4, CD25 и FOXP3 в качестве маркеров у людей. Таким образом, комбинация поверхностных маркеров золотого стандарта с определенными T- reg в неактивированных CD3 + CD4 + T-клетках представляет собой высокую экспрессию CD25 в сочетании с отсутствием или низким уровнем экспрессии поверхностного белка CD127 (IL-7RA). Если жизнеспособные клетки не требуются, то добавление FOXP3 к комбинации CD25 и CD127 обеспечит дополнительную строгость. Описано несколько дополнительных маркеров, например, высокие уровни CTLA-4 (цитотоксичная молекула-4, ассоциированная с Т-лимфоцитами) и GITR (глюкокортикоид-индуцированный рецептор TNF) также экспрессируются на регуляторных Т-клетках, однако функциональное значение этой экспрессии остается. быть определенным. Существует большой интерес к выявлению маркеров клеточной поверхности, которые уникально и специфично экспрессируются на всех регуляторных Т-клетках, экспрессирующих FOXP3. Однако до настоящего времени такая молекула не была идентифицирована.
Идентификация T- reg после активации клеток является сложной задачей, поскольку обычные Т-клетки экспрессируют CD25, временно экспрессируют FOXP3 и теряют экспрессию CD127 после активации. Было показано, что T reg можно обнаружить с помощью маркерного анализа, индуцированного активацией, по экспрессии CD39 [82] в сочетании с совместной экспрессией CD25 и OX40 (CD134), которые определяют антигенспецифические клетки после 24-48-часовой стимуляции антиген. [83] [84]
Помимо поиска новых белковых маркеров, в литературе описан другой метод более точного анализа и мониторинга Т- рег -клеток. Этот метод основан на анализе метилирования ДНК . Только в Т- рег- клетках, но не в каких-либо других типах клеток, включая активированные эффекторные Т-клетки, определенная область гена FOXP3 (TSDR, T- reg -специфическая деметилированная область) обнаруживается деметилированной, что позволяет отслеживать Т- рег- клетки посредством реакция ПЦР или другие методы анализа на основе ДНК. [85] Взаимодействие между клетками Th17 и регуляторными Т-клетками важно при многих заболеваниях, таких как респираторные заболевания. [86]
Недавние данные свидетельствуют о том, что тучные клетки могут быть важными медиаторами Т - рег -зависимой периферической толерантности. [87]
Регуляторные эпитопы Т-клеток («Трегитопы») были открыты в 2008 году и состоят из линейных последовательностей аминокислот, содержащихся в моноклональных антителах и иммуноглобулине G (IgG). С момента их открытия данные показали, 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 с помощью переливания крови и диабету I типа , а также снижение иммунного ответа для лечения аллергии . [91] [92] [93 ] [94] [95] [96] [90]
Генетические мутации в гене, кодирующем FOXP3, были выявлены как у людей, так и у мышей на основании наследственного заболевания, вызванного этими мутациями. Это заболевание представляет собой наиболее яркое доказательство того, что регуляторные Т-клетки играют решающую роль в поддержании нормальной функции иммунной системы. У людей с мутациями FOXP3 развивается тяжелое и быстро фатальное аутоиммунное заболевание, известное как иммунная дисрегуляция, полиэндокринопатия , синдром Х- сцепленной энтеропатии ( IPEX ) . [97] [98]
Синдром IPEX характеризуется развитием подавляющего системного аутоиммунитета на первом году жизни, что приводит к часто наблюдаемой триаде: водянистой диарее, экзематозному дерматиту и эндокринопатии, чаще всего наблюдаемой как инсулинозависимый сахарный диабет . У большинства людей наблюдаются другие аутоиммунные явления, включая Кумбс-положительную гемолитическую анемию, аутоиммунную тромбоцитопению, аутоиммунную нейтропению и тубулярную нефропатию. Большинство больных мужчин умирают в течение первого года жизни либо от метаболических нарушений, либо от сепсиса. Аналогичное заболевание также наблюдается у спонтанных мышей с мутантом FOXP3, известных как «назальные».