Prevention of acute and chronic allograft rejection with CD4⁺CD25⁺FохрЗ⁺ regulatory Т-lymphocytes

Full Text

Пересадка аллогенных клеток, тканей или органов человека иммунокомпетентному реципиенту сопровождается индукцией иммунного ответа, часто являющегося причиной несостоятельности трансплантата. Для профилактики данного осложнения в клинической практике широко используются иммунодепрессанты. Однако, даже длительное применение препаратов этой группы не предотвращает хронического отторжения и, кроме того, чревато развитием тяжелых побочных эффектов. Альтернативой иммунодепрессантам выступают методы индукции специфической иммунологической толерантности к аллоантигенам. В перспективе, эти методы должны основываться на физиологических механизмах индукции и поддержания специфической толерантности, не сопровождаться системной иммуносупрессией, предотвращать как острое, так и хроническое отторжение и, следовательно, должны быть лишены большинства присущих иммунодепрессантам недостатков.

В разное время было предложено много протоколов индукции специфической иммунологической толерантности, как правило, избирательно воздействующие на то, или иное звено трансплантационного иммунитета. Они включают предварительную деплецию антигенпрезентирующих клеток (АПК) в трансплантате [1], создание гемопоэтического химеризма [2], введения разных популяций толерогенных дендритных клеток и/или регуляторных Т-лимфоцитов [3, 4] и др. Несмотря на то, что в целом ряде экспериментов удается избежать реакций острого отторжения, во всех случаях неотвратимо наступает хроническое иммунное поражение, что приводит к прогрессирующему повреждению трансплантатов и не позволяет отказаться от имунодепрессантов. Кроме того, предложенные протоколы характеризуются плохой воспроизводимостью, что не дает необходимой уверенности для начала клинических испытаний. В настоящее время большинство специалистов пришло к выводу о том, что, по-видимому, нельзя получить приемлемые результаты, воздействуя лишь на одно звено трансплантационного иммунитета.

В журнале Nature Mediсine опубликовано исследование научной группы J. van Meerwijk, в котором анализировалась возможность индукции иммунологической толерантности к аллогенным трансплантатам кожи и сердца с помощью комбинированного протокола, включавшего кондиционирование мышей с клинически допустимыми дозами облучения, трансплантацию клеток костного мозга и введения аллоантигенспецифичных CD4+CD25+Foхp3+ регуляторных Т-лимфоцитов (Тregs).

Тregs играют ключевую роль в предотвращении аутоиммунных заболеваний, в регуляции иммунитета к вирусным и паразитарным инфекциям, поддержании материнской толерантности к плоду и в ингибировании противоопухолевого иммунного ответа [5-9]. В связи с этим многие специалисты считают весьма перспективным разработку методов индукции иммунологической толерантности к аллотрансплантатам с использованием Тregs [1О]. J. van Meerwijk и соавт. - одни из первых, кто разработал эффективный метод выделения и экспансии Тregs с необходимой специфичностью [11]. В настоящем исследовании авторы выделяли Тregs у мышей линии C57ВL/6 (В6, H-2b) и культивировали их в присутствии АПК мышей линии DВA/2 (H-2d). В созданных условиях экспансии подвергались Тregs, распознающие комплексы пептидов с молекулами MHC-II (H-2d) - H-2d-специфичные Тregs.

Совместное введение аутогенных H-2d-специфичных Тregs с клетками костного мозга мышей линии DВA/2 (H-2d) сублетально облученным животным линии В6 (H-2b) приводило к возникновению стойкого гемопоэтического химеризма, свидетельствующего о приживлении трансплантата, тогда как введение только клеток костного мозга сопровождалась выраженным отторжением в течение 3 нед. С другой стороны, одновременные введение аутогенных H-2d-специфичных Тregs и трансплантация лоскутов кожи от мышей DВA/2 (H-2d) мышам В6 (H-2b) не приводили к существенному изменению динамики отторжения трансплантата и, следовательно, введение H-2d-специфичных Тregs не является достаточным условием для индукции иммунологической толерантности к трансплантатам мышей, экспрессирующих H-2d.

Анализируя причину неудачи, авторы предположили, что эффект адоптивного переноса H-2d-специфичных Тregs ограничен их естественной гибелью в организме реципиента, обусловленной недостаточностью важной для жизнедеятельности лимфоцитов антигенной стимуляции. В случае трансплантации клеток костного мозга, дифференцирующиеся из гемопоэтических предшественников АПК донорского происхождения могут предоставлять адекватную стимуляцию. В подтверждении этой гипотезы, анализ выживаемости аутогенных H-2d- специфичных Тregs при одновременном введении с клетками костного мозга мышей DВA/2 (H-2d) сублетально облученным мышам линии В6 (H-2b) показал, что Тregs стабильно персистировали, главным образом, в селезенке, вокруг очагов экстрамедуллярного кроветворения и поддерживали экспрессию Foхp3.

Учитывая длительную персистенцию H-2d-специфичных Тregs в ранее описанном эксперименте, авторы исследовали возможность влияния этого явления на динамику отторжения аллогенных кожных трансплантатов. Сублетально облученным мышам В6 (H-2b) одновременно вводили клетки костного мозга мышей DВA/2 (H-2d) и H-2d-специфичные Тregs. Через три недели после восстановления кроветворения проводилась трансплантация кожных лоскутов от мышей DВA/2 (H-2d). В течение всего периода наблюдения (100 сут., а в отдельных сериях - 250 сут.) не было обнаружено каких-либо макроскопических признаков отторжения кожного трансплантата, причем полученный эффект не зависел от степени гемопоэтического химеризма. Однако, при гистологическом исследовании пересаженных лоскутов кожи во всех случаях была обнаружена выраженная инфильтрация тканей эозинофилами и макрофагами. Это свидетельствует о том, что описанная методика не предотвращает хронического отторжения и, следовательно, вряд ли применима в клинике.

Хроническое отторжение трансплантата обусловлено, главным образом, антигенами минорного комплекса гистосовместимости (МКГ), которые презентируются Т-лимфоцитам в комплексе с MHC реципиента (рис.). Использованные в работе H-2d-специфичные Тregs распознают антигены только в комплексе с H-2d и, следовательно, не могут предотвратить аллоиммунные реакции, связанные с распознаванием Т-лимфоцитами реципиента комплексов антигенов МКГ с собственными молекулами MHC II (H-2b). Авторы предположили, что использование Тregs, специфично распознающих комплексы аллоантигенов МКГ с H-2b, может предотвратить хроническое отторжение.

Механизмы прямого и непрямого распознавания аллоантигенов. В основе прямого механизма лежит миграция АПК донора из трансплантата в регионарные лимфатические узлы реципиента, где экспрессируемые на их поверхности комплексы молекула МНС II-пептид распознаются Т-лимфоцитами. При непрямом распознавании АПК реципиента поглощают антигены минорного комплекса гистосовместимости, источником которых служат клетки трансплантата. Затем АПК опять же мигрируют в регионарные лимфатические узлы и презентируют антигены с собственными молекулами МНС II

Для проверки этой гипотезы, Тregs мышей линии В6 (H-2b) культивировались с АПК мышей F1, полученных путем скрещивания мышей линий DВA/2 (H-2d) и В6 (H-2b). Так как молекулы MHC наследуются кодоминантно, АПК мышей F1 (DВA/2ЧВ6) экспрессировали как H-2d, так и H-2b. Следовательно, при культивировании Тregs мышей В6 (H-2b) с АПК мышей F1 (DВA/ 2ЧВ6) экспансии подвергались Тregs, специфично распознающие как комплексы антиген - H-2d (H-2d-специфичные Тregs), так и комплексы антигены МКГ мышей DВA/2 - H-2b (МКГ-DВA/2-специфичные Тregs).

Сублетально облученным мышам В6 (H-2b) одновременно вводили клетки костного мозга мышей DВA/2 (H-2d) и аутогенные Тregs, предварительно культивированные с АПК F1 (DВA/2ЧВ6) мышей. После восстановления кроветворения проводилась трансплантация кожных лоскутов от мышей DВA/2 (H-2d). В течение всего периода наблюдения не было обнаружено каких- либо макроскопических признаков отторжения кожного трансплантата, также как не было выявлено инфильтрации тканей макрофагами и эозинофилами при гистологическом исследовании. Аналогичные результаты были получены в экспериментах с трансплантацией сердца.

В случае использования только H-2d-специфичных Тregs пересаженные сердца сокращались весь период наблюдения, однако при гистологическом исследовании выявлялись признаки умеренного или тяжелого хронического отторжения в виде выраженной диффузной инфильтрации макрофагами и эозинофилами, деструкции кардиомиоцитов, утолщения интимы, артериосклероза и больших областей фиброза. Напротив, введение аутогенных Тregs, предварительно культивированных с F1 (DВA/2ЧВ6) АПК, предотвращало все признаки хронического отторжения.

Авторы показали, что эффекты введения Тregs во всех случаях не являются результатом неспецифической иммуносупрессии. В описанных экспериментах замена трансплантатов кожи или сердца мышей линии DВA/2 (H-2d) на аналогичные трансплантаты мышей линии SJL (H-2s) всегда приводила к реакции острого отторжения трансплантата

Данные всех исследований были воспроизведены и подтверждены и для других комбинаций линий мышей с экспрессией разных молекул MHC II.

Таким образом, в работе было показано, что CD4+CD25+Foхp3 регуляторные лимфоциты, при подходящей стимуляции и экспансии in vitro, могут быть успешно использованы для индукции иммунологической толерантности к клеткам костного мозга и последующим аллотрансплантатам кожи и сердца у мышей, подвергнутых предварительному облучению. Предотвращение отторжения, вероятно, обусловлено супрессией аллоспецифичных Т-лимфоцитов вводимыми Тregs. Остается неясным значение химерного гемопоэтического статуса. С одной стороны его роль может ограничиваться обеспечением важной для выживания Тregs антиген-специфической стимуляцией. С другой - дифференцирующиеся гемопоэтические клетки могут самостоятельно участвовать в индукции центральной и периферической иммунологической толерантности [2].

Использованный в исследовании режим кондиционирования имеет приемлемую для клинического применения токсичность. Авторы считают, что после адаптации протокол может быть использован для индукции специфической иммунологической толерантности у людей.

About the authors

V. S. Sergeev

Author for correspondence.
Email: bozo.ilya@gmail.com

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Mechanisms of direct and indirect recognition of alloantigens. The direct mechanism is based on the migration of the donor APC from the transplant to the regional lymph nodes of the recipient, where the MHC II-peptide complexes expressed on their surface are recognized by T-lymphocytes. With indirect recognition, recipient APCs absorb antigens of the minor histocompatibility complex, the source of which is the transplant cells. Then APC again migrate to the regional lymph nodes and present antigens with their own MHC II molecules.

Download (180KB)

Indexing metadata