Limfocitele T helper 17

Limfocitele T helper 17

IL-17 care produc celulele T au fost recent clasificate ca un nou efector al subsetului de celule T, denumite Th17 care sunt diferite de Th1, Th2, si subsetul Treg. Anul 2007 a adus un real progres, conducand la identificarea mecanismelor moleculare care sunt responsabile de diferentierea celulelor Th17. Acest fapt a ajutat la clarificarea multor aspecte legate de rolul lor in apararea gazdei si, de asemenea, in autoimunitate. Cu toate acestea, multe intrebari intrigante isi cauta raspuns in ceea ce priveste reglarea raspunsurilor mediate de Th 17 si interactiunile lor cu celelalte subseturi de celule T. Mai mult, rolul agentilor patogeni si moleculelor derivate din agenti patogeni in influentarea polarizarii celulei efectorii T tebuie sa fie reevaluat pentru a se putea clarifica conditiile de diferentiere care favorizeaza raspunsurile celulelor Th17

Descoperirea liniei Th17 a celulelor T helper si constientizarea faptului ca acest subset este implicat in patogeneza numeroaselor conditii inflamotorii a condus la un efort intens dedicat identificarii cytokinelor si factorilor de transcriptie care favorizeaza dezvoltarea acestora. In contrast, o atentie scazuta a fost acordata intelegerii faptului ca cytokinele care modereaza activitatea celulelor Th17. Oricum, studiile recente au adus noi intelegeri asupra cytokinelor care limiteaza aceste celule T. Scopul acestui articol este de a revizui conceptiile prezente asupra legaturilor reglatorii care limiteaza subseturile T helper si modul in care ele relationeaza cu intreaga linie Th 17.

Cu mai mult de doua decade in urma, celulele Th au fost clasificate in subseturi functionale. La putin timp dupa clasica observatie al lui Mosmann et al., imunologii au cazut de comun acord sa accepte paradigma Th1/Th2 a subseturilor Th. Fiecare subset este nu numai caracterizat de paternurile cytokinelor sale specifice si functiile efectorilor, dar si de proprietatea lor de a se opune, adaptandu-si functiile unul altuia. Aceasta clasificare a ajutat la intelegerea principiilor complexe ale biologiei celulei Th si ne-a permis priceperea diferitelor reactii imune in contextul subseturilor Th1 si Th2. Cu toate ca subsetul Th1 este considerat a avea un rol crucial in majoritatea bolilor autoimune a diferitelor organe, cum e cazul sclerozei multiple si diabetului de tip 1, cu exceptia pierderii de citokina Th1 dominanta, IFN - gamma nu a impiedicat dezvoltarea autoimunitatii, fapt care a crescut posibilitatea implicarii unui nou subset Th, diferit de celulele Th1 in inducerea autoimunitatii.

Recent, a fost descoperit un nou subset de celule Th care produc in mod predominantIL17 si induc autoimunitatea, si se considera ca acest subset ar fi central in dirijarea inflamarii tesuturilor si autoimunitate. Studii recente propun ca factorii de diferentiere ai celulelor Th17 dezvaluie o legatura in inductia celulelor reglatorii T, Foxp3(+). Acest studiu analizeaza influenta reciproca dintre celulele Th17 si Foxp3(+) T-reg si celulele Tr1 in timpul reactiei inflamatorii autoimune.

Descoperirea la cobai a unei noi linii de efectori CD4+ si anume celulele Th care produc in mod selectiv IL 17 a furnizat noi si captivante informatii despre reglarile imune, apararea celulelor gazda, patogeneza bolilor autoimune si a altor boli inflamatorii cronice. Populatia celulelor CD4 + Th, care au fost denumite celule Th17 joaca intr-adevar un rol central in patogeneza catorva modele murine de autoimunitate.

In mod interesant, celulele murine Th 17 impart o origine comuna cu celulele regulatorii Foxp3+ T, deoarece ambele populatii sunt produse ca raspuns la factorul beta de crestere transformator, dar se transforma in celule Th17 doar cand IL6 se produc in mod simultan. Studiile initiale asupra oamenilor au confirmat existenta celulelor Th 17, dar au demonstrat ca originea acestor celule la oameni este diferita fata de cea a soarecilor, citocitele IL-1beta si IL-23 fiind cele responsabile de dezvoltarea lor.

Mai mult, prezenta celulelor Th in circulatia sangelui si in numeroase tesuturi care pot produce atat IL17 cat si interferon - gamma, la fel ca si flexibilitatea celulelor clonale umane Th 17 care produc interferon-gamma in plus fata de IL 17 ca raspuns la IL 12, sugereaza faptul ca poate exista o relatie de dezvoltare intre celulele Th17 si Th1, cel putin la specia umana. Rezolvarea acestei probleme controversate are implicatii majore in stabilirea rolurilor patogenice ale celulelor Th17 si Th 1 in bolile autoimune. In contrast, este putin probabil ca celulele Th 17 sa contribuie la patogeneza bolilor umane alergice mediate de IgE, deoarece IL4 si IL 25 (un inductor puternic al IL4) sunt ambii inhibitori puternici ai dezvoltarii celulelor Th17.

Functia majora a celulelor Th 17 pare a fi eliberarea agentilor patogeni extracelulari in timpul infectiilor. Oricum, celulele Th 17 determina avansarea inflamatiilor si sunt implicate in patogeneza multor boli experimentale autoimune si conditii inflamatorii umane. Factorul de crestere transformator Beta (TGFbeta) este un factor critic de diferentiere in generarea celulelor regulatorii T (T-reg), in vreme ce combinatia interleukina 6 (IL6) si TGF beta induce diferentierea celulelor patogene Th 17. de aceea, se propune ca in stadiul stabil (in absenta altor stimuli inflamatori), TGFbeta, care este produs de tipuri variate de celule, incluzand si celulele T -reg (nT-reg) ce apar in mod firesc, sa incurajeze generarea de celule T-reg provocate (iT-reg), care impreuna cu celulele nT-reg sa pastreze celulele autoreactive T sub control. IL6, o proteina de faza acuta produsa de sistemul imun activat, inhiba functionarea celulelor T-reg si faciliteaza in schimb diferentierea celulelor Th17. Astfel, IL6 joaca un rol central in inclinarea balantei intre generarea celulelor T-reg si T 17. Aceasta relatie reciproca intre celulele T-reg si celulele T 17 este mai departe sustinuta de rezultatele IL6(-/-) obtinute pe cobai, care demonstreaza un defect major in generarea celulelor Th 17 si cresterea numarului de celule T-reg in repertoriul periferic.

Inflamatia cronica este o trasatura cheie a multor boli ce se transmit pe calea aerului. Acumularea leucocitelor in plamani are capacitatea de a media multe aspecte ale fiziopatologiei cum ar fi bolile precum astmul si boala pulmonara obstructiva cronica (BPOC). Pana nu demult, se presupunea ca limfocitele CD4+, componente ale acestor influxuri inflamatorii, sunt compuse din celule de tip Th1 sau Th2, dar s-a identificat un al trielea tip de celule, denumite celule Th 17. Aceste celule urmaresc un profil dinstinct de diferentiere, ce necesita TGFbeta si IL-6 si conduc la expresia factorului selectiv de transcriptie Th 17 numit RORgammat. Diferentierea acestor celule este restrictionata de citocitele Th1 si Th 2 ce includ IFNgamma si IL-4 si care atenueaza diferentierea celulelor Th 17. Prezenta celulelor Th 17 in aer nu a fost confirmata pana acum, IL 17 sunt inca exprimate si in astm si in BPOC. Multe efecte inflamatorii ale celulelor Th 17 sunt considerate a fi o expresie a acestei cytokine. De exemplu, IL 17 regleaza expresia unui numar de chemokine CXCR2 incluzand CXCL1, CXCL6 si CXCL8, impreuna cu factorii neutrofili de supravietuire GM-CSF si G-CSF din epiteliomul aerian. Acest fapt poate sugera faptul ca celulele Th 17 sunt improtante in promovarea si sustinerea inflamatiilor neutrofile dupa cum se observa in astmul sever si BPOC. Mai mult, IL 17 poate actiona sinergetic in infectiile virale sau alti mediatori inflamatorii incluzand TNF-alpha care maresc aceste raspunsuri. Confirmarea prezentei celulelor Th 17 in aer in boli justifica continuarea investigatiilor din moment ce aceste celule reprezinta o noua oportunitate terapeutica pentru reducerea inflamatiilor neutrofile in plamani.

u

Celulele T helper presupun existenta diferitelor fenotipuri caracterizate prin secretia moleculelor efector distincte. Interferon-gamma, care produce celule Th2, este de mult timp recunoscut drept un important mediator al in apararea celulei gazda, in timp ce celulele reglatorii T sunt cunoscute ca suprimatoare ale raspunsurilor celulelor T. Recent, celulele Th17 au fost caracterizate ca un nou subset CD4+ care produce in mod preferential IL17, IL17 F si IL22 sub amprenta cytokinelor. Celulele Th17 par a juca un rol esential in sustinerea raspunsului inflamatorsi prezenta lor este asociata indeaproape cu bolile autoimune, ceea ce le face un subiect terapeuic atractiv. In aceasta publicatie, autorii s-au focusat pe mecanismele care regleaza diferentierea celulelor naive T in celule Th 17 si asupra cytokinelor efectorii Th17, ele reprezentand oportunitati pentru interventia terapeutica.

Se presupune ca patogeneza bolilor inflamatorii cronice depinde de activarea celulelor T care interactioneaza cu celulele de tesut rezidente sau cu celulele inflamatorii migratoare. Descoperirea noului subset de celule T cum sunt celulele IL- 17 ce produc Th17 si celulele regulatoare T au inovat intelegerea biologiei celulelor T. Studiile facute asupra noilor subseturi confirma importanta rolului lor in dispozitiile celulelor de tesut si demonstreaza totodata importanta rolului lor in reglarea feedback-ului polarizarii catre subsetul dinstinct de celule T. Intelegerea diferentierii dintre IL17 si Th 17 a schimbat perspectiva imunologilor in ceea ce priveste problemele de baza legate de inflamarea cronica a tesutului, in particular acolo unde celulele Th 1 erau considerate generatoare ale patologiei. Acest articol vorbeste despre recentele progrese ale subsetului de celule Th si integreaza aceste descoperiri in concepte ale mecanismelor imunopatologice.

Am aratat aici ca TGF beta, IL23 si cytokinele proinflamatoare sunt esentiale in conducerea si reglarea a patru aspecte cheie in diferentierea celulelor Th17 umane: productia IL17; achizitia trasaturilor specifice celulelor Th17; cytokinele derivate din celulele individuale Th17; si profilul global al cytokinei Th17. Calea Th17 a fost legata de patogeneza multor boli autoimune, incluzand psoriazis, encefalomielita experimentala alergica, artrita, colita. Este deasemeni crucial in imunitate pentru micobacterii si candida albicans.

Pe cobai, numeroase studii au aratat ca TGF beta si IL6 sunt esentiale in diferentierea Th17 cu celulele reglatorii T ca sursa potentiala de TGF beta. Aceasta indica faptul ca cytokinele proinflamatorii in absenta TGF beta nu sunt suficiente pentru a induce un raspuns Th 17, ceea ce atribuie o functie centrala factorului TGF beta in generarea celulelor reglatorii T si de asemenea, in generarea celulelor Th17.

Doua studii asupra sistemelor umane au pus la indoiala importanta factorului TGF beta, aratand ca IL-1 beta sau IL 23 sunt suficiente pentru a induce diferentierea si ca factorul TGF beta regleaza negativ acest raspuns. Aceste studii au folosit mai mult probe ale celulelor T decat studii pe cobai si au detectat o productie substantiala de IL 17 in controlul mediu sau controlul doar a IL2, ceea ce sugereaza ca celulele T pot avea mai putine cerinte stricte in productia IL17. In studiul de fata, cu toate ca s-a obtinut o recolta mai scazuta in productia de celule IL17, nu s-au gasit celule IL17 masurabile in absenta cytokinelor polarizante (Th0) atat prin metoda ELISA cat si prin citometria fluxului intracelular.

Aceasta sugereaza faptul ca proba standard de 5 zile a celulelor T este mai putin sensibila, dar mult mai specifica decat sistemele cu o durata mai mare a culturii. In aceste conditii, am gasit ca TGF beta este necesar pentru o diferentiere Th17 optima la oameni si pentru achizitia trasaturilor tipice asociate celulelor Th17, cum sunt expresiile IL-17A, IL-17F, IL-23R si RORc.

Alti factori care ar putea explica discrepantele intre studiile celulelor Th17 la oameni includ urmatoarele: combinarile de cytokine folosite, care nu acopera totalitatea situatiilor posibile, folosirea IL2 exogen, care produce o expansiune a populatiei de celule Th17 diferentiate, folosirea anticorpilor de blocare monocloni IL4 si IFN gamma , doua cytokine care au inhibat difrentierea celulelor Th 17 la cobai.

Diferentele se pot datora de asemeni serului adaugat in mediul culturii, care de obicei contine TGF beta si poate afecta tot odata diferentierea Th 17 intr-un mod independent de factorul TGF beta. Datorita numerosilor parametrii experimentali care ar putea afecta diferentierea Th17, studiul de fata a confirmat descoperirile de baza in sase sisteme diferite: CD3+CD4+CD45RA+ celuele T naive din sangele periferic purificat prin selectie negativa sau pozitiva; celule T CD4 din sangele total cord; mediu fara ser; mediu ce continea ser si anticorpi de blocare monocloni IL-4 si IFN-. Desi cantitatea absoluta de IL17 a variat, cerintele cytokinelor de a induce o productie optima de IL-17 in fiecare dintre aceste sisteme experimentale au fost similare.

O alta consecinta importanta care ramane controversata este functia IL 23, o cytokina a familiei IL 12 asociata cu raspunsurile. La cobai, IL-23 actioneaza asupra IL 23R exprimand celulele Th 17 diferentiate pentru a induce expansiunea acestei populatii in vitro si in vivo, dar nu influenteaza diferentierea Th17. La oameni, IL23 este suficient pentru diferentirea Th17. Datele obtinute in acest studiu confirma importanta functiei IL 23 in diferentierea celulelor Th17 la oameni, dar numai in asociere cu TGF beta si cu cytokinele proinflamatorii, care erau esentiale pentru inducerea expresiei IL-23 R.

Studiile au aratat ca celulele Th17 la oameni si cobai pot produce IL-22. Oricum, IL-22 este de asemenea produs de celulele naive stimulate policlonal CD4+ si Th1 si este inhibat de conditiile induse de celulele T cu memorie CD4+. Studiul de fata a adus mai multe evidente privind faptul ca IL22 nu sunt specifice pentru celulele Th17si ar putea avea o si mai mare productie de celule Th1. Aacest fapt ar putea explica functiile diferite ale IL17 si IL 22 in raspunsurile inflamatorii si bolile autoimune.

La cobai, IL21 este dependenta de IL6 si este produsa in aceleasi conditii ca TH17 dar nu in aceleasi conditii ca Th1 sau Th2. In contrast, studiul a aratat ca IL 21 la oameni este produsa in conditii de polarizare a Th1 la fel ca si conditiile de polarizare ale Th17si ca aceasta productie depinde de IL23.

Fiind date aceste rezultate si datele cu privire la expresia IL 23R, putem deduce o succesiune in care TGF beta si cytokinele proinflamatorii inductoare de IL23R, care fac capabile IL23 sa realizeze o productie de IL 21 intr-un al doilea pas. Productia de IL 21 in timpul raspunsurilor Th17 poate spori imunitatea celulelor B, care este implicata in fiziopatologia bolilor autoimune precum lupus, scleroza multipla.

IL 10 este produs de celulele Th17 ale cobaiului, conduse de TGF beta si IL 6, carora le confera functii reglatorii. Rezultatul obtinut in acest studiu sugereaza ca la oameni, prezenta IL-1 in mediul celulelor Th17 poate inhiba productia de IL10. In timpul analizei inflamatiei, o scadere sau o lipsa de IL-1 poate in mod simultan descreste productia IL17 si spori productia de IL10, fapt ce favorizeaza mai departe contractile imune printre proprietatile sale anti-inflamatorii.

Studiile asupra subseturilor de celule Th1 si Th2 au aratat ca subsetul T helper poate produce o dispunere mai vasta de cytokine decat s-a crezut initial si ca unele cytokine au o specificitate limitata la un anumit subset de celule T helper dar sunt potential asociate cu proprietati functionale importante, ca cele proinflamatorii cum ar fi TNF, sau reglatorii, ca IL10. Astfel, concentrandu-ne asupra unei singure cytokine derivate din celula Th, precum IFN- pentru celulele TH1 sau IL-4 pentru celulele TH2 , avem doar o viziune partiala asupra raspunsului complex al celulei Th.

Aici s-au ilustrat conditiile optime de polarizare Th17 care conduc de asemeni la productia unei dispuneri de cytokine, incluzand IL-21, IL-22, IL-6, TNF si IFN-. Cu toate ca fiecare dintre aceste cytokine indeplineste functii diferite, ele pot afecta impreuna rezultatul global al raspunsului Th17. Este important de stiu ca studiul de fata a aratat faptul ca cytokinele derivate din celulele Th17 au fost reglate intr-un mod specific. Presupunem ca in vivo, incarcarea celulelor naive T poate aparea in conditii de polarizare optima sau suboptime, depinzand de factorii spatio-temporali. Fiecare mediu de polarizare poate induce un pofil diferit al cytokinelor T helper, contribuind astfel la diversitatea si reglarea raspunsului imun.

In modelul in vitro, cytokinele proinflamatorii si IL23 au polarizat celulele CD4 T catre un profil asemanator Th1, astfel ca au produs indeosebi IFN-, IL-21 si IL-22. Adaugarea de TGF beta in acest mediu, care poate imita setul de celule T reglatorii producatoare de TGF, a indus o schimbare catre un profil Th17 tipic. S-a raportat fatul ca TGF beta se opune raspunsului Th1 prin inhibarea expresiei de IFN-la fel ca si a celei de T-bet. Am demonstrat ca TGF- poate actiona mai mult intr-un mod global si ca este capabil sa transforme un profil asemanator Th1 intr-un raspuns Th17.

Din cate stim, aceasta este primul studiu care analizaeaza global profilele celulei T helper. Acest studiu ar putea deschide noi perspective pe plan farmacologic in ceea ce priveste modulatia raspunsurilor T helper si ar putea ajuta la elucidarea si predictia consecintelor in cadrul unei anumite interventii terapeutice. Aplicat unui profil al celulei T helper, datele gasite de noi pot ajuta la identificarea si targetarea componentilor potogeni in timpul protejarii si intensificarii aspectelor protective in acelasi raspuns T helper.

Celulele T 17 sunt o noua linie de celule T controlate de factorul de transcriptie RORgammat si dezvolta independent GATA-3, T-bet, Stat 4 si Stat 6. Noi molecule efector produse de catre aceste celule includ IL-17A, IL-17F, IL-22, si IL-26. IL-17RA obliga IL-17A si IL-17F si este deosebit de important pentru apararea celulei gazda impotriva bacteriilor extracelulare planctonice prin reglarea gradientilor de chemochine, pentru migrarea neutrofililor in zonele tesutului infectat. Mai mult IL17 si IL 22 regleaza productia de proteine antimicrobice in mucoasa epiteliului. Cu toate ca TGF beta si IL6 s-au aratat a fi deosebit de importanti in dezvoltarea celulelor T17 din precursori naivi, IL23 este de asemenea important in reglarea eliberarii IL 17 din tesuturile mucoasei pentru a raspunde la stimuli infectiosi. Comparati cu celulele Th1, IL 23 si IL17 au roluri limitate in controlul apararii clulei gazda impotriva agentilor patogeni extracelulari. Cu toate acestea, in instalarea infectiilor cronice ca cele ce apar in fibroza chistica, celulele Th 17 pot fi colaboratorii cheie la leziunile tesutului.