Regulation af immunresponset

Transkript

1 Regulation af immunresponset A-kursus i teoretisk immunologi Odense, 15. april 2015 Søren T. Lillevang Klinisk Immunologisk Afdeling Odense Universitetshospital

2 Krav til det adaptive immunsystem I steady state: opretholde tolerance overfor autoantigener og kommensale bakterier Under infektion: rejse et effektivt respons mod fremmede anti- (pato-) gener, med minimal skade for værten (kontrolleret) Efter infektion: væv og immunceller retur til steady-state (homeostasis)

3

4 Nedregulering af klonstørrelse Klonal proliferation efterfølges af nedregulering, først og fremmest vha. Fas/FasL systemet, men også regulatoriske celler deltager formentlig.

5

6

7 B-lymfocyttolerance

8 Mekanismer der bidrager til opretholdelse af tolerance Negativ selektion i thymus Klonal deletion af autoreaktive B-lymfocytter i knoglemarv Ekspression af vævsspecifikke proteiner i thymus (AIRE) Mangel på lymfocytadgang til visse væv Suppression vha. regulatoriske T-lymfocytter (FoxP3+) Begrænset antal celler med konstitutiv MHC II ekspression Anergi-induktion i perifere B- og T-lymfocytter Krav om kostimulation for aktivering af naive T-lymfocytter Krav om T-cellehjælp for aktivering af antistofproduktion

9 Nishizuka/Sakakura (1969): Thymectomi af nyfødte hunmus førte til tab af ovarier Mangel på hormon produceret af thymus? Autoimmun sygdom som kan forhindres ved transfer af normale T-celler

10 Gershon, (1975): (7) generation of suppressor cells requires or results from complex interactions between subpopulations of cells, making it impossible under present conditions to determine which cell is doing what and to which; (8) further work is required before a full understanding of the importance, mechanism of action and other aspects of suppressor T cell function can be fully understood

11 Sakagushi (1995): CD4+CD25+ T-celler i periferien har regulatoriske egenskaber Fjernelse af CD25+ T-celler medfører generaliseret autoimmun sygdom

12 Regulatoriske T-celler Cellulær regulation Tolerance Suppression Immunregulation

13 Regulatoriske celler CD4+CD25++Foxp3+ (ntreg) IL-10-producerende Tr1 TGF-β-producerende Th3 Qa1 (HLA-E)-restringerede CD8+ T-celler CD8+CD28- T-celler CD8+CD122+ T-celler NKT-celler γ -T-celler Th35-celler (IL-35-producerende, IL-12α/IL- 27β) MDSC (myeloid derived suppressor cells) Suppressor B cells

14

15

16 Baecher-Allan C et al, J Immunol 2001

17 Intensity of CD25 expression on FoxP3+ Treg (TR) of naïve or memory phenotype (Banham AH et al, Eur J Immunol 2006)

18 De regulatoriske celler findes i CD4 + CD25 high populationen

19 Foxp3 Transkriptionsfaktor af Forkhead/winged helix -familien Identificeret i scurfy mouse strain X- bundet recessiv sygdom m. hyperaktivering af CD4+ T-celler og overprod. af inflammatoriske cytokiner Mutationer i Foxp3 årsagen til IPEX (immun-dysregulering, polyendokrinopati, enteropati, X-bundet syndrom

20 Foxp3 vender IL-2/IL-2R ratio

21 Treg (FoxP3+) IPEX: immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked syndrome

22 Foxp3 (fortsat) Udtrykkes af CD25 + CD4 + CD8 - thymocytter Udtrykkes af CD4 + CD25 ++ perifere T-celler Retroviral transduktion af CD4 + CD25 - perifere T- celler m. Foxp3 inducerer Treg (funktionelt og fænotypisk) (kontrovers: state or lineage?) Foxp3 -/- mus: hyperaktivering af T-celler Foxp3 + celler ofte GITR + (glukokortikoidinduceret TNF-receptor familie-relateret gen/protein)

23 Foxp3 (fortsat) Helios (transkriptionsfaktor) muligvis markør for thymusderiverede Treg (Thornton, J.Immunol 2010) Op til 30% af cirkulerende FoxP3+ Treg er Helios-negative (og altså formentlig perifert inducerede)

24

25

26

27 GITR Udtrykkes konstitutivt på ntreg Udtrykkes på aktiverede T-celler GITRL udtrykkes på B-celler, DC, Mø Anti-GITR hæmmer ntregs funktion Betydning for overlevelse/ekspansion af Treg?

28 Selektion af regulatoriske T-celler (ntreg)

29

30 (Foreslåede) virkningsmekanismer Forhindre priming v. at virke på APC Forhindre migration af effektorceller til målorgan eller lymfeknuder Induktion af anergi i potentielle effektorer Forhindre ekspansion ved at virke direkte på effektor T-celler Forhindre at celler opnår effektorfunktion Dræbe effektorceller eller APC (Grz-pos)

31 Treg virkningsmekanisme(r)

32 Transendocytose ( ripping ) af CD80/CD86 fra DC (Qureshi et al, Science 2011) CD4+CD25+CTLA4+ T- celler endocyterer og nedbryder CD86 fra overfladen af dendritiske celler (GFP-mærket)

33

34 IL-2 forbrug i Treg ( sulter effektor T- cellerne)

35

36 IL-10 supprimerende effekt (e.g. spontan IBD i IL-10Rmut) IL-35 inhiberer T-effektorcelleproliferation (specielt efter langtidsstimulation af Treg) TGF-β: infektiøs tolerance (celle-celle kontakt); TGF -/- udbredt autoimmunitet

37

38 Hydrolyse af ekstracellulært ATP og ADP af CD39 og CD73 (degraderer AMP til adenosin) Adenosin binder til adenosinreceptoren A2A og øger camp hæmmer cytokintranskription og sekretion (IL-2 mm) camp kan også overføres direkte til Teff fra Treg gennem gap junctions

39

40

41 Treg hæmmer Ca 2+ -signalering i Teff Transkription af Th1 cytokiner hæmmes i løbet af 2-3 timer uafhængigt af TGF-β, IL-10, IL-2- forbrug, apoptoseinitiering eller tilstedeværelse af APC TCR-induceret Ca 2+ -frigivelse fra intracellulære depoter (og dermed: Ca 2+ -influx) hæmmes fuldstændig Præaktivering af Treg (fx anti-cd3, 30 min) nødvendig

42

43 Inducerede Tr1-celler Induceres af antigen-stimulation, i en IL-10 afhængig proces IL-10-producerende DC spiller en rolle Tr1 producerer IL-10 og, i mindre grad, TGF-β Inducerer IgG4-produktion i B-celler, hæmmer IgE-produktion

44

45 Sml.: Tolerance efter EBV-induceret lymfom i Tx ptt. (og suppression in vitro) (NB: vil-10)

46 TH3-celler: TGF-β-producerende TGF-β-præsenterende

47

48

49 NKT-celler (inkt): (Invariant) Natural Killer T-celler CD1-restringerede TCR specificitet: αgalcer NK1.1/CD161/NKR-P1-pos CD4-pos eller CD4/CD8 DN

50 γ -T-celler: DECT (dendritic epidermal T cells) IEL (intraepithelial lymphocytes)

51

52 CD8+ regulatoriske celler Induceres af pdc (IFN-α) NB: IL-10 + IFN-α in vitro pdc i sig selv immunregulatoriske?

53 IDO (indole-amine 2,3-dioxygenase) Første (hastighedsbegrænsende trin) i tryptophan-metabolisme Katalyserer omdannelsen af L-tryptophan til N- formyl-kynurenine Induceres af bl.a. IFN-γ Produceres af visse DC, omdannede Mø Hæmmer intracellulære mikroorganismer Hæmmer det adaptive immunrespons Formentlig vigtigt for maternel tolerance

54

55 TDO (tryptophan 2,3-dioxygenase) Leverspecifikt Inhiberer vækst af mikroorganismer (Toxoplasma, stafylokokker, HSB) Inhiberer T-cellefunktion (anti-cd3- induceret proliferation, IFN-produktion) Inhiberer allo-response in vitro Betydning for leverens særlige tolerogene immunologiske status Schmidt SK et al. Eur J Immunol 2009

56 Vævsspecifikke (el. kontekst-specifikke ) pathways for Treg-funktion (?) Treg-specifik IRF4-/-: Autoimmun Th2- patologi i mange væv Bcl-6-/-: hjerte- og lungeinflammation Treg-specifik Itch-/-: autoimmun inflammation i lunger, lever, ventrikel, hud (Itch: E3 Ub ligase involveret bl.a. i TGF-βsignalering)

57 CK2 (casein kinase 2) Treg-specifik CK2-/- udvikler Th2- autoimmun inflammation i lunger CK2-inhibitor (silmitasertib) i fase 1 mod myelomatose

58 Regulation af immunresponset i lungevæv Stort areal Kraftig exponering for luftbårne antigener Mange af disse immunogene, omend ikke en trussel mod værtsorganismen (allergener) Stort potentiale for kronisk inflammation hipex, mipexmut: kronisk allergisk lungesygdom TGF-β +/- : inflammatorisk response i lunger

59 Regulation af immunresponset i lungevæv Lloyd CM. Immunity 2009

60 Regulation af immunresponset i lungevæv Lloyd CM. Immunity 2009

61 Allergen-specifik immunterapi (hyposensibilisering) inducerer Agspecifikke IL-10-producerende Tr1-celler og øger konc. af IL-10 og TGF-β i perifert blod og allergiske væv i patienter (Jutel M et al, Allergy, 2011)

62 Regulation af tarmens immunrespons

63

64 Treg hæmmer germinalcentre

65 Terapeutiske muligheder Cancerbehandling (e.g. anti-ctla4, anti- PD1) Behandling af allergi/autoimmunitet (Foxp3 transgene celler?) Transplantationstolerance (in vitro dyrkning af recipientceller m. donorantigen, IL-10 etc)

66 Ipilimumab (anti-ctla4) Godkendt til behandling af ptt med metastaserende malignt melanom Humant, monoklonalt antistof (IgG1)

67

68

69

70

71 Kliniske forsøg med Tr1

72

73 Tim-3 T cell immunoglobulin domain and mucin domain 3 Negativ regulator af T-celler Tim-3Ig hæmmer induktion af perifer tolerance i Th1-celler Ligand: galectin-9

74 Regulation by exhaustion (Elahi et al, Nature Med 2011) Patienter med HLA-allelerne *B27 og *B57 er bedre til at kontrollere HIV-infektionen end fx ptt med *A03 HIV-specifikke CD8+ T-celler fra *B27 og *B57 opregulerer ikke Tim-3 i nær samme grad som T-celler fra *A03 CD8+ kloner fra *B27 og *B57 individer resistente overfor Treg

75

76 MDSC Akkumulerer i inflammerede væv og lymfoide organer i ptt. med autoimmune sygdomme Heterogen gruppe af umodne myeloide celler (humane: CD14+CD16+ el. CD14+CD16-) Hovedsageligt studeret i cancermodeller Prostaglandin E2 og IL-6 af betydning for akkumulation Virker fx gennem arginase-1, NO, TGF-β

77 Regulation via B-celler B10 (mus): virker gennem IL-10-produktion 1-3% i milt Ingen specifik fænotype, transkriptionsfaktor eller linje-markør (funktionelt defineret ved cytoplasmatisk IL-10-akkumulation efter 5 timers stim. med PMA+ionomycin) Kan kontrollere EAE onset, dæmpe colitis

78

79 Repetition Mange celletyper Kvalitativt (antigenspecifikt) såvel som kvantitativt fænomen Fænotypevariation (CD4, CD8, CD25, Foxp3, αβ, γ, CTLA-4, PD-1, TGF-β, NK1.1, IL-10, CD103, etc.) More to come!