Vários efeitos de CD40–CD40L eixo na imunidade contra a infecção e câncer

Introdução

CD8+, linfócitos T citotóxicos (CTL) respostas desempenhar um papel fundamental na imunidade contra a infecção e câncer.São necessários três sinais moleculares chave para gerar respostas CTL eficazes. Sinal 1 é entregue ao antígeno-específica de células T do receptor (TCR) liga-se ao peptídeo-carregado principal complexo de histocompatibilidade (MHC) em células de apresentação do antigénio (APCs) e o sinal 2 é gerado por meio do envolvimento de costimulatory moléculas, nomeadamente B7-1 (CD80)/B7-2 (CD86) e CD28 (por exemplo, células T CD28/APC CD80).1 conseqüente a interações de células T–APC específicas de Ag, uma sinapse imunológica é formada compreendendo um aglomerado central de complexos de peptídeo TCR-MHC e interações CD28–CD80 rodeados por anéis de moléculas acessórias envolvidas (por exemplo, LFA-1–CD54 complexada).1-3 o terceiro sinal é a secreção de citocinas, que melhoram, modificam e distorcem os CTLs efetivos respondentes.4,5 se o sinal 1 for gerado na ausência do sinal 2, torna-se tolerância em vez de imunidade.6 Assim, a coestimulação ou o envolvimento eficiente de diferentes moléculas de superfície em CPA e células T é importante para desencadear respostas imunitárias eficientes.

as moléculas Costimulatórias são geralmente divididas em dois grupos: o grupo da família CD28/B7 E o grupo da família do factor de necrose tumoral (TNF)/receptor do factor de necrose tumoral (TNFR). O CD28 é um receptor de superfície de células T que se liga a moléculas costimulatórias B7-1 (CD80) E B7-2 (CD86) em APCs como células dendríticas (DCs) e macrófagos, e está envolvido no desencadeamento de respostas imunitárias mediadas por células.A molécula inibitória da família CD28 é o antigénio linfócito T citotóxico 4 (CTLA-4). CD28 e CTLA-4 são dois receptores que reconhecem os mesmos ligantes (moléculas B7), Mas têm efeitos funcionais opostos na ativação das células T.8 CD40 é um membro da família TNFR, que inclui OX40 (CD134), 4-1BB (CD137) e CD27.9 OX40 é expresso em células T ativadas, enquanto o seu parceiro ligante OX40L está localizado em APCs.10 4-1BB (CD137) é expresso em células B, macrófagos e DCs, enquanto o seu ligando 4-1BBL é expresso em DCs e macrófagos.11 O ligando para CD27, CD70, também é encontrado em APCs.Os membros da família TNF/TNFR são induzidos em horas a dias após o noivado da TCR e envolvem fases posteriores de activação das células T.13 nesta revisão, focamos no engajamento CD40–CD40L no Licenciamento de DCs, promovendo a memória de células T e convertendo a exaustão CTL em infecção crônica.

receptor CD40 e seu ligante CD40L (CD154) pertencem à família TNF:TNFR. O CD40 foi originalmente identificado como um marcador de superfície em células cancerígenas da bexiga e células B.14 mais tarde, CD40 foi encontrado para expressar em células B, macrófagos e DCs, bem como muitas células não-imunes. A sinalização CD40-CD40L nas células B é importante para a geração de células plasma de longa vida e células B de memória, bem como para a sua sobrevivência. Aqui, nos concentramos no papel de sinalização CD40–CD40L na imunidade das células-T. O CD40L é um ligante natural para o CD40 e uma glicoproteína de membrana tipo II, 39-kDa. A seguir CD40–CD40L interação na superfície celular; sinalização intracelular é facilitada pelo recrutamento de TNFR-fatores associados (TRAFs) na membrana interna das células, o que leva à ativação de diferentes vias, como a canônica e noncanonical fator nuclear kB caminho, agente mitogénico ativado cinases, phosphatidylinositol-3-quinase (PI3K), e a fosfolipase Cy caminho.15 CD40-CD40L é um par de moléculas costimulatórias, e sua interação é necessária para o sucesso de respostas imunitárias adaptativas. Há uma infinidade de relatos que sugerem a importância da interacção CD40–CD40L nas respostas imunitárias principalmente no desenvolvimento de CD8+ CTLs. Dois modelos foram propostos por diferentes laboratórios em relação à sinalização CD40 em Respostas CTL.O primeiro modelo sugere que estímulos de cd40l de células CD4+ T helper (Th) para DCs que expressam CD40 são essenciais para a maturação de DC (licenciamento), e por sua vez, DCs licenciados podem desencadear respostas CTL eficazes.16 no entanto, a exigência de licenciamento CD40 em DC pode ser contornada por respostas inflamatórias a patógenos que ativam APCs diretamente.O segundo modelo sugere que as células T CD40L expressando CD4+ ativam as células T CD40 expressando CD8+ diretamente, 18 prevendo que as respostas CTL a todos os antigénios requerem a sinalização CD40 nas células T CD8+. Ao todo, os papéis importantes para a interação CD40–CD40L dão origem a muitos eventos imunológicos, o que é muito importante para a defesa do hospedeiro contra patógenos e câncer.

CD40 sinalizando em DCs para licença DC

as respostas imunitárias aos antigénios dependentes das células T auxiliares requerem ajuda das células T CD4+.Os DCs não podem prime as células CD8+ T sem tratamento prévio em ratinhos knockout MHC II (deficiência de CD4+ T). It was shown that CD4+ T cells provide help by engaging their CD40L20 with CD40 on DCs and license DCs to make them a powerful stimulator of immune response.19,21,22 mais tarde, foi sugerido que DCs licenciados mediam as respostas das células T CD8+ através do aumento da expressão das moléculas B7 E da secreção de citocinas, como a interleucina 12 (IL-12) que promove a diferenciação das células T.Além disso, a interacção CD40–CD40L também provoca um aumento da expressão de moléculas MHC, costimulatórias e de adesão e resulta numa indução melhorada de quimoquinas pró-inflamatórias e citoquinas em DCs.23 assim, a ativação de DCs através do sinal CD40-CD40L fornece a “ajuda da célula T CD4+” necessária para capacitar DCs para as células T cruzes-prime.24 mas o enigma era como estes três tipos de células, que são raros e migratórios, presentes no mesmo local para interagir uns com os outros. Além disso, existem vários relatórios que forneceram resultados incongruentes de que as células T CD4+ podem ativar APCs através de uma via independente CD40.25,26 no entanto, foi sugerido que quando DCs são ativados por células T cognato CD4+, DCs começam a segregar quimioquinas CCL3 e CCL4.27 Chemokines guide cognate interaction of CCR5-expressing CD8+ T cells with licensed DCs, leading to triggering strong CTL responses through three-cell interactions.O nosso laboratório forneceu anteriormente provas in vivo de um modelo dinâmico de interacção de três células para as respostas CTL, em que, uma vez que os DCs são licenciados por interacções das células T-DC–CD4+, os DCs licenciados não requerem a presença simultânea de células T-CD4+ T cognato, 16 o que está em contraste com o estudo anterior sugerindo a necessidade absoluta de clusters ternários DC–CD4+ T–CD8+ T para as respostas CTL.No entanto, não foi determinado se a interacção CD40–CD40L induz CCS a segregar quimioquinas CCL3 e CCL4. Além disso, não se sabia se os DCs licenciados através da interacção CD40–CD40L requerem a expressão CCR5 pelas células T CD8+ para induzir respostas CTL.

CD40 sinalizar nas células T CD8+ para a memória das células T

CD40 é expresso não só em PCs como células B e DCs, mas também em células T activadas.23 No entanto, não ficou claro qual é a população celular que desempenha um papel crítico no fornecimento de sinais CD40 para respostas CTL. Bourgeois et al demonstraram que a geração de células T CD8+ de memória envolve a expressão de CD40 em células T CD8+, mas requer ajuda CD4+ de células T através da interação CD40-CD40L para formar o cluster ternário DC-CD4+ T-CD8+ T.18 autores sugeriram ainda que tal interação CD4-CD8 T-cell para a sinalização CD40–CD40L absolutamente necessária DCs e interações de três células, mas a ativação de células T CD8+ foi independente da expressão CD40 por DCs.18 num modelo de doença infecciosa, um estudo anterior relatou a expressão CD40L em DCs, e sugeriu que DCs que expressassem CD40L poderiam fornecer sinais CD40-CD40L em células CD8+ T para indução de respostas CTL sem necessidade de células CD4+ T.28 Intercelular trogocytosis (um fenômeno novo na imunologia celular) que é a troca de moléculas de membrana entre as células do sistema imunológico, tais como controladores de domínio e células T através de 1) internalização e a reciclagem de moléculas na sinapse formado entre controladores de domínio e de células T, 2) dissociação-processo associado, 3) absorção de DC-lançado exosomes (EXOs) por células T, e 4) a absorção de DC membrana nanotubo pelas células T foi encontrado para desempenhar um papel importante na modulação das respostas imunes (Figura 1).29 anteriormente, propusemos um modelo dinâmico de interação duas células para indução de respostas CTL.30 de Acordo com este modelo proposto, CD4+ células T helper quando ativado por DCs adquirir não só a sinapse-composto de MHC de classe II e costimulatory moléculas (CD54 e CD80), mas também o espectador pMHC-I, a partir de APCs através de um processo chamado de internalização e a reciclagem de moléculas na sinapse formado entre controladores de domínio e células T (Figura 1),31 e tornar-CD4+ T-helper APCs (Th-APCs) que pode estimular diretamente CD8+ CTL proliferação e a formação da memória (Figura 1).2,3 demonstrámos que os TH-APCs podem também formar-se através da absorção EXO libertada em DC (Figura 1).32,33 demonstrámos que as células T CD4+ não específicas podem absorver EXOs específicos ao antigénio, libertados em DC, e são capazes de estimular respostas CD8+ CTL específicas ao antigénio e memória de células T a longo prazo.32 mais tarde, o nosso laboratório forneceu provas in vivo para as interacções directas CD4+ T-cell–CD8+ T-cell e demonstrou que tais interacções não requerem a presença simultânea de DCs.Utilizando imagens de dois fotões, fornecemos ainda provas definitivas de que as células T CD4+ T adquiridas pela pMHC podem interagir directamente com as células T CD8+ para fornecer o sinal CD40L in vivo.Um estudo recente de outro grupo também forneceu dados de imagem de dois fotões que apoiaram fortemente a nossa descoberta de interacções directas entre as células T CD4+ e as células T CD8+.Num modelo de infecção, Johnson et al demonstrou que o DCs esplénico Murino expressava CD40L após a infecção viral ou estimulação do receptor Toll-like, o que desencadeou respostas CTL através da sinalização CD40 nas células CD8+ T.O nosso estudo demonstrou anteriormente que o CD40L nas células T CD4+ é crucial para uma sinalização CD40 directa nas células T CD8+ que conduza a uma resposta CTL eficaz em condições não inflamatórias.Além disso, relatamos que os complexos pMHC-I adquiriram CD4+ Th-APCs através de sua sinalização endógena IL-2 e CD40L melhoram a sobrevivência dos CTLs transferidos e sua diferenciação em CTLs de memória funcional capazes de proteger contra o desafio tumoral altamente metastasizante.35 estas localizações16, 21, 28, 33 sugerem fortemente que a sinalização CD40–CD40L é fundamental para uma resposta CTL eficaz, e que as consequências da sinalização CD40 são complicadas e dependem do tipo de células que expressam CD40 e do meio em que o sinal CD40 é fornecido.

Figura 1 interacções CD40–CD40L nas células DC–T e nas células T–T. Notes: The cross-priming DC first interacts with the antigen-specific CD4+ T for the crucial first step in CD40–CD40L-dependent CTL responses through pMHC-II and TCR (signal 1), CD80–CD28 (signal 2), and cytokine (signal 3). CD40L-expressing CD4+ T interacts with antigen-transporting CD40-expressing DC, and such DC-CD4+ T interactions result in DC licensing and CD4+ T-cell activation (priming). Cognato CD8+ Ctl, em seguida, pode receber ajuda ou de estimulador de sinais, não só do DC–CD4+ T clusters, mas também, separadamente, totalmente licenciado (DCs) e células T CD4+, mesmo após a sua dissociação da DC–CD4+ T de clusters. CD4+ células T helper quando ativado por DCs adquirir não só a sinapse-composto de MHC de classe II e costimulatory moléculas (CD54 e CD80), mas também o espectador pMHC-I do CC através de trogocytosis (internalização, a dissociação–associação, exosomes absorção, ou membrana nanotubos) e tornar-CD4+ Th-APCs, resultando em directo T CD4+ CD8+ células T medicamentosas e, posteriormente, a entrega de CD40L sinalização CD40-expressão de células T CD8+.Abreviaturas: APC, célula apresentadora de antigénios; CTL, linfócito T citotóxico; DC, célula dendrítica; IL-2, interleucina 2; pMHC, complexo de histocompatibilidade major do péptido; TCR, receptor das células T; Th-APCs, T-helper APCs.

Balanço da DC tolerization pela sinalização CD40

Subconjuntos de Dc que apresentar sinal de 1 (por exemplo, o antigen peptídeo–MHC), mas não de sinal de 2 (costimulatory sinal) são definidos como “imaturos” ou “tolerogenic” controladores de domínio que podem induzir o desenvolvimento de CD4+ ou CD8+ células T reguladoras e anergia do antigen-células T específicas.A ligação CD40 tem sido utilizada para aumentar as respostas das células T CD8+ aos tumores e para quebrar a auto-tolerância periférica.Brossart et al relataram a geração de DCs maduros CD83-positivos, indução de RelB localizado nuclear e inibição da regulação IL-10R através da sinalização cd40l solúvel,o que indica que a ligação CD40 pode antagonizar a inibição da função DC mediada pela IL-10. Mais tarde, Gurung et al relataram que a injeção do CD40L-negativo ingênuo apoptótico de células T, mas não ativado apoptótico de células T CD4+ expressando CD40L induzida a tolerância imunológica, e também demonstrou que a co-injeção de um agonísticos anti-CD40 Ab com ingênua apoptótico de células T induzida robusto imunidade.Higham et al relataram que a administração local de células T CD8+ reativas ao tumor foi projetada para expressar DCs tolerogénicos cd40l convertidos nos gânglios linfáticos drenantes da próstata.Estes resultados indicam que o sinal de células T CD40L pode converter a tolerância DC. O nosso laboratório demonstrou anteriormente que os DCs CD4−8− esplênicos tolerogénicos eram capazes de estimular respostas supressivas tipo 1 CD4+ regulamentares das células T através da transformação da secreção beta do factor de crescimento.41 Recentemente, verificou-se que o anti-CD40 de anticorpos tratados com CD4−8− DCs expressa uma quantidade maior de I-Ab, CD54, CD40, CD80 e CD86, e foram capazes de estimular CD4+ Th1 e CD8+ CTL respostas, levando a indução de imunidade antitumoral, indicando que CD40 ligadura de forma eficiente converte tolerogenic CD4−8− DCs em imunogênicas queridos.42 estes dados destacam a importância da sinalização CD40 para abordar a questão dos DCs tolerogênicos.

a conversão da exaustão CD8+ CTL pela sinalização CD40

a exaustão das células T é uma das principais questões que levam a um controlo ineficaz do vírus em doentes com imunodeficiência humana.A exaustão CD8+ CTL mediada por uma via programada de ligando morte celular-1 (PD-L1) ocorre em várias infecções crónicas resultando na eliminação ineficaz do vírus.O bloqueio programado da proteína-1 da morte celular (PD-1) foi encontrado para restaurar a função das células CD8+ T esgotadas durante a infecção crónica.43 a importância da sinalização induzida pelo CD40L no contexto do bloqueio PD-1 para resgatar a exaustão CTL foi anteriormente proposta por Bhadra et al em um modelo Toxoplasma.45 Autores relataram que o bloqueio de CD40–CD40L caminho anulou o benéfico efeitos de anti-PD-L1 tratamento esgotado células T CD8+ e identificados CD40 como uma das moléculas entre um painel de costimulatory moléculas, o que era extremamente upregulated em células T CD8+ em camundongos cronicamente infectados.Isogawa et al também descobriram que a ativação mediada por CD40 de DCs mielóides poderia salvar a exaustão CTL das células CD8+ T inibidas pela PD-1.Anteriormente, produzimos novos óvulos específicos de vacina baseada em células T (OVA-texto) com expressão de CD40L, e demonstrámos que a vacina OVA-texto estimulava respostas CTL potentes e memória de células T.Anteriormente, desenvolvemos um modelo de infecção crónica no ratinho por infecção de ratinhos com adenovírus que expressavam óvulos, no qual os CTLs específicos dos óvulos expressavam PD-1 e o gene-3 de activação de linfócitos (LAG-3) que estavam funcionalmente esgotados.Além disso, demonstrámos que a vacina OVA-texto pode converter a exaustão CTL através da sinalização CD40L através da activação da via PI3K/Akt/mtroc1.Recentemente, mostramos no nosso modelo de infecção crónica que a sinalização cd40l mediada por anticorpos agonistas CD40L também sinaliza com o bloqueio PD-1 no resgate de CTLs exaustos.Estes estudos indicam claramente que a sinalização CD40 é muito importante para a conversão da exaustão CTL em infecções crônicas.

Perspective

é amplamente aceite que as moléculas coestimulatórias desempenham um papel crucial na imunidade e autoimunidade. Entre as várias moléculas coestimuladoras, CD40, um potente estimulador do sistema imunológico, tem sido extensivamente estudado por sua contribuição para a orquestração da imunidade protetora. Quando o CD40 se liga com o CD40L, ele recruta TRAF1 para TRAF6 para seus domínios citoplásmicos, e TRAF6 parece ser predominante na condução da sinalização mediada pelo CD40.21 um papel essencial para a sinalização CD40–CD40L em células T CD8+ no desenvolvimento de CTL de memória está bem estabelecido. Avanços recentes na imunologia sugerem que as vias metabólicas desempenham papéis críticos no controle da imunidade das células-T.Foi previamente demonstrado que as células T efectoras necessitam que a glicólise prolifere, enquanto as células T da memória dependem do metabolismo dos ácidos gordos para a sobrevivência a longo prazo. Dado que TRAF6 deficiência de células T CD8+ torna defeituoso em ácidos graxos essenciais metabolism51 e que TRAF6 é uma crítica molécula CD40-induzidos a jusante vias de sinalização,21 vai ser interessante investigar o papel de sinalização CD40 na mudança efetoras das células T metabolismo da glicólise para a oxidação dos ácidos gordos para o desenvolvimento de células T de memória. Em infecções crônicas, CTLs exaustos expressaram não apenas PD-1,43, mas também outros receptores inibitórios, tais como LAG-3, T-cell Ig-3 (Tim-3), e TIGIT.Foi demonstrado um efeito potenciado na conversão da exaustão CTL por um tratamento de combinação com antagonistas (bloqueios para inibição do bloqueio) para diferentes moléculas inibitórias, tais como PD-1, LAG-3 e Tim-3.53 os nossos estudos 49 e os de outros45, 46 também demonstraram que a sinalização CD40 (molécula costimulatória para estimulação) é crucial para converter a exaustão CTL e pode sinergizar com o tratamento anti-PD1 no resgate de CTLs exaustos em infecções crónicas. Será, assim, interessante explorar um efeito potencialmente sinérgico do agonista CD40 com o tratamento antagônico contra outras moléculas inibitórias como LAG-3, Tim-3 e TIGIT como terapia de combinação na conversão da exaustão CTL em infecção crônica (Figura 2).

Figura 2 terapêutica combinada para salvar a exaustão CTL. Notes: Conversion of CTL exaustion by a combinational treatment with antagonistas for different inhibitory molecules such as PD-1, LAG-3, and Tim-3 to block and CD40 agonist for stimulation. abreviaturas: CTL, linfócito T citotóxico; LAG-3, gene-3 de activação de linfócitos; PD-1, proteína da morte celular programada-1; Tim-3, célula T Ig-3.

reconhecimento

este estudo foi apoiado por fundos de pesquisa do Canadian Institute of Health Research (PJT163314).

divulgação

os autores não relatam conflitos de interesse neste trabalho.