CD1-begränsade T-celler vid korsningen mellan medfödd och adaptiv immunitet
Abstract
Lipidspecifika T-celler omfattar en grupp T-celler som känner igen lipider som är bundna till MHC-klass I-liknande CD1-molekyler. Det finns fyra isoformer av CD1 som uttrycks på ytan av antigenpresenterande celler och därför kan presentera lipidantigen: CD1a, CD1b, CD1c och CD1d. Var och en av dessa isoformer har olika strukturella egenskaper och cellulära lokaliseringar, vilket främjar bindning till ett brett spektrum av olika typer av lipider. Lipidantigenerna kommer antingen från egna vävnader eller från främmande källor, t.ex. bakterier, svamp eller växter, och deras igenkänning av CD1-begränsade T-celler har viktiga konsekvenser vid infektioner men också vid cancer och autoimmunitet. I denna översikt beskriver vi egenskaperna hos CD1-molekyler och CD1-restrikerade lipidspecifika T-celler och lyfter fram de medfödda och adaptiva egenskaperna hos olika CD1-restrikerade T-cellsubtyper.
1. Introduktion
CD1-restriktiva T-celler känner igen lipidantigen som är bundna till MHC klass I-liknande CD1-molekyler. Den första artikeln som beskrev CD1-restrikerade T-celler publicerades 1989, men typen av antigen som presenterades identifierades inte . Lipider som T-cellsantigen som presenteras av CD1-molekyler fastställdes först fem år senare genom upptäckten av de antigena egenskaperna hos mykolsyra . Numera vet man att en mängd olika lipider, med eller utan eget ursprung, binder CD1-molekyler och deltar i utveckling och aktivering av lipidspecifika T-celler.
CD1-restriktiva T-celler består av specialiserade subtyper som deltar i immunsvar med medfödda och adaptiva egenskaper. Relevansen av dessa celler beskrevs i samband med infektion och immunsvar mot tumörer . Därför har det blivit centralt att förstå egenskaperna hos CD1-molekyler, mekanismen för CD1-medierad lipidantigenpresentation och biologin hos CD1-restrikerade T-celler, för att utveckla nya strategier för att kontrollera infektioner och cancer.
2. CD1-molekyler
Humana CD1-molekyler kodas av fem olika gener som är lokaliserade till kromosom 1. Dessa gener kodar för 5 olika CD1-isoformer: CD1a-CD1e. De funktionella CD1-molekylerna är heterodimerer som består av association av CD1 med β2-mikroglobulin. Baserat på sekvenshomologi kan CD1-isoformerna klassificeras i tre grupper. Grupp I består av CD1a, CD1b och CD1c isoformer, grupp II av CD1d och grupp III av CD1e.
2.1. Uttryck
Grupp I CD1-molekyler uttrycks nästan bara på tymocyter och dendritiska celler (DC) och förekommer hos människor men inte hos möss eller råttor. CD1a uttrycks också på Langerhansceller och CD1c i en undergrupp av B-celler . CD1d har ett brett uttrycksmönster och förekommer i både hematopoetiska och icke-hematopoetiska celler. CD1d uttrycks i hög grad i kortikala tymocyter, men nedregleras i medullära tymocyter. I perifert blod uttrycker B-celler, monocyter, DCs och aktiverade T-celler CD1d. CD1d uttrycks också i tarmen, levern, gallgångsepitelet, bukspottkörteln, njurarna, endometriet, testiklarna, epididymis, konjunktiva, bröstet och huden . I människans tarm uttrycker och presenterar tarmepitelcellerna antigener genom CD1d . På senare tid har man också funnit att adipocyter uttrycker CD1d, och man har föreslagit att de spelar en roll i presentationen av lipidantigen. CD1e uttrycks på DC men fungerar inte som en antigenpresenterande molekyl eftersom den inte finns vid plasmamembranet. Denna molekyl fungerar som ett lipidöverföringsprotein (LTP) .
2.2. Strukturella egenskaper
CD1 delar många strukturella egenskaper med MHC-klass I-molekyler. Alla CD1-isoformer består av en tung kedja som innehåller tre extracellulära domäner (α1, α2 och α3), en transmembrandomän och en intracellulär svans. De extracellulära α1- och α2-domänerna består av två antiparallella α-helixer ovanpå 6 β-strängar. Dessa stöds av α3-domänen som interagerar med β2-mikroglobulin (den lätta kedjan) och skapar en heterodimer . Den slående skillnaden mellan CD1- och MHC-klass I-molekyler bygger på de antigenbindande fickorna. I motsats till MHC-klass I är CD1-fickorna fodrade av hydrofoba rester som interagerar med den hydrofoba delen av lipiderna medan de polära delarna är exponerade för TCR-igenkänning . Fickornas storlek, form och antal varierar mellan CD1-isoformerna, vilket gör det möjligt att ta emot lipider med varierande fettsyrekedjelängd (figur 1) .
I likhet med MHC klass I har CD1-molekyler två djupa fickor: A′ och F′. CD1b har ytterligare två fickor, C′ och T′ som möjliggör bindning av lipider med större hydrofoba kedjor . CD1a har den minsta bindningsrännan och, i motsats till vad som observeras i de andra CD1-isoformerna, är dess A′-ficka inte direkt kopplad till de andra fickorna, utan slutar i stället abrupt djupt inne i bindningsrännan, vilket fungerar som en ”molekylär linjal” som förhindrar bindning av långa hydrofoba kedjor (figur 1) . F′-fickan är mer tillåtande och tillåter bindning av lipopeptider . CD1a har också en halvöppen konformation som underlättar laddning av lipider vid neutralt pH och utan inverkan av LTP . CD1b har den större bindningsstället som består av fyra fickor, varav tre är sammankopplade för att bilda en stor A′T′F′ superkanal. Denna egenskap ger CD1b den unika förmågan att binda långkedjiga mykolyllipider . Det sura pH-värdet i lysosomerna gör det möjligt för CD1b att slappna av, vilket förbättrar lipidbindningen . I likhet med CD1a har CD1c en F′-ficka som är tillåtande för lipopeptidbindning och associerar vanligtvis med antigener som endast har en alkylkedja, vilket tyder på att A′-fickan kan upptas av spacerlipider som stabiliserar CD1c-strukturen . CD1d kristalliserades i komplex med flera lipider . I alla glykosfingolipider som innehåller en ceramidryggrad binder sfingosinkedjan F′-fickan medan fettsyran upptar A′-fickan och exponerar sockerhuvudet för TCR. Trots sin oförmåga att presentera lipidantigen innehåller CD1e-strukturen också A′- och F′-fickor, även om de inte är tydligt åtskilda, vilket skapar ett större spår . CD1e har också ett spår som är exponerat för lösningsmedel. Dessa två egenskaper gör det möjligt att snabbt binda och frigöra olika typer av lipider, vilket är förenligt med CD1e:s funktion för LTP .
2.3. Syntes och trafikering
Efter översättning inleder CD1-molekylerna sin mognadsprocess i det endoplasmatiska retikulumet (ER). I ER möjliggör glykosylering bindning av calnexin, calreticulin och tioloxidoreduktas ERp57 som främjar korrekt veckning och sammansättning med β2-mikroglobulin . Ett annat ER-protein med en central roll i CD1-samlingen är mikrosomalt triglyceridöverföringsprotein (MTP). Avsaknad av MTP resulterar i allvarliga defekter i lipidantigenpresentation av grupp I- och grupp II-CD1-isoformer . Analysen av lösliga CD1-molekyler visade att de under sammansättningen är associerade med olika lipider i stället för att ha tomma fickor. Därför föreslogs det att MTP skulle kunna ladda ER-lipider i dessa fickor och på så sätt stabilisera molekylerna . En annan rapport visade dock att frånvaro av MTP inte förändrar biosyntesen, glykosyleringsmognaden eller plasmamembraninternaliseringen av CD1-molekyler, men att det är viktigt för återvinningen från lysosomen till cellytan, vilket tyder på att MTP har en annan funktion än CD1-stabilisering genom lipidladdning .
CD1-molekylerna fortsätter sin mognad i trans-Golgi-nätverket (figur 2). Identifieringen av vissa Golgi-syntetiserade lipider som är bundna till CD1 tyder på att de laddas längs den sekretoriska vägen, efter att ha lämnat ER . I trans-Golgi-nätverket slutför CD1-molekylerna också sin glykosyleringsprocess innan de exponeras på cellytan. När CD1-molekylerna befinner sig i plasmamembranet återvinns de genom den endosomala vägen, där de möter lipidantigen (figur 2). Internalisering av CD1b, CD1c och CD1d sker genom att den cytoplasmatiska svansen interagerar med adaptorproteinkomplexet (AP-) 2, som sorterar lastproteiner i clathrinbelagda gropar . CD1a interagerar däremot inte med AP-2 och internaliseras med hjälp av clathrin- och dynaminoberoende vägar . Efter internalisering i sorterande endosomer har de olika CD1-isoformerna olika öden (figur 2). CD1a och CD1c lokaliseras i det endocytiska återvinningskompartmentet, vilket tyder på att de följer den långsamma återvinningsvägen tillbaka till plasmamembranet. CD1c kan dock också hittas i sena endosomer. CD1b och mus CD1d (mCD1d) interagerar med AP-3, som sorterar dessa molekyler till de sena endosomerna och lysosomerna. Märkligt nog interagerar inte CD1d från människa med AP-3 och kan hittas i sena endosomer . Studier med mCD1d som saknar den cytoplasmatiska svansen (och därför inte internaliseras för återvinning) avslöjade förekomsten av mCD1d-molekyler i lysosomer, vilket tyder på att det finns en alternativ väg som direkt sorterar mCD1d till lysosomer . Detta förklarades av att mCD1d associeras med den invarianta kedjan (Ii) och MHC-klass II i ER, vilket direkt skickar mCD1d till MHC-klass II-kompartment eller lysosomer . Senare visades att Ii också associerar sig med CD1a, vilket tyder på att detta kan gälla för alla CD1-isoformer . När CD1-molekylerna når de endocytära kompartmenten byter de icke-immunogena lipiderna som förvärvats under samlingen ut mot antigena lipider med hjälp av flera LTP. De mekanismer som är ansvariga för inriktningen av CD1-molekyler från lysosomen till plasmamembranet är inte väl kända, men det är känt att lokalisering av dessa molekyler i lipidflottar förbättrar antigenpresentationen . Nyligen visades att lysosomalt pH hade en inverkan på CD1d-lokalisering vid plasmamembranet .
2.4. CD1-bindande lipider
Lipidantigen omfattar främst fosfolipider och sfingolipider (tabell 1). Intressant nog är sfingolipider de enda lipider som hittills visats presenteras av alla CD1-isoformer. En mängd olika lipidklasser har dock visat sig binda vissa CD1-isoformer och aktivera CD1-restriktiva T-celler (tabell 1). Märkligt nog kan vissa antigener presenteras av mer än en CD1-isoform. Det mest slående exemplet är sulfatid som har den unika egenskapen att binda och aktivera T-celler som är begränsade till alla CD1-isoformer .
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PE: fosfoetanolamin; PC: fosfatidylkolin; PG: Phosphatidylglycerol; PI: Phosphatidylinositol; DPG: Diphosphatidylglycerol; Sph: Sfingomyelin; GalCer: Galaktosylceramid; GlcCer: Glukosylceramid; GlcSph: Glukosylfingosin; iGb3: isoglobotriaosylceramid; GSL-1: glykosfingolipid 1; pLPE: lysofosfatidyletanolamin; mLPA: metyl-lysofosfatidinsyra; eLPA: lysofosfatidinsyra; GalDag: galaktosyldiacylglycerol; GMM: glukosmonomykolat; PIM: fosfatidylinositolmannos; LAM: lipoarabinomannan; LPG: lipofosfoglykan; MPM: mannosylfosfomykoketid; PM: fosfomykoketid. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inte alla CD1-bindande lipider är immunogena. En annan viktig grupp av CD1-bindande lipider är spacerlipider. CD1-isoformerna binder vanligtvis lipider med hydrofoba kedjor som matchar storleken på bindningsrännan, vilket tyder på en stökiometri på 1 : 1. CD1b visade sig dock vara associerad med ganska små lipider som inte fullt ut upptar bindningsfickan. Detta väckte frågan om CD1b kunde binda två lipider samtidigt. Kristallografisk analys av CD1b-strukturen och lipidomikanalys av CD1b-eluterade lipider identifierade, förutom den antigena lipiden, flera spacerlipider som stabiliserar CD1b-molekylen och som omorganiseras vid bindning för att möjliggöra antigenigenigenigenkänning . Bevis från kristallografiska studier tyder också på att det finns spacerlipider i CD1a, CD1c och CD1d .
Av de icke-immunogena CD1-bindande lipiderna kan vi också hitta molekyler med hämmande egenskaper. Glykosfingolipiden globotriaosylceramid visades binda CD1d och hämma aktiveringen av en undergrupp av CD1d-begränsade T-celler, de invarianta Natural Killer T-cellerna (iNKT) . Inhiberingen uppnås genom direkt konkurrens mellan globotriaosylceramid och iNKT-cellernas antigener för CD1d-bindning. Det är möjligt att denna hämmande egenskap delas av andra CD1-bindande lipider som inte känns igen av ett TCR, och därmed utgör en viktig mekanism för att kontrollera aktiveringen av lipidspecifika T-celler.
2.5. Lipidladdning på CD1-molekyler
Lipider är hydrofoba och behöver därför hjälp för transport, upptag och bearbetning. Denna roll spelas av LTP:er. I blodomloppet färdas lipider i lipoproteinpartiklar med mycket låg densitet eller hög densitet eller associerade med vissa monomera proteiner . Cellerna tar upp lipidantigenerna genom interaktion med cellulära receptorer, t.ex. lipoproteinreceptorer med låg densitet och scavengerreceptorer. Användningen av receptorerna verkar vara beroende av celltypen och påverkas av lipidstrukturen. Lipidstrukturen påverkar också den intracellulära trafiken. Medan lipidantigen med korta omättade alkylkedjor lokaliseras i det endocytära återvinningskompartmentet, rör sig lipider med långa mättade svansar till de sena endocytära kompartmenten . Denna skillnad i trafikering gör det möjligt för de olika CD1-isoformerna att möta sina föredragna ligander.
I de endocytära kompartmenten hjälper specialiserade LTP:er lipidbindning till CD1. Även om vissa självlipider laddas till CD1 under veckningen i ER, måste exogena lipider laddas från membraner eller lipidproteinkomplex, när de väl internaliserats. De lysosomala proteiner som underlättar denna process omfattar saposiner, GM2-aktivatorprotein, Niemann-Pick C2-protein (NPC2) och CD1e . Saposiner är en grupp av fyra proteiner som uppstår genom klyvning av en gemensam prekursor: prosaposin. De har visat sig vara viktiga för avlägsnande av endogena och exogena lipider och för laddning av CD1d från mus och människa, både i stationärt tillstånd och under infektion . Saposin B förbättrar avsevärt den humana CD1d-medierade lipidantigenpresentationen, men saposin A och C visade sig också effektivt utföra lipidutbyte i mCD1d-molekyler . Saposin C binder både CD1b och CD1c och underlättar lipidladdning i dessa molekyler . Det är viktigt att denna funktion är begränsad till lipidutbyte, vilket innebär att saposiner inte kan avlägsna lipider från CD1 om de inte kan ersättas av andra. GM2-aktivatorprotein är en kofaktor för β-hexosaminidas A, men det avlägsnar också mCD1d-bundna lipider, utan att behöva binda andra lipider . En liknande funktion har konstaterats för NPC2-proteinet . CD1e beskrevs som en isoform som inte kan presentera lipidantigen på grund av sin frånvaro från plasmamembranet. Den endosomala lokaliseringen och likheterna i den bindningsficka som delas av de olika CD1-isoformerna tydde dock på att CD1e binder lipidantigen. År 2005 påvisades CD1e:s roll i behandlingen av lipidantigen genom att CD1e identifierades som en kofaktor för α-mannosidas, ett lysosomalt enzym som i närvaro av CD1e bryter ned komplexa icke-immunogena mykobakteriella lipider till antigena former . Det är viktigt att CD1e främjar lastning och lossning av lipider i CD1d och även påverkar lipidpresentation av CD1b och CD1c .
Bortsett från LTP underlättas CD1-lipidutbytet i endosomala kompartment även av det låga pH-värdet som inducerar relaxation av CD1-strukturen, vilket främjar en mer dynamisk bindning och dissociation av lipider .
3. CD1-begränsade T-celler
CD1-begränsade T-celler kan klassificeras som begränsade till CD1-molekyler i grupp I eller till CD1d. CD1d-begränsade T-celler betecknas också som Natural Killer T-celler (NKT-celler), eftersom de flesta av dessa celler delar ytmarkörer från NK- och T-celler. NKT-celler delas vidare in i två undergrupper. NKT-celler av typ I, eller iNKT-celler, kännetecknas av att de uttrycker ett semi-invariant TCR (Vα24Jα18Vβ11 hos människor och Vα14Jα18 parat med en begränsad repertoar av Vβ-kedjor hos möss) och av att de känner igen lipidantigenet α-galaktosylceramid (α-GalCer) . NKT-celler av typ II känner igen en mängd olika lipidantigener och uttrycker variabla TCR:er, dock med en förkärlek för vissa Vα- och Vβ-kedjor .
Grupp I CD1-begränsade T-celler är polyklonala och genomgår troligen klonala expansioner i periferin, efter antigenmötet. Detta resulterar i ett fördröjt effektorsvar, vilket är förenligt med ett adaptivt-liknande immunsvar, liknande det som observeras för MHC-restrikerade T-celler . iNKT-celler skiljer sig från de flesta T-celler på grund av sina medfödda-liknande funktioner. Efter expansion och mognad i thymus kan iNKT-celler svara på medfödda signaler, t.ex. cytokinstimulering, inom några timmar. De reagerar dock också på TCR-engagemang av specifika antigener och står därmed mitt emellan det medfödda och det adaptiva immunsvaret.
3.1. Adaptiv-liknande grupp I CD1-begränsade T-celler
Det finns hittills ingen specifik metod för att identifiera alla lipidspecifika grupp I CD1-begränsade T-celler. Studier som analyserar självreaktiva CD1-begränsade T-celler i grupp I beskrev dock en hög frekvens av dessa celler, i likhet med vad som observeras för autoreaktiva konventionella T-celler . Dessutom förekommer autoreaktiva CD1-begränsade T-celler av grupp I i både navelsträngsblod och perifert blod med liknande frekvens . De uttrycker huvudsakligen markören CD45RA, men en minskning av CD45RA-positiva celler ses i perifert blod jämfört med navelsträngsblod, vilket överensstämmer med en adaptiv fenotyp . I enlighet med den adaptiva fenotypen hos dessa celler är närvaron av Mycobacterium tuberculosis-specifika CD1b-restrikerade T-celler beroende av tidigare kontakt med M. tuberculosis .
När de aktiveras uppvisar CD1-restrikerade T-celler i grupp I en Th0- eller Th1-fenotyp och producerar stora mängder IFN-γ och TFN-α. De kan också uppvisa cytotoxisk aktivitet och inducera lysis av intracellulära mykobakterier .
CD1a-restrikerade T-celler är bland de vanligaste självreaktiva CD1-restrikerade T-cellerna i perifert blod . Dessutom är de vanliga i huden. Hudens CD1a-begränsade T-celler aktiveras när de kommer i kontakt med CD1a som uttrycks av Langerhanska celler. Vid aktivering producerar de IFN-γ, IL-2 och IL-22, en cytokin med misstänkt roll i hudens immunitet . CD1a-restrikerade T-celler är unika på det sätt att deras TCR direkt kan känna igen CD1a-molekylen utan kärnkänning av ett lipidantigen . Självligander för CD1a kan antingen vara tillåtande, såsom lysofosphatidylkolin som tillåter aktivering av autoreaktiva T-celler eftersom den tillåter kontakt mellan CD1a och TCR, eller icke tillåtande, såsom sfingomyelin som stör kontaktzonen mellan TCR och CD1a och på så sätt inte tillåter aktivering av CD1a-restrikerade T-celler . Vissa CD1a-begränsade T-cellkloner har dock visat sig känna igen antigener som sticker ut ur CD1a-fickan, t.ex. sulfatid , vilket tyder på att vissa TCR kräver ett lipidantigen för att kunna erkännas.
Antalet CD1b-begränsade självreaktiva T-celler i blodet är mycket lågt . CD1b-restrikerade T-celler verkar vara särskilt viktiga för mykobakteriell immunitet . På senare tid har lipider från Staphylococcus aureus, Brucella melitensis och Salmonella Typhimurium visat sig aktivera CD1b-restrikerade T-celler . Intressant nog uppvisade dessa celler också autoreaktivitet, vilket tyder på att bakterier och däggdjursceller delar CD1b-antigen.
Frekvensen av CD1c-autoreaktiva T-celler är inte samstämmig i litteraturen , där en studie rapporterar om en mycket låg frekvens och en annan studie rapporterar om en intermediär frekvens mellan de högfrekventa CD1a autoreaktiva T-cellerna och de lågfrekventa CD1b- och CD1d autoreaktiva T-cellerna . Även om CD1c uttrycks i stor utsträckning i DC och B-celler från perifert blod identifierades endast sulfatid och mLPA som självantigener som presenteras av CD1c (tabell 1) . I likhet med vad som observerades för andra CD1-begränsade T-celler inducerar mykobakteriella lipider CD1c-beroende T-cellsvar (tabell 1) .
3.2. Innate-Like CD1-restricted T-celler: iNKT-celler
iNKT-celler identifieras lätt genom färgning med CD1d-tetramerer laddade med α-GalCer eller med antikroppar mot det semi-invarianta TCR. Dessa är således de mest studerade lipidspecifika T-cellerna. iNKT-cellfrekvensen varierar mellan möss och människor. Hos möss är iNKT-cellerna mer frekventa i levern och fettvävnaden och förekommer i lägre grad i thymus, mjälte, benmärg, perifert blod och lymfkörtlar. Hos människor är iNKT-celler mer frekventa i fettvävnad, följt av levern, och förekommer i lägre procentandelar i mjälte, perifert blod, lymfkörtlar, benmärg och tymus .
En viktig egenskap hos iNKT-celler är relaterad till deras förmåga att snabbt producera stora mängder cytokiner vid stimulering, antingen på ett TCR-beroende eller oberoende sätt . Denna medfödda fenotyp hos iNKT-cellerna visas vidare av uttrycket av CD45RO hos människor och CD44 hos möss samt den tidiga aktiveringsmarkören CD69 . Dessutom uppvisar iNKT-celler hög autoreaktivitet. Hittills har man inte helt förstått vilka mekanismer som gör det möjligt att kontrollera iNKT-cellernas autoreaktivitet. Det har dock visats att vissa självlipider kan hämma iNKT-cellernas aktivering och därför kan fungera som begränsare av iNKT-cellernas aktivering .
Utvecklingen av iNKT-celler startar i thymus genom interaktioner mellan CD1d laddad med självantigener, som uttrycks i dubbelt positiva (DP) tymocyter, och DP-tymocyter som uttrycker det semi-invarianta TCR . Denna interaktion leder slutligen till att transkriptionsfaktorn PLZF uttrycks och att iNKT-cellerna mognar. Hos möss uttrycker iNKT-celler olika typer av transkriptionsfaktorer som driver dem till NKT1-, NKT2- eller NKT17-undergrupper (tabell 2).
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I C57BL/6-möss. hi: hög; lo: låg. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
NKT1-celler uttrycker huvudsakligen IFN-γ, höga halter T-bet och låga halter av GATA3. De kännetecknas också av NK1.1-uttryck, avsaknad av IL-17RB och beroende av IL-15 . Under differentieringen nedreglerar dessa celler PLZF .
NKT2-celler producerar huvudsakligen IL-4 och kännetecknas av uttryck av transkriptionsfaktorn GATA-3 . De lokaliseras huvudsakligen i lungan och är vanligare hos BALB/c-möss. Till skillnad från NKT1-celler är NKT2-cellerna beroende av IL-17RB-uttryck för utveckling och uttrycker höga nivåer av PLZF . Hos människor är de funktionella egenskaperna hos CD4+ iNKT-celler i hög grad associerade med NKT2-fenotypen .
NKT17-undergruppen kännetecknas av en preferentiell produktion av IL-17 och IL-22, i stället för IL-4 och IFN-γ . De identifierades inom NK1.1- CD4-celler och finns främst i lungor, lymfkörtlar och hud . Nyligen visades att de uttrycker syndekan-1 . Trots att vissa IL-17-producerande celler är bestämda för detta öde i thymus, kan iNKT-celler under vissa förhållanden också förvärva denna förmåga i periferin . På transkriptionsnivå undertrycks utvecklingen av NKT17-celler av ThPOK och drivs av RORγt-uttryck . E-protein har också visat sig vara viktigt för att driva subgruppsbindning. Ett ökat uttryck av detta protein leder till en minskning av NKT1-celler med en ökning av NKT2- och NKT17-celler .
För närvarande har förekomsten av dessa undergrupper hos människor inte klarlagts. Hos människor definieras iNKT-cellsubgrupper fortfarande utifrån uttrycket av cellytemolekyler (t.ex. CD4 och CD8) och cytokinproduktion. I motsats till vad som observeras hos möss kan iNKT-celler hos människor uttrycka endast CD4, endast CD8 eller ingen av molekylerna. Det är viktigt att CD4- och CD8-uttrycket definierar funktionellt skilda undergrupper. CD4- iNKT-celler (som omfattar både CD8+ och dubbelnegativa celler) kännetecknas av en Th0-fenotyp, medan CD4+ iNKT-celler tenderar att producera större mängder Th2-cytokiner . Bland CD4- iNKT-celler har de som uttrycker CD8 en Th1-fördelning och producerar större mängder IFN-γ och nästan inget IL-4 jämfört med dubbelnegativa celler . De uppvisar också den högsta cytotoxiska aktiviteten . En annan undergrupp kännetecknas av celler som producerar IL-17 som uppstår som svar på proinflammatoriska förhållanden och som uttrycker CD161 . Det är därför nödvändigt att analysera de olika delmängderna av iNKT-celler i patologi, eftersom deras inverkan på sjukdomar kan vara olika. Förändringar i CD4+/CD4-undergrupper av iNKT-celler beskrevs faktiskt vid Fabrys sjukdom, en lysosomal lagringssjukdom som kännetecknas av ackumulering av glykosfosfingolipider, trots att en normal procentandel av totala iNKT-celler observerades i det perifera blodet hos patienterna .
3.3. NKT-celler av typ II: En blandad population av medfödda och adaptiva T-celler
Typ II NKT-celler är de vanligaste CD1d-begränsade T-cellerna hos människor men utgör en minoritet hos möss . Till skillnad från iNKT-celler uttrycker typ II NKT-celler olika TCR:er och reagerar på en mängd olika lipidantigener, med eller utan eget ursprung (tabell 1). Därför är det för närvarande en utmaning att identifiera hela populationen av typ II NKT-celler. I början beskrev jämförelsen av MHC-bristande möss (som saknar konventionella T-celler) med MHC/CD1d dubbel knockout en population av CD4+ icke-α-GalCer reaktiva T-celler som uppvisade en effektorminnesfenotyp och en förskjutning mot vissa autoreaktiva TCR:er .
Förnyligen har man med hjälp av 4get-möss (där celler som uttrycker IL-4 är GFP+) visat att NKT-celler av typ II uttrycker IL-4 på ett konstitutivt sätt. Dessa möss korsades därför med Jα18-/- för att få en modell där typ II NKT-celler identifieras genom GFP-uttryck . En polyklonal population som delar vissa utvecklingsegenskaper med iNKT-celler karakteriserades. Brist på SAP och PLZF äventyrar utvecklingen av iNKT-celler men leder också till minskad andel typ II NKT-celler . Fenotypiskt är dessa polyklonala typ II NKT-celler mycket lika iNKT-celler. De kännetecknas av ett aktiverat minnestillstånd, vilket bestäms av CD69- och CD44-uttryck. När det gäller uttryck av coreceptorer kan de uttrycka endast CD4 eller varken CD4 eller CD8 . De skiljer sig dock från iNKT-celler när det gäller cytokinproduktion. De producerar mindre IL-4 och mindre IFN-γ, men liknande nivåer av IL-13 och GM-CSF . Även om de är polyklonala visade typ II NKT-celler en tendens till användning av TCR Vβ 8.1/8.2-kedjor .
En annan metod för karakterisering av typ II NKT-celler bygger på användning av CD1d-tetramerer laddade med lipidantigener. Färgning av mänskliga PBMCs med sulfatidbelastade CD1d-tetramerer visade att de flesta sulfatidreaktiva NKT-celler besitter γδ TCRs, som uttrycker Vδ1-segmentet . En annan rapport som karakteriserade β-glukosylceramid- och β-glukosylfingosinspecifika typ II NKT-celler visade att dessa celler kunde uttrycka CD4 eller CD8 . Dessutom kan dessa celler konvertera till en T-follikel-hjälparfenotyp vid injektion av antigen och inducera antikroppsproduktion, bildning av germinalcenter och differentiering av B-celler i plasmablaster, vilket tyder på att de har en roll i hjälpen till B-celler, vilket tidigare beskrivits för iNKT-celler . Viktigt är att de β-glukosylceramid- och β-glukosylfingosinspecifika typ II NKT-cellerna som identifierades i den här studien huvudsakligen uttryckte CD45RA, vilket stämmer överens med en naiv fenotyp, i stället för den effektorminnesfenotyp som tidigare beskrivits hos möss .
Tillsammans tyder dessa studier på att typ II NKT-celler representerar en heterogen grupp av CD1d-restrikerade T-celler, med celler som uppvisar ett medfött svar som liknar iNKT-celler, men också med andra celler, som uppvisar adaptivt likartade immunfunktioner. Det relativa bidraget från de medfödda-liknande och adaptiva-liknande cellerna för den totala gruppen av typ II NKT-celler är fortfarande oklart.
4. Avslutande anmärkningar
Lipidspecifika CD1-restrikerade T-celler utgör en viktig del av immunförsvaret. De existerande studierna hittills har dock inte helt kunnat karaktärisera och entydigt inkludera CD1-restrikerade T-celler i det medfödda eller adaptiva immunförsvaret. I stället står de i korsningen mellan dessa reaktioner och kan ha en viktig roll som brygga mellan den adaptiva och den medfödda delen av immunsystemet. En fullständig karakterisering av lipidspecifika CD1-restrikerade T-celler hindras av bristen på specifika markörer för att identifiera de olika CD1-restrikerade T-cellspopulationerna. Därför kommer den mesta av den information som finns tillgänglig om dessa celler från studier av enskilda T-cellskloner. Även om denna information är värdefull är den kanske inte representativ för dynamiken in vivo. Under de senaste åren har stora framsteg gjorts på detta område, främst tack vare utvecklingen av CD1-tetramerer laddade med lipidantigen. Med hjälp av CD1-tetramer är det möjligt att analysera lipidspecifika CD1-restrikerade T-celler ex vivo och att karakterisera dem fenotypiskt och funktionellt. Lipidantigener har visat sig finnas i cancerceller och smittämnen, och därför är fullständig kunskap om dessa celler viktig för att utveckla nya strategier mot cancer och infektionssjukdomar.
Kompletterande intressen
Författarna förklarar att det inte finns någon intressekonflikt när det gäller publiceringen av denna artikel.
Acknowledgments
Finansiellt stöd gavs av projektet Norte-01-0145-FEDER-000012, som stöddes av det regionala operativa programmet Norte Portugal (NORTE 2020), inom ramen för partnerskapsavtalet PORTUGAL 2020, genom Europeiska regionala utvecklingsfonden (ERUF). Catia S. Pereira fick stöd från Fundação para a Ciência e a Tecnologia (SFRH/BD/79211/2011).
Leave a Reply