CD1-spesifiset T-solut synnynnäisen ja adaptiivisen immuniteetin risteyskohdassa
Abstract
Lipidispesifiset T-solut muodostavat ryhmän T-soluja, jotka tunnistavat MHC-luokan I:n kaltaisiin CD1-molekyyleihin sitoutuneita lipidejä. CD1:stä on olemassa neljä isoformia, jotka ilmentyvät antigeenin esittelevien solujen pinnalla ja kykenevät siten esittelemään lipidiantigeenejä: CD1a, CD1b, CD1c ja CD1d. Kullakin näistä isomuodoista on erilaiset rakenteelliset ominaisuudet ja solulokalisoituminen, mikä edistää sitoutumista monenlaisiin erityyppisiin lipideihin. Lipidiantigeenit ovat peräisin joko omasta kudoksesta tai vieraista lähteistä, kuten bakteereista, sienistä tai kasveista, ja niiden tunnistamisella CD1-rajoitteisten T-solujen toimesta on tärkeä merkitys infektioissa mutta myös syövässä ja autoimmuniteetissa. Tässä katsauksessa kuvaamme CD1-molekyylien ja CD1-rajoitteisten lipidispesifisten T-solujen ominaisuuksia ja korostamme eri CD1-rajoitteisten T-solujen alatyyppien synnynnäisiä ja adaptiivisia piirteitä.
1. Johdanto
CD1-rajoitteiset T-solut tunnistavat MHC-luokan I:n kaltaisiin CD1-molekyyleihin sitoutuneita lipidiantigeenejä. Ensimmäinen CD1-rajoitteisia T-soluja kuvaava artikkeli julkaistiin vuonna 1989, mutta esitetyn antigeenin luonnetta ei tunnistettu . Lipidien esiintyminen CD1-molekyylien esittäminä T-solujen antigeeneinä varmistui vasta viisi vuotta myöhemmin, kun mykolihapon antigeeniset ominaisuudet löydettiin. Nykyään tiedetään, että erilaiset lipidit, jotka ovat peräisin sekä omasta että muusta kuin omasta alkuperästä, sitovat CD1-molekyylejä ja osallistuvat lipidispesifisten T-solujen kehitykseen ja aktivoitumiseen.
CD1-rajoitteiset T-solut koostuvat erikoistuneista alatyypeistä, jotka osallistuvat immuunivasteisiin, joilla on synnynnäisen kaltaisia ja adaptiivisen kaltaisia piirteitä. Näiden solujen merkitys on kuvattu infektioiden ja kasvaimia vastaan suunnatun immuunivasteen yhteydessä . Siksi on tullut keskeiseksi ymmärtää CD1-molekyylien ominaisuuksia, CD1-välitteisen lipidiantigeenin esittelyn mekanismia ja CD1-restriktoitujen T-solujen biologiaa, jotta voidaan kehittää uusia strategioita infektioiden ja syövän hallitsemiseksi.
2. CD1-molekyylit
Ihmisen CD1-molekyylejä koodaa 5 eri geeniä, jotka ovat lokalisoituneet kromosomiin 1. Nämä geenit koodaavat 5 eri CD1-isoformia: CD1a-CD1e. Toimivat CD1-molekyylit ovat heterodimeerejä, jotka muodostuvat CD1:n ja β2-mikroglobuliinin yhdistymisestä. Sekvenssihomologian perusteella CD1-isoformit voidaan luokitella kolmeen ryhmään. Ryhmän I muodostavat CD1a-, CD1b- ja CD1c-isomuodot, ryhmän II CD1d ja ryhmän III CD1e.
2.1. Ilmentyminen
Ryhmän I CD1-molekyylit ilmentyvät lähes ainoastaan tymosyyteissä ja dendriittisoluissa (DC), ja niitä esiintyy ihmisillä mutta ei hiirillä tai rotilla. CD1a ilmentyy myös Langerhansin soluissa ja CD1c B-solujen osajoukossa . CD1d:n ilmentymismalli on laaja, ja sitä esiintyy sekä hematopoieettisissa että muissa kuin hematopoieettisissa soluissa. CD1d:n ilmentyminen on voimakasta kortikaalisissa tymosyyteissä, mutta se vähenee medullaarisissa tymosyyteissä. Perifeerisessä veressä B-solut, monosyytit, DC-solut ja aktivoidut T-solut ilmentävät CD1d:tä. CD1d:tä ilmentyy myös suolistossa, maksassa, sappiteiden epiteelissä, haimassa, munuaisissa, kohdun limakalvolla, kiveksissä, lisäkiveksissä, sidekalvolla, rinnassa ja ihossa . Ihmisen suolistossa suoliston epiteelisolut ilmentävät ja esittävät CD1d-antigeenejä . Viime aikoina on havaittu, että myös rasvasolut ilmentävät CD1d:tä, ja on esitetty, että CD1d:llä on merkitystä rasva-antigeenien esittämisessä . CD1e:tä ilmentyy DC-soluissa, mutta se ei toimi antigeenin esittelevänä molekyylinä, koska sitä ei ole plasmakalvolla. Tämä molekyyli toimii lipidien siirtoproteiinina (LTP) .
2.2. Rakenteelliset ominaisuudet
CD1:llä on monia yhteisiä rakenteellisia ominaisuuksia MHC-luokan I molekyylien kanssa. Kaikki CD1-isoformit koostuvat raskaasta ketjusta, joka sisältää kolme solunulkoista domeenia (α1, α2 ja α3), transmembraanidomeenin ja solunsisäisen hännän. Solunulkoiset α1- ja α2-domeenit koostuvat kahdesta antiparalleelisesta α-heliksistä kuuden β-säikeen päällä. Näitä tukee α3-domeeni, joka on vuorovaikutuksessa β2-mikroglobuliinin (kevytketju) kanssa muodostaen heterodimeerin . CD1- ja MHC-luokan I molekyylien välinen silmiinpistävä ero perustuu antigeenin sitoutumistaskuihin. Toisin kuin MHC-luokassa I, CD1:n taskut on vuorattu hydrofobisilla jäännöksillä, jotka ovat vuorovaikutuksessa lipidien hydrofobisen osan kanssa ja jättävät polaariset osat alttiiksi TCR-tunnistusta varten. Taskujen koko, muoto ja lukumäärä vaihtelevat CD1-isoformien välillä, mikä mahdollistaa rasvahappoketjun pituudeltaan vaihtelevien lipidien vastaanottamisen (kuva 1) .
MHC-luokan I tavoin CD1-molekyyleillä on kaksi syvää taskua: A′ ja F′. CD1b:llä on kaksi lisätaskua, C′ ja T′, jotka mahdollistavat suurempia hydrofobisia ketjuja sisältävien lipidien sitoutumisen . CD1a:lla on pienin sitoutumisura, ja toisin kuin muissa CD1-isomuodoissa, sen A′-tasku ei ole suoraan yhteydessä muihin taskuihin, vaan se päättyy jyrkästi syvällä sitoutumisurassa ja toimii ”molekyylitason hallitsijana”, joka estää pitkien hydrofobisten ketjujen sitoutumisen (kuva 1) . F′-tasku on sallivampi ja mahdollistaa lipopeptidien sitoutumisen . CD1a:lla on myös puoliavoin konformaatio, joka helpottaa lipidien latautumista neutraalissa pH:ssa ja ilman LTP:n vaikutusta . CD1b:llä on suurempi sitoutumiskohta, joka koostuu neljästä taskusta, joista kolme on yhdistetty toisiinsa muodostaen suuren A′T′F′-superkanavan. Tämä ominaisuus antaa CD1b:lle ainutlaatuisen kyvyn sitoa pitkäketjuisia mykolyylilipidejä . Lysosomien hapan pH mahdollistaa CD1b:n rentoutumisen, mikä parantaa lipidien sitoutumista . CD1c:llä on CD1a:n tavoin F′-tasku, joka sallii lipopeptidien sitoutumisen, ja se assosioituu yleensä sellaisten antigeenien kanssa, joissa on vain yksi alkyyliketju, mikä viittaa siihen, että A′-tasku saattaa olla CD1c:n rakennetta stabiloivien spacer-lipidien valtaama . CD1d kiteytettiin kompleksina useiden lipidien kanssa . Kaikissa keramidirunkoa sisältävissä glykosfingolipideissä sfingosiiniketju sitoutuu F′-taskuun, kun taas rasvahappo miehittää A′-taskun, jolloin sokeripää paljastuu TCR:lle. Huolimatta kyvyttömyydestään esittää lipidiantigeenejä myös CD1e-rakenne sisältää A′- ja F′-taskut, vaikka ne eivät olekaan selvästi erillään toisistaan, mikä luo suuremman uran . CD1e:llä on myös liuotinaltis ura. Nämä kaksi ominaisuutta yhdessä mahdollistavat erityyppisten lipidien nopean sitoutumisen ja vapautumisen, mikä on yhteensopiva CD1e:n LTP-toiminnon kanssa .
2.3. Synteesi ja kulkeutuminen
Translaation jälkeen CD1-molekyylit aloittavat kypsymisprosessinsa endoplasmisessa retikulumissa (ER). ER:ssä glykosylaatio mahdollistaa kalnexiinin, kalretikuliinin ja tiolioksidoreduktaasi ERp57:n sitoutumisen, jotka edistävät oikeaa taittumista ja kokoonpanoa β2-mikroglobuliinin kanssa . Toinen ER-proteiini, jolla on keskeinen rooli CD1:n kokoonpanossa, on mikrosomaalinen triglyseridien siirtoproteiini (MTP). MTP:n puuttuminen johtaa vakaviin vikoihin ryhmän I ja II CD1-isoformien lipidien antigeeniesittelyssä. Liukoisten CD1-molekyylien analyysi osoitti, että ne ovat kokoonpanon aikana pikemminkin assosioituneet eri lipidien kanssa kuin että niillä olisi tyhjiä taskuja. Näin ollen ehdotettiin, että MTP voisi ladata ER-lipidejä näihin taskuihin ja vakauttaa molekyylejä . Toinen raportti osoitti kuitenkin, että MTP:n puuttuminen ei muuta CD1-molekyylien biosynteesiä, glykosylaatiokypsytystä tai plasmakalvon sisäistäytymistä, mutta se on tärkeä kierrätyksessä lysosomista solun pinnalle, mikä viittaa MTP:n muuhun tehtävään kuin CD1:n vakauttamiseen lipidien lataamisen kautta .
CD1-molekyylit jatkavat kypsymistään trans-Golgi-verkostossa (kuva 2). Joidenkin Golgin syntetisoimien CD1:een sitoutuneiden lipidien tunnistaminen viittaa siihen, että ne kuormittuvat pitkin sekretorista reittiä sen jälkeen, kun ne ovat poistuneet ER:stä . Trans-Golgi-verkossa CD1-molekyylit myös viimeistelevät glykosylaatioprosessinsa ennen kuin ne altistuvat solun pinnalle. Kun CD1-molekyylit ovat plasmakalvolla, ne kierrätetään endosomaalisen reitin kautta, jossa ne kohtaavat lipidiantigeenejä (kuva 2). CD1b:n, CD1c:n ja CD1d:n internalisaatio välittyy sytoplasman hännän vuorovaikutuksesta adaptoriproteiinikompleksin (AP-) 2 kanssa, joka lajittelee lastiproteiinit klatriinilla päällystettyihin kuoppiin. Sitä vastoin CD1a ei ole vuorovaikutuksessa AP-2:n kanssa, ja se sisäistyy klatriinista ja dynamiinista riippumattomia reittejä käyttäen . Lajitteleviin endosomeihin sisäistämisen jälkeen CD1:n eri isomuodoilla on erilaiset kohtalot (kuva 2). CD1a ja CD1c lokalisoituvat endosyyttiseen kierrätysosastoon, mikä osoittaa, että ne seuraavat hidasta kierrätysreittiä takaisin plasmakalvoon. CD1c:tä löytyy kuitenkin myös myöhäisistä endosomeista. CD1b ja hiiren CD1d (mCD1d) ovat vuorovaikutuksessa AP-3:n kanssa, joka lajittelee nämä molekyylit myöhäisiin endosomeihin ja lysosomeihin. Kummallista kyllä, ihmisen CD1d ei ole vuorovaikutuksessa AP-3:n kanssa ja sitä voidaan löytää myöhäisistä endosomeista . Tutkimukset mCD1d:llä, josta puuttuu sytoplasmahäntä (ja jota ei näin ollen ole sisäistetty kierrätystä varten), paljastivat mCD1d-molekyylejä lysosomeissa, mikä viittaa vaihtoehtoisen reitin olemassaoloon, joka lajittelee mCD1d:n suoraan lysosomeihin . Tämä selittyi mCD1d:n assosioitumisella invariantti-ketjun (Ii) ja MHC-luokan II kanssa ER:ssä, mikä lähettää mCD1d:n suoraan MHC-luokan II lokeroihin tai lysosomeihin . Myöhemmin Ii:n osoitettiin assosioituvan myös CD1a:n kanssa, mikä viittaa siihen, että tämä saattaa koskea kaikkia CD1-isoformeja . Saavuttuaan endosyyttisiin lokeroihin CD1-molekyylit vaihtavat kokoonpanon aikana hankitut ei-immunogeeniset lipidit antigeenisiin lipideihin useiden LTP:iden avulla. Mekanismeja, jotka ovat vastuussa CD1-molekyylien kohdentumisesta lysosomista plasmakalvoon, ei tunneta hyvin, mutta tiedetään, että näiden molekyylien lokalisoituminen lipidisäiliöihin parantaa antigeenin esittelyä . Hiljattain osoitettiin, että lysosomaalisella pH:lla on vaikutusta CD1d:n lokalisaatioon plasmakalvolla .
2.4. CD1:tä sitovat lipidit
Lipidiantigeeneihin kuuluvat lähinnä fosfolipidit ja sfingolipidit (taulukko 1). Mielenkiintoista on, että sfingolipidit ovat toistaiseksi ainoat lipidit, joiden on osoitettu olevan kaikkien CD1-isoformien esittämiä. Erilaisten lipidiluokkien on kuitenkin osoitettu sitovan joitakin CD1-isoformeja ja aktivoivan CD1-rajoitteisia T-soluja (taulukko 1). Kummallista kyllä, jotkin antigeenit voidaan esittää useammalle kuin yhdelle CD1-isoformille. Silmiinpistävin esimerkki on sulfatidi, jolla on ainutlaatuinen ominaisuus sitoutua ja aktivoida T-soluja, jotka ovat rajoittuneet kaikkiin CD1-isoformeihin .
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PE: fosfoetanoliamiini; PC: fosfatidyylikoliini; PG: Fosfatidyyliglyseroli; PI: fosfatidyyliinositoli; DPG: difosfatidyyliglyseroli; Sph: sfingomyeliini; GalCer: galaktosyyliceramidi; GlcCer: glukosyyliceramidi; GlcSph: glukosyylisfingosiini; iGb3: isoglobotriaosyyliceramidi; GSL-1: glykosfingolipid 1; pLPE: lysofosfatidyylietanoliamiini; MLPA: metyyli-lysofosfatidihappo; eLPA: lysofosfatidihappo; GalDag: galaktosyylidiasyyliglyseroli; GMM: glukoosimonomykolaatti; PIM: fosfatidylinositolimannoosi; LAM: lipoarabinomannaani; LPG: lipofosfoglykaanit; MPM: mannosyylifosfomykoketidi; PM: fosfomykoketidi. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Eivät kaikki CD1:tä sitovat lipidit ole immunogeenisia. Toinen tärkeä CD1:tä sitovien lipidien ryhmä on spacer-lipidit. CD1-isoformit sitovat tyypillisesti lipidejä, joiden hydrofobiset ketjut vastaavat sitoutumisuran kokoa, mikä viittaa 1 : 1 -stoikiometriaan. CD1b:n havaittiin kuitenkin liittyvän melko pieniin lipideihin, jotka eivät täysin täytä sitoutumistaskuaan. Tämä herätti kysymyksen siitä, voiko CD1b sitoa kahta lipidiä samanaikaisesti. CD1b:n rakenteen kiteytysanalyysi ja CD1b:stä eluoituneiden lipidomien lipidomiikka-analyysi tunnistivat antigeenisen lipidin lisäksi useita spacer-lipideitä, jotka stabiloivat CD1b-molekyyliä ja jotka järjestäytyivät uudelleen sitoutumisen yhteydessä antigeenin tunnistamisen mahdollistamiseksi. Kristallografisista tutkimuksista saadut todisteet viittaavat myös siihen, että CD1a:ssa, CD1c:ssä ja CD1d:ssä on spacer-lipidejä .
Eiimmunogeenisten CD1:tä sitovien lipidien joukosta löytyy myös molekyylejä, joilla on inhiboivia ominaisuuksia. Glykosfingolipidin globotriaosyyliseramidin osoitettiin sitovan CD1d:tä ja estävän CD1d-rajoitteisten T-solujen alaryhmän, invarianttien luonnollisten tappaja-T-solujen (iNKT-solujen) aktivoitumista . Esto saavutetaan globotriaosyyliseramidin ja iNKT-solujen antigeenien suoralla kilpailulla CD1d:n sitoutumisesta. On mahdollista, että tämä inhiboiva ominaisuus on yhteinen muiden CD1:tä sitovien lipidien kanssa, joita TCR ei tunnista, mikä edustaa tärkeää mekanismia, jolla kontrolloidaan lipidispesifisten T-solujen aktivoitumista.
2.5 . Lipidien latautuminen CD1-molekyyleihin
Lipidit ovat hydrofobisia ja tarvitsevat siksi apua kuljetukseen, imeytymiseen ja prosessointiin. Tätä tehtävää hoitavat LTP:t. Verenkierrossa lipidit kulkeutuvat hyvin pieni- tai suuritiheyksisissä lipoproteiinihiukkasissa tai joidenkin monomeeristen proteiinien mukana . Lipidiantigeenien ottaminen soluihin tapahtuu vuorovaikutuksessa solureseptorien, kuten matalan tiheyden lipoproteiinireseptorien ja skavenger-reseptorien, kanssa. Reseptorien käyttö näyttää riippuvan solutyypistä ja lipidirakenteesta . Lipidirakenne vaikuttaa myös solunsisäiseen kulkeutumiseen. Lyhyitä tyydyttymättömiä alkyyliketjuja sisältävät lipidiantigeenit lokalisoituvat endosyyttiseen kierrätysosastoon, kun taas pitkät tyydyttyneet hännät sisältävät lipidit kulkeutuvat myöhäisiin endosyyttisiin osastoihin . Tämä ero kulkeutumisessa mahdollistaa eri CD1-isoformien ja niiden suosimien ligandien kohtaamisen.
Endosyyttisissä lokeroissa erikoistuneet LTP:t auttavat lipidien sitoutumista CD1:een. Vaikka jotkut omat lipidit latautuvat CD1:een ER:ssä tapahtuvan taittumisen aikana, eksogeeniset lipidit on ladattava kalvoista tai lipidi-proteiinikomplekseista, kun ne on sisäistetty. Tätä prosessia helpottavia lysosomaalisia proteiineja ovat saposiinit, GM2-aktivaattoriproteiini, Niemann-Pick C2 (NPC2) -proteiini ja CD1e . Saposiinit ovat neljän proteiinin ryhmä, joka syntyy yhteisen esiasteen, prosaposiinin, pilkkomisen seurauksena. Niiden osoitettiin olevan tärkeitä endogeenisten ja eksogeenisten lipidien poistamisessa ja latautumisessa hiiren ja ihmisen CD1d:hen sekä vakaassa tilassa että infektion aikana . Saposiini B parantaa huomattavasti ihmisen CD1d:n välittämää lipidien antigeeniesittelyä, mutta myös saposiinien A ja C osoitettiin suorittavan tehokkaasti lipidien vaihtoa mCD1d-molekyyleissä . Saposiini C sitoutuu sekä CD1b:hen että CD1c:hen, mikä helpottaa lipidien lataamista näihin molekyyleihin . Tärkeää on, että tämä toiminto rajoittuu lipidien vaihtoon, mikä tarkoittaa, että saposiinit eivät kykene poistamaan lipidejä CD1:stä, jos niitä ei voida korvata toisella. GM2-aktivaattoriproteiini on β-heksosaminidaasi A:n kofaktori, mutta se poistaa myös mCD1d:hen sitoutuneet lipidit ilman, että se sitoo muita lipidejä . Samanlainen tehtävä havaittiin NPC2-proteiinilla . CD1e kuvattiin isomuodoksi, joka ei kykene esittämään lipidiantigeenejä, koska se ei ole plasmakalvolla. Endosomaalinen lokalisaatio ja eri CD1-isoformien yhteisen sitoutumistaskun samankaltaisuudet viittasivat kuitenkin siihen, että CD1e sitoo lipidiantigeenejä. Vuonna 2005 CD1e:n rooli lipidien antigeenien prosessoinnissa osoitettiin, kun CD1e tunnistettiin α-mannosidaasin kofaktoriksi, joka on lysosomaalinen entsyymi, joka CD1e:n läsnä ollessa hajottaa kompleksiset, ei-immunogeeniset mykobakteerilipidit antigeenisiksi muodoiksi. Tärkeää on, että CD1e edistää lipidien latautumista ja purkautumista CD1d:hen ja vaikuttaa myös lipidien esittelyyn CD1b:n ja CD1c:n toimesta .
Ltp:n lisäksi CD1:n lipidinvaihtoa endosomaalisissa kompartimenteissa helpottaa myös matala pH-arvo, joka indusoi CD1:n rakenteen relaksaatiota, mikä edistää lipidien dynaamisempaa sitoutumista ja dissosioitumista .
3. CD1-rajoitetut T-solut
CD1-rajoitetut T-solut voidaan luokitella ryhmän I CD1-molekyyleihin tai CD1d:hen rajoittuneiksi. CD1d-rajoitettuja T-soluja nimitetään myös NKT-soluiksi (Natural Killer T), koska useimmilla näistä soluista on yhteisiä NK- ja T-solujen pintamerkkejä. NKT-solut jaetaan edelleen kahteen alaryhmään. Tyypin I NKT-soluille eli iNKT-soluille on ominaista semi-invariantin TCR:n ilmentyminen (Vα24Jα18Vβ11 ihmisillä ja Vα14Jα18 yhdistettynä rajoitettuun Vβ-ketjujen repertuaariin hiirillä) ja rasva-antigeenin α-galaktosyyliceramidin (α-GalCer) tunnistaminen. Tyypin II NKT-solut tunnistavat erilaisia lipidiantigeenejä ja ilmentävät vaihtelevia TCR:iä, vaikkakin suuntautuneesti joihinkin Vα- ja Vβ-ketjuihin .
Ryhmän I CD1-rajoitteiset T-solut ovat polyklonaalisia, ja ne todennäköisesti laajenevat klonaalisesti periferiassa antigeenin kohtaamisen jälkeen. Tämä johtaa viivästyneeseen efektorivasteeseen, joka on yhdenmukainen adaptiivisen kaltaisen immuunivasteen kanssa, joka on samanlainen kuin MHC-rajoitteisten T-solujen kohdalla . iNKT-solut eroavat useimmista T-soluista synnynnäisten kaltaisten toimintojensa vuoksi. Kun iNKT-solut ovat laajentuneet ja kypsyneet kateenkorvassa, ne pystyvät vastaamaan synnynnäisiin signaaleihin, kuten sytokiinistimulaatioon, muutamassa tunnissa. Ne reagoivat kuitenkin myös spesifisten antigeenien TCR-kytkentään, joten ne ovat synnynnäisen ja adaptiivisen immuunivasteen keskellä
3.1. Adaptiivisen kaltaiset ryhmän I CD1-rajoitteiset T-solut
Toistaiseksi ei ole olemassa erityistä menetelmää kaikkien lipidispesifisten ryhmän I CD1-rajoitteisten T-solujen tunnistamiseksi. Tutkimuksissa, joissa analysoitiin itsereaktiivisia ryhmän I CD1-rajoitteisia T-soluja, kuvattiin kuitenkin näiden solujen suurta frekvenssiä, joka on samankaltainen kuin mitä on havaittu autoreaktiivisten tavanomaisten T-solujen kohdalla . Lisäksi autoreaktiivisia ryhmän I CD1-rajoitteisia T-soluja on sekä napanuoraveressä että perifeerisessä veressä samankaltaisella taajuudella . Ne ilmentävät pääasiassa merkkiainetta CD45RA, mutta CD45RA-positiivisten solujen määrä vähenee perifeerisessä veressä napanuoraveressä napanuoraveriin verrattuna, mikä vastaa adaptiivista fenotyyppiä . Näiden solujen adaptiivisen kaltaisen fenotyypin mukaisesti Mycobacterium tuberculosis -spesifisten CD1b-rajoitteisten T-solujen esiintyminen riippuu myös aiemmasta kontaktista M. tuberculosis -bakteerin kanssa.
Aktivoituessaan ryhmän I CD1-rajoitteiset T-solut ovat Th0- tai Th1-fenotyyppisiä tuottaen suuria määriä IFN-γ:tä ja TFN-α:ta. Ne voivat myös osoittaa sytotoksista aktiivisuutta ja indusoida solunsisäisten mykobakteerien lyysiä .
CD1a-rajoitetut T-solut ovat yleisimpiä itseensä reagoivia CD1-rajoitettuja T-soluja perifeerisessä veressä . Lisäksi ne ovat yleisiä iholla. Ihon CD1a-rajoitteiset T-solut aktivoituvat joutuessaan kosketuksiin Langerhansin solujen ilmentämän CD1a:n kanssa. Aktivoituessaan ne tuottavat IFN-γ:tä, IL-2:ta ja IL-22:ta, sytokiinia, jolla epäillään olevan merkitystä ihon immuniteetissa . CD1a-rajoitteiset T-solut ovat ainutlaatuisia siinä mielessä, että niiden TCR voi tunnistaa suoraan CD1a-molekyylin ilman lipidi-antigeenin ydintunnistusta . CD1a:n itseligandit voivat olla joko sallivia, kuten lysofosfatidyylikoliini, joka sallii autoreaktiivisten T-solujen aktivoitumisen, koska se sallii CD1a:n ja TCR:n välisen kontaktin, tai ei-sallivia, kuten sfingomyeliini, joka häiritsee TCR-CD1a-kontaktivyöhykettä eikä näin ollen salli CD1a-rajoitteisten T-solujen aktivoitumista . Joidenkin CD1a-rajoitteisten T-solukloonien on kuitenkin osoitettu tunnistavan CD1a-taskusta ulos työntyviä antigeenejä, kuten sulfatidia , mikä osoittaa, että jotkin TCR:t vaativat tunnistamiseen lipidiantigeenin.
Cd1b-rajoitteisten itseensä reagoivien T-solujen määrä veressä on hyvin pieni . CD1b-rajoitteiset T-solut näyttävät olevan erityisen tärkeitä mykobakteeri-immuniteetissa . Viime aikoina on osoitettu, että Staphylococcus aureuksen, Brucella melitensiksen ja Salmonella Typhimuriumin lipidit aktivoivat CD1b-restriktoituneita T-soluja . Mielenkiintoista on, että näillä soluilla oli myös autoreaktiivisuutta, mikä osoittaa, että bakteereilla ja nisäkässoluilla on yhteisiä CD1b-antigeenejä.
Cd1c-autoreaktiivisten T-solujen esiintymistiheys ei ole kirjallisuudessa yksimielinen, sillä eräässä tutkimuksessa raportoitiin, että esiintymistiheys on hyvin alhainen, ja toisessa tutkimuksessa raportoitiin, että esiintymistiheys sijoittuu korkeasti frekvenssillä esiintyvien CD1a-autoreaktiivisten T-solujen ja matalalla frekvenssillä esiintyvien CD1b- ja cd1d-autoreaktiivisten T-solujen väliin. Vaikka CD1c ilmentyy laajalti perifeerisen veren DC- ja B-soluissa, vain sulfatidi ja mLPA tunnistettiin CD1c:n esittämiksi itseantigeeneiksi (taulukko 1) . Samoin kuin muiden CD1-rajoitteisten T-solujen kohdalla havaittiin, mykobakteerilipidit indusoivat CD1c-riippuvaisia T-solujen vasteita (taulukko 1) .
3.2. Sisäsyntyiset CD1-rajoitetut T-solut: iNKT-solut
iNKT-solut on helppo tunnistaa värjäämällä ne CD1d-tetramerilla, joka on ladattu α-GalCerilla, tai semi-invariantti TCR:n vasta-aineilla. Näin ollen nämä ovat tutkituimpia lipidispesifisiä T-soluja. iNKT-solujen esiintymistiheys vaihtelee hiirien ja ihmisten välillä. Hiirillä iNKT-soluja on enemmän maksassa ja rasvakudoksessa ja vähemmän kateenkorvassa, pernassa, luuytimessä, perifeerisessä veressä ja imusolmukkeissa. Ihmisillä iNKT-solut ovat yleisempiä rasvakudoksessa, sitten maksassa, ja niitä esiintyy pienemmällä prosenttimäärällä pernassa, perifeerisessä veressä, imusolmukkeissa, luuytimessä ja kateenkorvassa .
INKT-solujen tärkeä ominaisuus liittyy niiden kykyyn tuottaa nopeasti suuria määriä sytokiineja stimulaation yhteydessä joko TCR-riippuvaisella tai riippumattomalla tavalla . Tätä iNKT-solujen synnynnäistä fenotyyppiä osoittaa myös CD45RO:n ilmentyminen ihmisillä ja CD44:n hiirillä sekä varhaisen aktivaation merkkiaine CD69 . Lisäksi iNKT-soluilla on korkea autoreaktiivisuus. Mekanismeja, jotka mahdollistavat iNKT-solujen autoreaktiivisuuden hallinnan, ei ole toistaiseksi täysin ymmärretty. On kuitenkin osoitettu, että jotkin itseislipidit kykenevät estämään iNKT-solujen aktivaatiota ja voivat siksi toimia iNKT-solujen aktivaation rajoittajina .
INKT-solujen kehittyminen alkaa kateenkorvassa kaksoispositiivisissa (DP) kateenkorvasoluissa ilmaistujen itseisantigeeneillä ladattujen CD1d:n vuorovaikutusten kautta DP-kateenkorvasolujen kanssa, jotka ilmentävät semi-invariantti TCR:ää . Tämä vuorovaikutus johtaa lopulta transkriptiotekijä PLZF:n ilmentymiseen ja iNKT-solujen kypsymiseen. Hiirillä iNKT-solut ilmentävät erityyppisiä transkriptiotekijöitä, jotka ohjaavat niitä NKT1-, NKT2- tai NKT17-alaryhmiin (taulukko 2).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| C57BL/6-hiirissä. hi: korkea; lo: matala. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
NKT1-solut ilmentävät pääasiassa IFN-γ:tä, korkeat tasot T-bet:iä ja matalat tasot GATA3:a. Niille on myös ominaista NK1.1-ekspressio, IL-17RB:n puuttuminen ja riippuvuus IL-15:stä . Erilaistumisen aikana nämä solut säätelevät PLZF:ää alaspäin .
NKT2-solut tuottavat pääasiassa IL-4:ää, ja niille on ominaista transkriptiotekijä GATA-3:n ilmentyminen . Ne paikallistuvat pääasiassa keuhkoihin ja ovat yleisempiä BALB/c-hiirillä. Toisin kuin NKT1-solut, NKT2-solut ovat riippuvaisia IL-17RB:n ilmentymisestä kehittyäkseen ja ilmentävät runsaasti PLZF:ää . Ihmisillä CD4+ iNKT-solujen toiminnalliset ominaisuudet ovat vahvasti yhteydessä NKT2-fenotyyppiin .
NKT17-alaryhmälle on ominaista IL-17:n ja IL-22:n ensisijainen tuotanto IL-4:n ja IFN-γ:n sijasta . Ne tunnistettiin NK1.1- CD4- soluista ja niitä esiintyy pääasiassa keuhkoissa, imusolmukkeissa ja iholla . Äskettäin osoitettiin, että ne ilmentävät syndekaani-1:tä . Huolimatta siitä, että jotkut IL-17:ää tuottavat solut ovat sitoutuneet tähän kohtaloon kateenkorvassa, iNKT-solut voivat tietyissä olosuhteissa hankkia tämän kyvyn myös periferiassa . Transkriptiotasolla ThPOK tukahduttaa NKT17-solujen kehittymistä ja sitä ohjaa RORγt-ekspressio . E-proteiinin osoitettiin myös olevan tärkeä osajoukkoihin sitoutumisen ohjaamisessa. Tämän proteiinin lisääntynyt ilmentyminen johtaa NKT1-solujen vähenemiseen ja NKT2- ja NKT17-solujen lisääntymiseen .
Nykyisin näiden alaryhmien olemassaoloa ihmisillä ei ole selvitetty. Näin ollen ihmisillä iNKT-solujen alaryhmät määritellään edelleen solujen pintamolekyylien (kuten CD4 ja CD8) ilmentymisen ja sytokiinituotannon perusteella. Toisin kuin hiirillä on havaittu, ihmisten iNKT-solut voivat ilmentää vain CD4:ää, vain CD8:aa tai ei mitään näistä molekyyleistä. On tärkeää, että CD4- ja CD8-ekspressio määrittelee toiminnallisesti erilliset alaryhmät. CD4- iNKT-soluille (joihin kuuluu sekä CD8+ että kaksoisnegatiivisia soluja) on ominaista Th0-fenotyyppi, kun taas CD4+ iNKT-soluilla on taipumus tuottaa suurempia määriä Th2-sytokiineja. CD4- iNKT-soluista CD8:a ilmentävillä soluilla on Th1-vinouma, ja ne tuottavat suurempia määriä IFN-γ:tä ja eivät juuri lainkaan IL-4:ää verrattuna kaksoisnegatiivisiin soluihin . Niillä on myös suurin sytotoksinen aktiivisuus . Toiselle alaryhmälle on ominaista IL-17:ää tuottavat solut, jotka syntyvät vastauksena proinflammatorisiin olosuhteisiin ja ilmentävät CD161:tä . Tämän vuoksi on tarpeen analysoida eri iNKT-solujen osajoukkoja patologiassa, koska niiden vaikutus sairauteen voi olla erilainen. iNKT-solujen CD4+/CD4- alaryhmien muutoksia kuvattiin Fabryn taudissa, joka on lysosomaalinen varastosairaus, jolle on ominaista glykosfingolipidien kertyminen, vaikka iNKT-solujen kokonaisprosenttiosuus potilaiden perifeerisessä veressä oli normaali .
3.3. Tyypin II NKT-solut: Sisäsyntyisten ja adaptiivisten T-solujen sekapopulaatio
Tyypin II NKT-solut ovat yleisimpiä CD1d-rajoitteisia T-soluja ihmisillä, mutta ne muodostavat vähemmistön hiirillä . Toisin kuin iNKT-solut, tyypin II NKT-solut ilmentävät erilaisia TCR-soluja ja reagoivat erilaisiin lipidiantigeeneihin, jotka ovat joko itse- tai ei-itseperäisiä (taulukko 1). Näin ollen tyypin II NKT-solujen koko populaation tunnistaminen on tällä hetkellä haasteellista. Alun perin MHC-puutteisten hiirten (joilta puuttuvat tavanomaiset T-solut) ja MHC/CD1d-kaksoiskopioidun hiiren vertailu kuvasi CD4+ ei-α-GalCer-reaktiivisten T-solujen populaatiota, jolla oli efektorimuisti-fenotyyppi ja suuntautuneisuus joihinkin autoreaktiivisiin TCR:iin .
Viime aikoina käytettiin 4get-hiiriä (joissa IL-4:ää ilmentävät solut ovat GFP+ -luokiteltuja soluja) ja joiden II-tyypin NKT- solut ilmentävät konstitutiivisesti IL-4:ää . Niinpä nämä hiiret risteytettiin Jα18-/-:n kanssa, jotta saatiin malli, jossa tyypin II NKT-solut tunnistetaan GFP-ekspression perusteella . Polyklonaalinen populaatio, jolla on joitakin kehityspiirteitä iNKT-solujen kanssa, karakterisoitiin. SAP:n ja PLZF:n puute heikentää iNKT-solujen kehitystä mutta johtaa myös tyypin II NKT-solujen prosenttiosuuden vähenemiseen . Fenotyyppisesti nämä polyklonaaliset tyypin II NKT-solut ovat hyvin samankaltaisia kuin iNKT-solut. Niille on ominaista aktivoitunut muistitila, joka määritetään CD69- ja CD44-ekspression perusteella. Ydinsektorien ilmentymisen osalta ne voivat ilmentää vain CD4:ää tai ei CD4:ää eikä CD8:aa . Ne eroavat kuitenkin iNKT-soluista sytokiinituotannon osalta. Ne tuottavat vähemmän IL-4:ää ja vähemmän IFN-γ:tä, mutta samankaltaisia määriä IL-13:a ja GM-CSF:ää . Vaikka ne ovatkin polyklonaalisia, tyypin II NKT-solut osoittivat taipumusta käyttää TCR Vβ 8.1/8.2 -ketjuja .
Tyypin II NKT-solujen karakterisoinnissa erilainen lähestymistapa perustuu lipidiantigeeneillä ladattujen CD1d-tetrameerien käyttöön. Ihmisen PBMC-solujen värjäys sulfatidilla ladatuilla CD1d-tetrameereillä paljasti, että suurimmalla osalla sulfatidille reagoivista NKT-soluista on γδ TCR, joka ilmentää Vδ1-segmenttiä . Toinen raportti, jossa karakterisoitiin β-glukosyyliseramidi- ja β-glukosyylisfingosiinispesifisiä tyypin II NKT-soluja, osoitti, että nämä solut voivat ilmentää CD4:ää tai CD8:a . Lisäksi nämä solut voivat muuttua T-follikulaariseksi auttaja-fenotyypiksi antigeenin injektion yhteydessä ja indusoida vasta-ainetuotantoa, itukeskusten muodostumista ja B-solujen erilaistumista plasmablasteiksi, mikä viittaa rooliin B-solujen auttajana, kuten aiemmin on kuvattu iNKT-soluille . Tärkeää on, että tässä tutkimuksessa tunnistetut β-glukosyyliseramidi- ja β-glukosyylisfingosiinispesifiset tyypin II NKT-solut ilmaisivat pääasiassa CD45RA:ta, mikä vastaa naivia fenotyyppiä aiemmin hiirillä kuvatun efektorimuisti-fenotyypin sijasta .
Kokonaisuutena nämä tutkimukset viittaavat siihen, että tyypin II NKT-solut edustavat heterogeenista CD1d-rajoitteisten T-solujen ryhmää, jossa on soluja, jotka osoittavat synnynnäisen kaltaista vastetta, joka on samanlainen kuin iNKT-soluilla, mutta myös muita soluja, joilla on adaptiivisen kaltaisia immuunitoimintoja. Synnynnäisen kaltaisten ja adaptiivisen kaltaisten solujen suhteellinen osuus tyypin II NKT-solujen kokonaisryhmästä on vielä epäselvä.
4. Loppuhuomautukset
Lipidispesifiset CD1-rajoitteiset T-solut muodostavat tärkeän osan immuunijärjestelmää. Olemassa olevissa tutkimuksissa ei kuitenkaan ole toistaiseksi pystytty täysin luonnehtimaan ja yksiselitteisesti sisällyttämään CD1-rajoitteisia T-soluja synnynnäisiin tai adaptiivisiin immuunivasteisiin. Sen sijaan ne ovat näiden vasteiden risteyskohdassa, ja niillä voi olla tärkeä rooli immuunijärjestelmän adaptiivisen ja synnynnäisen haaran yhdistämisessä. Lipidispesifisten CD1-rajoitteisten T-solujen täydellistä karakterisointia vaikeuttaa se, että CD1-rajoitteisten T-solupopulaatioiden tunnistamiseksi ei ole spesifisiä merkkiaineita. Näin ollen suurin osa näistä soluista saatavilla olevista tiedoista on peräisin yksittäisten T-solukloonien tutkimuksesta. Vaikka nämä tiedot ovatkin arvokkaita, ne eivät välttämättä edusta in vivo -dynamiikkaa. Muutaman viime vuoden aikana tällä alalla on edistytty huomattavasti, mikä johtuu pääasiassa lipidi-antigeeneillä ladattujen CD1-tetrameerien kehittämisestä. CD1-tetrameerien avulla on mahdollista analysoida lipidispesifisiä CD1-restriktoituneita T-soluja ex vivo ja luonnehtia niitä fenotyyppisesti ja toiminnallisesti. Lipidiantigeenejä on osoitettu esiintyvän syöpäsoluissa ja tartuntataudeissa, ja siksi näiden solujen täydellinen tuntemus on tärkeää uusien strategioiden kehittämiseksi syöpää ja tartuntatauteja vastaan.
Kilpailevat etunäkökohdat
Tekijät ilmoittavat, että tämän artikkelin julkaisemiseen ei liity eturistiriitoja.
Kiitokset
Rahoitustuki saatiin hankkeesta Norte-01-0145-FEDER-000012, jota tuettiin Portugalin alueellisesta toimenpideohjelmasta (NORTE 2020) PORTUGAL 2020 -kumppanuussopimuksen puitteissa Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) kautta. Catia S. Pereiraa tuki Fundação para a Ciência e a Tecnologia (SFRH/BD/79211/2011).
Leave a Reply