About the mechanism of immunosuppressive activity of multipotent mesenchymal stromal cells of bone marrow

Full Text

В настоящее время все работы, посвященные изучению иммуномодулирующих свойств мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) костномозгового происхождения in vitro, сходятся в одном - ММСК ингибируют пролиферацию активированных лимфоцитов [1]. Первые исследования in vitro проводились на модели ко-культуры ММСК и мононуклеарных клеток (крови, костного мозга, селезенки) или очищенных популяций лимфоцитов [2, 3]. Стимуляция лимфоцитов, как правило, достигалась внесением в кокультуру митогенов (фитогемагглютинин и др.) или взвеси аллогенных лимфоцитов (смешанная культура лимфоцитов). Эта методика стала своеобразным «золотым стандартом» для подтверждения иммуносупрессивных свойств ММСК в дальнейших экспериментах in vivo [4, 5]. Тем не менее, конкретные механизмы феномена окончательно не установлены. Более того, полученные данные часто носят противоречивый характер. К нерешенным до сих пор вопросам относятся: опосредован ли ингибирующий механизм растворимыми посредниками; необходимо ли для его реализации наличие в культуре профессиональных антигенпрезентирующих клеток (АПК); оптимальное соотношение ММСК и лимфоцитов, при котором наблюдается минимальный уровень пролиферации Т-клеток [1]. Имеющиеся противоречия препятствуют сравнительному анализу существующих публикаций, и, что важно, выработке каких-либо стандартов.

В журнале Нuman Immunology опубликовано исследование группы G. Li Pira et al., в котором впервые, подвергнуто сомнению наличие специфической иммуносупрессивной активности ММСК костного мозга in vitro. В исследовании сравнивалось влияние стромальных клеток костного мозга (СККМ) и фибробластов кожи (ФК) человека на антигензависимую пролиферацию Т-лимфоцитов.

Стромальные клетки костного мозга имели характеристики ММСК. Выделенные ФК так же, как ММСК, характеризовались секрецией коллагена I типа, однако, в отличие от последних, не экспрессировали ALP (alkaline phosphatase). Авторы отмечают, что фенотипическая характеристика ФК не имела выраженных различий с СККМ. Тем не менее, при культивировании КФ в среде, способствующей хондрогенной дифференцировке, или при подкожной трансплантации иммунодефицитным мышам наблюдалось формирование преимущественно волокнистой соединительной ткани, а не хрящевой ткани, в отличие от ММСК.

Линии антиген-специфичных СD8+ и СD4+ Т-лимфоцитов были получены из мононуклеарной фракции клеток крови человека путем стандартной процедуры многократной стимуляции определенным антигеном.

Кокультивирование СККМ с Т-клетками приводило к дозозависимому снижению индуцированной пролиферации лимфоцитов. Максимальный ингибирующий эффект (снижение уровня пролиферации на 70-80%) наблюдался при количестве СККМ 20´10³ и более клеток (фаза «плато»). Авторы отмечают, что при данной концентрации СККМ на дне лунки микротитровальной пластинки, в которых проводилось ко-культивирование, образовывался конфлюэнтный слой. Интересно, что при оценке супрессивного влияния

ФК на индуцируемую пролиферацию лимфоцитов были получены аналогичные результаты. 20´103 ФК ингибировали пролиферацию Т-клеток на 70-80%. Более того, кокультивирование лимфоцитов со значительным избытком, обработанных антигеном аутологичных дендритных клеток (ДК) или необработанных МНС-несовместимых моноцитов также приводило к торможению пролиферации Т-клеток. На основании полученных результатов авторы пришли к выводу, что в данной экспериментальной модели супрессивный эффект не является эксклюзивным свойством СККМ.

При дальнейшем изучении ко-культуры клеток было обнаружено, что конфлюэнтный слой СККМ, по-видимому, является механическим препятствием для формирования кластеров между Т-клетками и АПК. Образование таких кластеров является необходимым условием для стимуляции и дальнейшей пролиферации Т-лимфоцитов. Несмотря на стимуляцию, СD4+ Т-клетки равномерно распределялись на конфлюэнтном слое СККМ. Наоборот, при удалении части СККМ с поверхности дна лунки с помощью скребка на свободной поверхности были обнаружены формирующиеся кластеры. Для исключения ингибирующей роли компонентов внеклеточного матрикса конфлюэнтный слой СККМ подвергался лизису. При дальнейшем внесении Т-клеток и АПК не наблюдалось сколько-нибудь заметного снижения пролиферации лимфоцитов. С другой стороны, СККМ не оказывали какого-либо влияния на пролиферацию Т-лимфоцитов при их прямой стимуляции анти-СD3 и анти-СD28 антителами или IL-2.

Таким образом, авторы исследования сделали заключение, что конфлюэнтный слой ММСК является физическим препятствием для взаимодействия АПК и Т-клеток, которое необходимо для активации и пролиферации лимфоцитов (рис.). Более того, было продемонстрировано, что подобный механизм не является универсальным для СККМ, а фактически реализуется при культивировании лимфоцитов на конфлюэнтном слое разных типов клеток.

Формирование комплексов Т-клетки-АПК является необходимым условием для индукции пролиферации лимфоцитов (А). Согласно концепции G. Li Pira et al., конфлюэнтный слой ММСК является механическим препятствием для формирования описываемых комплексов, что и обуславливает значительное снижение уровня пролиферации Т-клеток в ко-культуре in vitro (Б)

Имеются очевидные противоречия результатов данной работы с многочисленными предыдущими публикациями. Ранее была описана значительная супрессивная активность в экспериментальных системах in vitro, когда культивируемые ММСК и Т-лимфоциты были разделены полупроницаемой мембраной [6, 7]. Очевидно, что в данной ситуации ММСК не могли являться механическим препятствием для формирования комплексов между АПК и Т-клетками. Кроме того, наблюдения авторов, что ММСК не ингибируют пролиферацию Т-лимфоцитов при их прямой стимуляции анти-СD3 и анти-СD28 антителами, также не соответствуют ранее полученным данным [3, 5].

Тем не менее, работа группы G. Li Pira et al. свидетельствует, что исследования иммуносупрессивной активности ММСК in vitro необходимо проводить с использованием более совершенных экспериментальных систем. Если полученные данные будут подтверждены в независимых лабораториях, то, не исключено, что ингибирующая активность ММСК во многих ранее опубликованных работах имела неспецифический характер.

About the authors

V. S. Sergeev

Author for correspondence.
Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Fig. 1

Download (276KB)

Indexing metadata